Реферат: Химия и экология
Реферат: Химия и экология
Реферат
по химии
ученика 11 А класса
школы №1
Пельц Дмитрия
Кировград
2001 г.
Оглавление:
I. Введение (современная экология и ее проблемы) …………………………………………… II стр.
II. Часть I. (Проблемы и решения)
v Фреоны и озонный щит планеты ..…………………………………………………………… II стр.
v Хлорароматические соединения как глобальные загрязнители ..………………… III стр.
v Твердые промышленные отходы (ТПО). Источники возникновения ..…………… V стр.
v Проблемы, связанные с ТПО ..……………………………………………………………… VI стр.
v Классификация ТПО ..………………………………………………………………………….. VI стр.
v Техногенное изменение ландшафта ..…………………………………………………. ….. VII стр.
v Рекультивация почв и донных отложений………………………………………………… VIII стр.
v Гигиеническое значение почвы и мероприятия по ее санитарной охране ..……… VIII стр.
v Процесс промывки почвы ..…………………………………………………………………… X стр.
v Состав почвы и распределение загрязняющих веществ ..……………………….…….. X стр.
v Основные этапы процесса рекультивации почвы и донных отложений ……… XI стр.
v Инновационные технологии рекультивации почв ..……………………………………... XII стр.
v Радиационное загрязнение …………………………………………………………………… XIII стр.
v Природный и техногенный радиационный фон ………………………………………… XIII стр.
v Радиоактивное загрязнение ………………………………………………………………….. XIV стр.
v Радиационная безопасность …………………………………………………………………. XIV стр.
v Хранение радиоактивных отходов (РАО) в области …..………………………………. XVI стр.
v Газовые выбросы ……………………………………………….………………………….…... XVI стр.
v Ликвидация газовых выбросов ……………………………………………………………. XVIII стр.
v Ликвидация твердых промышленных отходов ………………………………………... XVIII стр.
v Ликвидация жидких промышленных отходов ………………………………………… XIX стр.
v Питьевое водоснабжение …………………………………………………………………… XX стр.
v Питьевая вода ……………………………………………………………………………….… XXI стр.
v Питьевое водоснабжение свердловской области …………………………………….. XXI стр.
v Подготовка питьевой воды ………………………………………………………………… XXII стр.
v Обработка воды из подземных источников …………………………………………… XXIV стр.
v Технологии очистки грунтовых вод ……………………………………………………… XXV стр.
v Обработка воды из поверхностных источников …………………………………….. XXV стр.
v Автономная водоподготовка ……………………………………………………………… XXVI стр.
III. Часть II. Практикум
v Задача ……………………………………………………………………………………………. XXVII стр.
IV. Заключение ………………………………………………………………………………………… XXVIII стр.
V. Список литературы ………………………………………………………………………………. XXVIII стр.
Введение
Если на пикник с друзьями
Летом ты идешь к реке
И жестянок — банок гору
Еле тащишь в рюкзаке,
Не трудись пустые банки
Глубже в землю закопать,
Ведь быстрее и удобней
Все их в речку побросать!
А река-то глубока,
Спрячет их наверняка!
Оловянная рыбешка
Будет бить в реке хвостом,
Может быть, ее поймают,
Но ведь это же потом!
СОВРЕМЕННАЯ ЭКОЛОГИЯ И ЕЕ ПРОБЛЕМЫ
Появление в литературе термина «экология», ставшего названием одной из дисциплин биологической науки, связывают с имением немецкого естествоиспытателя Э.Геккеля. В своем труде «Всеобщая морфология организмов», изданном в 1866 г., он определил экологию (от греч. oikos — жилище) как науку о домашнем быте живых организмов. «Под экологией, — писал Э.Геккель, — мы понимаем общую науку об отношениях организмов с окружающей средой, куда мы относим в широком смысле все «условия существования».
Рассмотрение истории развития экологии позволяет отметить, что как бы широко ни трактовался предмет исследования данной науки, она никогда не претендовала на то, чтобы включить в него проблемы, касающиеся отношений человека и человеческого общества с окружающей природной средой. Экологические проблемы человечества образовали самостоятельную сферу экологического познания — глобальную экологию. Уже в 70-е годы сложилась практика определять комплекс глобальных проблем человека и природы как глобальную экологическую проблему, а комплекс наук, исследующих эту проблему, — как глобальную экологию или экологию человека.
Становлению глобальной экологии предшествовало стремительно развернувшееся в течение двух лет (с 1968 по 1970 гг.) движение, которое, по словам известного эколога Ю.Одума, проявилось как «всеобщая озабоченность проблемами окружающей среды». Рост общественного интереса к проблемам загрязнения природной среды, дефицита пищи и энергии, народонаселения был не случаен. Он явился естественной реакцией людей на обострение взаимоотношений общества с природной средой.
Первой страной, ощутившей отрицательное влияние химического загрязнения природной среды, стала Япония. В этой стране свыше 80 % территории испытывает на себе непосредственное влияние промышленного производства. Японцы первыми заговорили о проблеме «когай», означающей опасность вреда от загрязнений окружающей среды. Вскоре с этой проблемой столкнулись и в других странах.
Стратегия природопользования, опиравшаяся на идею могущества человека и его растущей власти над природой в эпоху НТР, долгое время казавшаяся незыблемой, на поверку оказалась всего лишь стратегией «яблоневой плодожорки», пожирающей среду своего обитания. Осознание данной ситуации способствовало постановке серьезнейших задач как в практической области, так и в сфере фундаментальных научных исследований. Экологическими проблемами стали заниматься представители самых разных наук, причем не только естественных, но и гуманитарных. Обусловлено это тем, что наряду с необходимостью разработки новой стратегии природопользования и создания принципиально новых промышленных технологий встала задача экологической перестройки сознания людей, широкой пропаганды экологических знаний.
Современная «большая» экология развивается в трех основных направлениях, акцентирующих внимание, во-первых, на проблемах выживания человечества в условиях обостряющихся противоречий его с окружающей средой, во-вторых, на необходимости сохранения устойчивости биосферы Земли, испытывающей на себе антропогенное давление и, наконец, в-третьих, на проблемах сохранения здоровья человека, оказавшегося в условиях стремительно изменяющейся среды его обитания. Каковы эти проблемы при более детальном рассмотрении, а также пути их решения и стали объектом моей работы “Химия и Экология”.
Часть I. Проблемы и их решения
Фреоны и озонный щит планеты
В своей хозяйственной деятельности человечество использует насыщенные газообразные или жидкие фторуглероды или полифторуглеводороды, часто содержащие атомы хлора и брома, — так называемые фреоны или хладоны. Наиболее распространенные фреоны:
CFCL — фреон 11,
CF2C12 — фреон 12,
CHC1F2 — фреон 22,
CF2ClCFCl2 — фреон ИЗ,
CF2ClBr — фреон 12В1,
CF3Br — фреон 13В1.
Все эти вещества в природе естественным путем не образуются, исключение составляет фреон 11, небольшие количества которого обнаружены в газовых выбросах вулканов на Курильских островах) и, следовательно, появление их в атмосфере обусловлено антропогенным вкладом. Фреоны характеризуются уникальным набором свойств, которые обеспечили им широкое использование в промышленности. Эти вещества имеют низкие температуры кипения, не ядовиты, негорючи, взрывобезопасны, химически инертны. Они не действуют на распространенные конструкционные материалы, а в малых дозах безвредны для людей. При высоких концентрациях некоторые фреоны обладают наркотическим (фреон 12), а иногда удушающим действием (фреон 142, фреон 22).
Интенсивное применение фреонов началось в 50-е годы. Их получают реакцией хлорированных углеводородов с SbF5, HF или KF:
ССl4 + 2HF SbF5 CCl2F2 + 2HCl
Фреоны являются распространенными хладагентами в холодильниках и кондиционерах, используются как носители активных химикатов (пропелленты) в аэрозольных баллончиках, получивших широкое распространение в быту. В такой удобной для дозировки упаковке выпускают множество продуктов — лекарства, краски, косметические средства, моющие препараты, инсектициды и др. При получении пенопластов фреоны применяют для формирования полостей и пузырьков. Ряд фреонов используют как компоненты огнетушащих составов в системах автоматического пожаротушения, например фреон 13В 1. Некоторые фреоны являются незаменимыми растворителями C2Cl3F3. К 1975 г. мировое производство фреонов достигло 800 тыс. т в год.
Трудно было предположить, что эти, казалось бы безвредные, соединения могут представлять серьезную угрозу для биосферы в целом. Однако, оказалось, что фреоны, будучи химически инертными соединениями, при попадании в тропосферу не разрушаются в ней. Ученые установили, что время удаления фреонов из океана, обусловленное гидролизом или микробиологическим разрушением после перехода поверхности газ-жидкость, составляет для ферона 11 — 70 лет, фреона 12 — 200 лет. Действие почвенных микроорганизмов также незначительно, так как время удаления фреонов из почвы под их воздействием превышает 10 тыс. лет. Это означает, что попавшие в тропосферу фреоны медленно диффундируют в стратосферу. Сами по себе фреоны не представляют опасности для озонового экрана, так как эти вещества инертны по отношению к озону. Однако специальные наблюдения с помощью воздушных шаров показали, что свободно мигрирующие в тропосфере без больших потерь фреоны в стратосфере на уровне более 20 км подвергаются фотохимическому распаду, выделяя
CF2Cl2 hv CF2Cl* + Cl*
CFCl3 hv CFCl2* + Cl*
длина волны = 185-225 нм
Атомы хлора действуют как сильные катализаторы распада озона.
В разрушении фреонов, кроме УФ-излучения солнца, участвует также атомарный кислород в возбужденном состоянии, образующийся при фотодиссоциации озона. По механизму действия на озоносферу к фреонам близки и некоторые органические растворители, например ССl4 или CH3CCl3.
Галогензамещенные углеводороды, содержащие атомы водорода (CH3CCl3, CHClF2 и др.), окисляются и гидроксильным радикалом НО и поэтому имеют более короткое время жизни в атмосфере. Это время определяется как отношение содержания данного вещества в определенном объеме к интенсивности его уменьшения в этом объеме. Среднее время жизни, по данным ученых, составляет для фреона 11 и 12 около 80 лет, СС14 — 50 лет, СН,СС13 — около 10 лет. Очевидно, что даже при гипотетическом полном прекращении всех выбросов фреонов в атмосферу их содержание будет достаточно высоким еще и в XXI в. При сохранении же современной скорости уменьшения выброса галогенсодержащих углеводородов (на 10 % в год) к середине XXI в. содержание активных соединений хлора в атмосфере увеличится в 10 раз и более по сравнению с уровнем
50-х гг. до начала промышленного производства фреонов.
Осознание этой опасности побудило ряд государств значительно сократить или вовсе прекратить производство и применение фреонов. Так, в качестве пропеллентов для аэрозолей начали использовать пропан, который хотя и горюч, но дешевле фреонов и не опасен по своим отдаленным последствиям. Для холодильников предложены менее летучие фторхлорпроизводные углеводороды, например фреон 113 (tКИП = 47,7 °С) вместо фреона 12 (tКИП = 29,8 °С). Таким образом, человечество уже делает первые конкретные шаги для сохранения озонного щита планеты.
Хлорароматические соединения как глобальные загрязнители
Химическая устойчивость ароматических углеводородов и их высокая токсичность обусловливают повышенную опасность этих веществ при попадании их в окружающую среду. В природе имеются микроорганизмы, способные разрушать ароматические ядра до соединений, которые, включаясь в природный круговорот, в конечном итоге превращаются в СО2 и Н2О. Однако микробиологическому разрушению подвергаются кольца, содержащие по крайней мере 2 гидроксильных заместителя в орто- или параположениях. Если же ароматические углеводороды устойчивы к окислению, то опасность их при попадании в природную среду резко возрастает из-за их способности накапливаться в живых организмах. К таким веществам относятся бензол, третбутилбензол, конденсированные ароматические углеводороды и т.д. Так, известно, что первый представитель ароматических углеводородов — бензол представляет опасность для человека. Продолжительное вдыхание даже небольших количеств паров бензола вызывает хроническое отравление, утомляемость, головные боли, сонливость, нарушение кровообращения и нормального состава крови. Функциональные производные бензола также опасны для живых организмов. Например, фенол является нервным ядом, обладает прижигающим и раз-
дражающим действием. Фенол легко всасывается через кожу, при длительном воздействии на кожу опасны
даже 2—3 %-е растворы фенолов и особенно его пары. Однако приоритетными загрязнителями окружающей среды в настоящее время являются хлорароматические соединения. Это обусловлено широким использованием в сельском хозяйстве таких средств защиты растений от вредителей и болезней, как ДДТ, линдан, гербициды на основе хлорфеноксикарбоновых кислот.
Источником хлорзамещенных ароматических углеводородов являются также антисептики на основе
пентахлорфенола, полихлорированные бифенилы и полихлорнафталины, применяемые в качестве него-
рючих изоляционных жидкостей в трансформаторах, пластификаторов, пластмасс, лаков и лакокрасочных
материалов. Эти соединения используются также в качестве материалов-носителей, растворителей пес-
тицидов.
Хлорароматические соединения обладают рядом общих свойств, которые выделяют их среди других органических загрязнителей, острым токсическим действием на человека и животных, устойчивостью к разложению при попадании в почву, воду, воздух и способностью мигрирования в них, способностью накапливаться самих хлорорганических соединений или их еще более токсичных метаболитов в органах и тканях живых организмов.
При использовании дихлордифенилтрихлорметил-метана — ДДТ возникла настоящая экологическая
проблема. Это вещество впервые было синтезировано и предложено в качестве средства борьбы с вреди-
телями сельского хозяйства в 1940 г. швейцарским химиком Паулем Мюллером, удостоенным за эту ра-
боту Нобелевской премии. Казалось, что применение этого вещества позволит человечеству справиться со
многими проблемами -- благодаря применению ДДТ резко уменьшился ущерб, наносимый саранчой и дру-
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9