Роль химии в сохранении окружающей среды

Так, только в Средиземое море ежегодно выбрасывается 120 т минеральных масел, 100 т ртути, 3800 т олова, 2400 т хрома, 21 000 т цинка и еще десятки других вредных веществ. 4]В последние годы возникла опасность загрязнения вод Мирового океана и морей радиоактивными отходами, пестицидами. Пестициды и другие вредные вещества, в первую очередь агрохимикаты, под влиянием течений распространяются довольно быстро. Они обнаруживаются в различных районах Балтийского, Северного, Ирландского морей, в Бискайском заливе, у западных побережий Англии, Исландии, Португалии, Испании. Это отрицательно сказывается на живых организмах, особенно на рыбных запасах. Все больше загрязняются моря промышленными отходами и сточными водами, содержащими значительное количество органических отходов.

Нередко реки играют роль продолжения канализации и выносят большую часть стоков в моря. Так, прибрежные государства Северного моря ежегодно сбрасывают в него около 20 000 т жидких и твердых отходов. В настоящее время в Северном море известны 10 постоянных мест «свалки» отходов. Отходы, попавшие в воды морей, частично оседают на дно, частично разрушаются, но при этом они губят большое количество живых организмов, особенно страдает планктон.

На него обрушиваются все поверхностные загрязнители — поверхностно-активные вещества, масла, пленки нефтепродуктов и т. д. Однако проблемы, связанные с загрязнением морей и океанов, остаются нерешенными. По имеющимся оценкам, к концу XX в. общая масса загрязняющих веществ, поступающих в воды морей и океанов, возрастет в 1,5—3 раза.

2]Возможности снижения токсичности веществ и уменьшения отходов промышленности

Термин «безотходная технология» впервые предложен российскими учеными Н. Н. Семеновым и И.В. Петряновым-Соколовым в 1972 г. В ряде стран Западной Европы вместо «малои безотходная технология» применяется термин «чистая или более чистая технология» («pureormorepuretechnology»).В соответствии с решением ЕЭК ООН и с Декларацией о малоотходной и безотходной технологиях и использовании отходов принята такая формулировка безотходной технологии (БОТ): «Безотходная технология есть практическое применение знаний, методов и средств с тем, чтобы в рамках потребностей человека обеспечить наиболее рациональное использование природных ресурсов и энергии и защитить окружающую среду» [2]. В литературе встречаются и другие термины, например, «безотходная технологическая система» (БТС). Под БТС понимается такое отдельное производство или совокупность производств, в результате практической деятельности которых не происходит отрицательного воздействия на окружающую среду. В определении безотходной технологии подразумевается не только производственный процесс. Это понятие затрагивает и конечную продукцию, которая должна характеризоваться:

долгим сроком службы изделий, возможностью многократного использования, простотой ремонта, легкостью возвращения в производственный цикл или перевода в экологически безвредную форму после выхода из строя. Теория безотходных технологических процессов в рамках основных законов природопользования базируется на двух предпосылках:

исходные природные ресурсы должны добываться один раз для всех возможных продуктов, а не каждый раз для отдельных;

создаваемые продукты после использования по прямому назначению должны относительно легко превращаться в исходные элементы нового производства. [ 6]Схема такого процесса — «спрос — готовый продукт — сырье». Но каждый этап этой схемы требует затрат энергии, производство которой связано с потреблением природных ресурсов вне замкнутой системы. Вторым препятствием полной замкнутости процесса является износ материалов, их рассеивание в окружающей среде. Например, долгое, на протяжении многих столетий, использование таких металлов, как серебро, свинец, цинк, медь и др., и их рассеивание в процессе этого использования в ОС привели к тому, что сроки их исчерпания из земных недр составляют, согласно своду международных прогнозов «Мир в 2000 году», всего один-два десятка лет. 2]Понятие безотходной технологии условно. Под ним понимается теоретический предел или предельная модель производства, которая в большинстве случаев может быть реализована не в полной мере, а лишь частично (отсюда — малоотходная технология — МОТ). Но с развитием современных наукоемких технологий БОТ должна быть реализована все с большим приближением к идеальной модели. Критики концепции безотходного производства утверждают, ссылаясь на второй закон термодинамики, что как энергию нельзя полностью перевести в работу, так и сырье невозможно полностью переработать в продукты производства и потребления.

С этим нельзя согласиться, поскольку речь идет, прежде всего, о материи и о Земле как открытой системе, а материю — продукцию в соответствии с законом сохранения вещества и энергии всегда можно преобразовать снова в соответствующую продукцию. Примерами служат безотходно функционирующие природные экосистемы. Имеется и другая крайность, когда все работы, связанные с охраной ОС от промышленных загрязнений, относят к БОТ и МОТ. Необходимо помнить, что оценка степени безотходности производства — очень сложная задача и единых критериев для всех отраслей промышленности нет. 8]В целом комплексный подход к оценке степени безотходности производства должен базироваться на: учете не столько безотходности, сколько степени использования природных ресурсов;

оценке производства на основе самого обычного материального баланса, т. е. на отношении выхода конечной продукции к массе поступившего сырья и полуфабрикатов;

определении степени безотходности по количеству отходов, образующихся на единицу продукции. 6]Для точного определения степени безотходности необходимо введение поправки на токсичность отходов. Невозможно сопоставлять только по массе, например, отходы содового производства и отработанные растворы гальванических цехов. Для сравнительного анализа различных технологических схем однотипных производств, выпускающих продукцию одного и того же вида, на стадии их проектирования вполне может быть использован поправочный коэффициент на токсичность отходов. Для расчета энергетических затрат следует рассматривать энергоемкость продукции с учетом коэффициентов безотходности. Только в этом случае можно получить объективный показатель безотходности рассматриваемого производства. Масштабы загрязнения ОС при производстве электроэнергии на ТЭС часто таковы, что могут свести к минимуму те экологические преимущества, которые удается достичь при совершенствовании основного производства. Например, в цветной металлургии о степени безотходности судят по коэффициенту комплексности использования сырья (во многих случаях он превышает 80%). В угледобывающей промышленности предприятие считается безотходным (малоотходным), если этот коэффициент не превышает 75%.Основные принципы создания безотходных производств заключаются в комплексном использовании сырья, создании принципиально новых и совершенствовании действующих технологий, создании замкнутых водо — и газооборотных циклов, кооперировании предприятий и создании территориально-производственных комплексов.

1.Комплексное использование сырья. Отходы производства — это неиспользованная или недоиспользованная по тем или иным причинам часть сырья. Поэтому проблема комплексного использования сырья имеет большое значение, как с точки зрения экологии, так и с точки зрения экономики. Необходимость комплексного использования природных ресурсов диктуется, с одной стороны, все увеличивающимися темпами роста объемов промышленных производств, загрязняющих окружающую среду, а с другой — необходимостью экономного их расходования, поскольку запасы основного минерального сырья ограничены, а цены на него непрерывно возрастают. В свою очередь рост цен ускоряет внедрение и разработку малоотходных и безотходных производств, поскольку расширяются пределы их экономической рентабельности. Источниками отходов являются:

примеси в сырье, т. е. компоненты, которые не используются в данном процессе для получения готового продукта;

неполнота протекания процесса, остаток полезного продукта в сырье;

побочные химические реакции, приводящие к образованию неиспользуемых веществ. 2]Рациональное комплексное использование сырья позволяет уменьшить количество недоиспользованных веществ, увеличить ассортимент готовых продуктов, выпускать новые продукты из той части сырья, которая раньше уходила в отходы. Характерен пример цветной металлургии, где постоянно растет количество элементов, извлекаемых из минерального сырья. Из 90 элементов, обнаруженных в биосфере Земли, предприятиями цветной металлургии извлекались:

Год

Число элементов1 520 246 374 821 990 88Из медьсодержащих руд, в состав которых входят 25 элементов, извлекается 21 элемент. Из полиметаллического сырья извлекают 18 элементов и получают более 40 видов товарной продукции. Доля полезных элементов, извлекаемых из природного сырья в цветной металлургии, — одна из самых высоких и достигает 80%. Повышение выхода продукта на каждой стадии процесса приводит к уменьшению количества отходов и увеличению комплексного использования сырья. Радикальное средство против протекания побочных реакций — изменение технологии.

2. Создание принципиально новых и совершенствование действующих технологий (схем). Это очень важный этап в технологии. Например, в основу создания атомной промышленности положены принципы, исключающие загрязнение окружающей среды или значительно снижающие его. На предприятии Атоммаша «Родон» высока надежность всех технологических схем и новых методов захоронения отходов. В черной металлургии создана новая технологическая схема, позволяющая сократить загрязнение среды — прямое восстановление железа.

3. Создание замкнутых водо — и газооборотных циклов. С позиций экологической безопасности и надежности не менее важной представляется задача по созданию замкнутых водо — и газооборотных циклов. Например, на ПО «Тулачермет» организован замкнутый газооборотный цикл, разработанный для производства суперфосфатных и других фосфорных удобрений, что позволяет избежать загрязнения окружающей среды фторидами.

4. Кооперирование предприятий, создание территориально-производственных комплексов. В большинстве случаев отходы одного производства являются сырьем для других производств. В связи с этим предлагается сам термин «отходы» заменить на «продукты незавершенного производства». При этом основная задача состоит в изыскании возможностей для применения продуктов незавершенного производства в других производствах или отраслях народного хозяйства, которые могли бы строить свою деятельность на них как на вторичных материальных ресурсах. Например, в Бразилии из отходов производства сахарного тростника получают спирт, используемый в качестве топлива для двигателей внутреннего сгорания. Большая работа проводится в различных странах по созданию так называемых «банков отходов», т. е. по систематизации отходов различных отраслей промышленности, например, химической, нефтехимической отраслей, металлургии. Наиболее благоприятные возможности для межотраслевого кооперирования складываются в условиях территориально-производственных комплексов (ТПК). Самый эффективный тип организации производства — сочетание межрайонной специализации с внутрирайонной кооперацией. 2]Заключение

Таким образом, в данной работе были выполнены следующие задачи:

Рассмотрено, что такое окружающая среда. Изучены виды загрязнений окружающей среды. Рассмотрено воздействие химических веществ на окружающую среду. Рассмотрены возможности снижения токсичности веществ и уменьшения отходов промышленности. На основании этого можно сделать следующие выводы:

Все элементы природы представляют собой окружающую среду. В понятие «окружающая среда» не входят созданные человеком предметы (здания, автомобили и т. д.), так как они окружают отдельных людей, а не общество в целом. Однако участки природы, измененные деятельностью человека (города, сельскохозяйственные угодья, водохранилища, лесополосы), входят в окружающую среду, так как создают среду общества. Загрязнение окружающей среды — это любое внесение в какую-либо экологическую систему компонентов, которыене свойственныдля нее, физических или структурных изменений, прерывающих или нарушающих процессы круговорота и обмена веществ, потоки энергии со снижением продуктивности или разрушением данной экосистемы. Главными и наиболее опасными источниками загрязнения атмосферы являются промышленные транспортные и бытовые выбросы. Рациональные пути решения проблемы загрязнения окружающей среды — это комплексное использование сырья;

создание принципиально новых и совершенствование действующих технологий;

кооперирование предприятий, создание территориально-производственных комплексов.

Список литературы

Акимова Т. А. Экология. — М.:ЮНИТИ, 2003. — 455 с.

Воронков Н. А. Основы общей экологии: Учебное пособие для студентов ВУЗов и учителей — М.: Агар, 2004. — 96 с. Концепции современного естествознания / Под ред. Ю. Б. Камаева.

М.: Эколог, 2005. — 592 с. Небел Б. Наука об окружающей среде: Как устроен мир: 2 т. — М.:Мир, 2005. -

420 с. Никитин Д. П., Новиков Ю. В. Окружающая среда и человек. — М.: Высшая школа, 2002. -

424 с. Охрана окружающей среды. / Под ред. Крылова С. А., Грабчак Л. Г., Комащенко В. И. — М.: Высшая школа, 2004.

— 144 с. Реймерс Н. Ф. Экология. Теория, законы, правила принципы и гипотезы М.: Юнити, 2004. — 366 с. Фелленберг Г. Загрязнение природной среды.

Введение

в экологическую химию.

— М.: Мир, 2002. — 235 с. Худолей В. В., Мизгирев И. В. Экологические опасные факторы. СПб: Банк Петровский, 2003. — 205 с. Экология и безопасность жизнедеятельности / Под ред. Л. А. Муравья.

— М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2004. — 447 с.