Экология. Химия. Производство.

«Никакой комфорт самой современной квартиры не заменит человеку обыкновенной поляны»

«Химия защищает природу» - такая фраза, возможно, вызовет удивление и даже возражение. Гораздо шире распространено мнение, что химия губит природу. Теперь природе самой в пору просить милости у человека.

Оказалось, что власть и могущество человека безграничны, а ресурсы природы ограничены. Рассмотрим лишь одну сторону этой всеобщей проблемы – химическая деятельность человека и ее воздействие на все то, что окружает нас и входит составной частью в понятие «Природа».

Каждый человек хочет дышать свежим воздухом и купаться в прозрачной чистой воде. Воздух, вода, почва – атмосфера, гидросфера – это то, благодаря чему человек может существовать на Земле вечно.

Когда говорят о возрастающем действии на природу различных производств и в частности химии, то как-то забывают, что эти процессы неизбежны, как и сам прогресс.

Все мы должны стремиться к тому, чтобы любая деятельность людей не вступала в противоречие с природой. Если же в силу необходимости мы вынуждены брать у природы, то вполне возможно организовать дело так, чтобы нашими действиями не нарушалось тонкое и чуткое природное равновесие.

Природная среда представляет весьма сложный естественный организм. Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов – это сейчас наиболее актуальные и жизненно важные проблемы. Человек, как часть природы, должен подчиняться объективным физическим, химическим, биологическим и другим законам, которые воздействуют на природу.

Экологическая химия гидросферы

Жизнь на Земле зародилась в воде. Она стала первичной средой для эволюции органического мира и входит в состав всех живых существ. По химическому составу морская вода, где развивалась начальная земная жизнь, очень близка человеческой крови.

На долю воды приходится примерно 70 % поверхности земного шара, а мир страдает от жажды, потому, что основная масса воды соленая. Поэтому более четверти человечества страдает от недостатка в пресной воде. В ряде стран питьевую воду продают в бутылках. Разрабатываются проекты транспортировки айсбергов, использование ледников. Все это заставляет по иному взглянуть на богатство – воду, с которой мы небрежно обращаемся каждый день. Теоретически можно считать, что водные ресурсы неисчерпаемы. Но потребление воды увеличивается, так как она служит одним из видов сырья для промышленности. Все химикаты, которые используют, хранят, проливают, закапывают в землю, могут попасть в грунтовые воды. Кардинальным решением проблемы борьбы с загрязнением водной среды был полный переход на безопасные технологии, а также разработка технологий с минимальным потреблением воды. 4

В связи с быстрыми темпами урбанизации и несколько замедленным строительством очистных сооружений или их неудовлетворительной 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 органическими отходами, становится практически не пригодной 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 требует для своего разложения много кислорода. Если бытовые сточные воды поступают в водоем в очень больших количествах, то содержание растворимого кислорода может понизиться, ниже уровня, необходимого для жизни морских и пресноводных организмов.

Сточные воды и их обработка

К сточным водам относят:

1) Канализационные воды

2) Сбросы с промышленных предприятий

3) Дренажные воды

4) Потоки с полей, смывающие удобрения

У нас в поселке действует система очистки воды

Первичная обработка - отфильтровывание крупного мусора и больших частиц взвесей.

Вторичная обработка проводится с использованием биологических и химических методов.

В настоящее время обстановка не улучшилась, так как водопроводная система не расширилась, правда летом почти во всех дворах есть отводки водопровода, а лето считается критическим временем.

Экологическая химия атмосферы

Тропосфера, стратосфера, литосфера, термосфера. Над экватором – 16-18 км и 8- 10 км над полюсами. Тропосферу называют еще биосферой. Объемные доли в % газов тропосфере N2 - 78,08; О2 -20,; СО2- 0,03 и другие газы: Н2, инертные газы, О3 и др. - 0,02.

Атмосфера почти не менялась на протяжении земной истории. Сравнительно недавно начались перемены, вызванные производственные деятельностью человека. Последствия этих изменений крайне неприятны: вымывание из атмосферы кислот – «кислотные дожди»; утончение и перфорация слоя озона – « озоновые дыры»; потепление климата – «парниковый эффект»; коррозия металлов на открытом воздухе – фотохимический смог и т. д.

Перечисленные проблемы связанны с изменением концентраций - второстепенных газовых примесей.

Диоксид серы – SO2, оксиды азота – NO, NO2, метан - СН4, оксиды углерода - СО, СО3, хлорфтороуглероды.

При растворении газов (NO2 ,SО2,и др. ) выпадают кислотные дожди. В первую очередь от них страдают леса, особенно хвойные (часто происходит сброс хвои и листвы), наблюдается гибель озерной фауны и закисление почв. От таких дождей сильно коррозируют металлические конструкции, разрушается строение памятников архитектуры. Ущерб очень велик эти газы попадают в воздух из труб предприятий, где плохо или совсем не функционируют фильтры, плохо составляется утилизация побочных газообразных продуктов. В нашем поселке нередко наблюдаются такие дожди (повреждается листва многих растений). Эти дожди приносят воздушные массы с Новокузнецкого воздушного комплекса.

Озоновый щит – обеспечивает биологически безопасный уровень излучения солнца. Содержание О3 уменьшается под действием антропогенных загрязнителей атмосферы. расположен в стратосфере на высоте 20-30 км. Если весь озон « распределить» у поверхности Земли при нормальной температуре и давлении, то получатся газовый слой толщиной 3мм. Озон образуется в результате фотодиссоциации кислорода.

О2+hv=O2(возбужденная молекула).

О2+О2= О3+О(образование О+О=О2) молекулы озона существуют не долго, происходит фоторазложение

О3+hv=О2 + О

Увеличение озона до высоты 30 км приводит к нагреванию поверхности планеты. Источником озона на земле служат электрические и газовые разряды и самое главное фотохимические реакции, идущие там, где солнечная радиация воздействует на антропогенные примеси. В городах главный компонент фотохимического смога, воздействуя на глаза, легкие человека, вредит зеленым насаждениям. Если эту проблему не решать, то это приведет к потеплению климата Земли. Было бы благом для человечества снизить концентрацию озона вблизи поверхности Земли, однако, снижение концентрации в стратосфере очень опасно.

Впервые, «озоновая дыра» была обнаружена в 1975 г над Антарктидой. Главные виновники истончения «озонового щита» - ХФУ (хладагенты, аэрозоли и другие вещества).

Основные виды загрязнений

Тепловое загрязнение связанно с работой различных теплообменных установок. При этом наблюдается сброс тепла в атмосферу или воду (электростанции, котельные, заводы и т. д. )

Электромагнитное загрязнение. Геомагнитное поле земли – важнейший фактор окружающей среды, в его условиях протекала многовековая эволюция организмов на нашей планете – это связанно с солнечной активностью.

К искусственным источникам относятся: радиопередающие устройства, электрифицированные линии транспорта.

Акустическое загрязнение. Основные источники шумов – автотранспорт, железнодорожный и воздушный транспорт, промышленные предприятия.

Радиоактивное загрязнение. Известно около 50 естественных и более 200 искусственных радиоактивных изотопов, использование радиоактивного топлива.

Загрязнители – металлы.

Металлы – вездесущи; они могут загрязнять воду, воздух, почву.

Наиболее активно накапливаются металлы в морской воде, поэтому морепродукты способны концентрировать загрязнения до угрожающего уровня для человека.

До конца не изучено еще такое сложное явление, как взаимодействие в живых организмах ионов металлов с неметаллами и органическими соединениями.

Ртуть – один из лидеров «Большой тройки» металлов, представляющих наибольшую опасность для людей и окружающей среды. Она воздействует на нервную систему, вызывает врожденные уродства у детей. Плохо выводится из организма. 8

Свинец - его токсикология изучена тщательно, а содержание в окружающей среде увеличивается быстрыми темпами. Ежегодно мировое потребление свинца составляет около 3 млн. т, из которых 40% - аккумуляторные батареи, 6% - для покрытия кабелей. Антидетонирующая присадка к бензинам (выхлопные газы) вдоль автомобильных дорог – свинец адсорбирует растения (нельзя эти растения использовать). Затем эти соединения попадают в воду. Все эти способы загрязнения есть в нашем поселке.

Кадмий – наиболее токсичен, чем свинец. Используется в гальванике, производстве полимеров, некоторых аккумуляторов, количество их увеличивается с каждым годом. Уже сейчас в Балтийском море со стоками воды попадает около 100 т этого токсина. Доза 30-40 мг смертельна для человека. В одной сигарете содержится 10-9 г, ежедневно курильщик получает 1-4 мкг кадмия.

Химия и предприятия поселка (исследования)

Котельная.

Котельная пос. Аскиз отапливает все предприятия и жилой массив. Состав рабочего персонала котельной 52 человека (машинисты, слесаря, токаря, подсобные рабочие, электрики, лаборанты).

Это вредное производство, есть льготы. Печи для сгорания топлива работают непрерывно, используется воздушный поддув для улучшения горения. Вода нагревается в котлах. Для того, чтобы не образовалась накипь, воду умягчают, освобождают от жесткости. Для этого используют ионообменные колонки, их четыре. Засыпается в них поваренная соль, вода содержащая ионы магния и кальция проходит через колонку, где эти ионы осаждаются и вода становится мягкая. По мере насыщения колонки ионами кальция и магния, она переключается на восстановление, работает другая, поэтому процесс получается непрерывный.

Главная задача лаборантов – определить жесткость воды на выходе из ионообменной колонки, норма – 0,4 мгэкв/л, предел – 0,7 мгэкв/л. (миллиграммэквивалент на литр)

100 мл воды подогревают до 400С, обрабатывают аммиачно-буферным раствором, добавляют 5-6 капель хрома темно-синего. Раствор должен окраситься в фиолетовый цвет. По цветной гамме определяется жесткость воды выхода из колонки. Анализы делают круглосуточно. Дым, выбрасываемый в атмосферу, очищен. Дым проходит по циклону и сети изогнутых труб, где освобождается от твердых частиц.

Зола после сгорания топлива падает в ванны с водой, остывает и влажная вывозится для складирования.

Асфальтный завод

Асфальтобетон применяют для покрытий на дорогах всех категорий.

Его состав: щебень или гравий-20-65%,песок- 30-66%,минеральный порошок -4-14%,битум. Над поступающими на завод материалами производится контроль лабораторией завода.

Лаборатория проводит три вида контроля:

Входной контроль- определение свойств поступающих на завод материалов и соответствие стандартам.

Текущий контроль – регулярное, ежедневное определение состава и свойства выпускаемой смеси.

Периодический контроль – производится раз в пол года при получении новых материалов и подборе смеси.

Локомотивное депо

Дизельное топливо.

Дизельное топливо, применяемое для тепловозов, должно обладать высокой теплотой сгорания и иметь малый удельный расход, хорошо распыляться, обеспечивать полное сгорание.

Качество сгорания топлива определяет скорость воспламенения в цилиндре. К свойствам, влияющим на систему подачи топлива, относятся: вязкость, температура застывания и вспышки, механических примесей и воды.

Вязкость влияет на качество распыливания топлива форсункой: от нее зависит нормальная работа топлива - подающей аппаратуры и фильтров.

Вязкость дизельного топлива должна выбираться в некоторых оптимальных пределах. Топливо для тепловозных двигателей должно обладать кинематической вязкостью от 3 до 8 сСТ. Механическими примесями считаются все вещества, находящиеся в топливе в осадке или во взвешенном состоянии (пыль, песок), которые задерживаются на фильтре при фильтровании их бензинового раствора.

Так как фильтры для дизеля имеют очень небольшие отверстия, то даже незначительное количество механических примесей в топливе вызывает их засорение и прекращение подачи топлива. Поэтому механические примеси в дизельном топливе не допускаются. Присутствие воды в топливе недопустимо, т. к. она вызывает коррозию топливной аппаратуры. При низкой температуре частицы воды могут замерзнуть и вызвать закупорку топливной системы, что приводит к остановке двигателя вследствие прекращения подачи топлива.

Температура застывания дизельного топлива должна быть достаточно низкой для того, чтобы обеспечивать подачу топлива по трубам при всех условиях эксплуатации двигателя.

Котельная ПЧ-8

Котельная предназначена для отопления АБК, гаража на 15 автомашин и цехов. В котельной установлено три котла марка КЕ 14/16, из них один котел рабочий, один резервный, один не рабочий. Расход угля, планируемый для сжигания в котельной, составляет 1998тонн в год, расход топлива за наиболее холодный месяц составил 202,8тонн в месяц. Отопительный период составляет230 дней. В любой котельной должен быть человек, отвечающий за безопасность котлов - мастер цеха. В основном котельная выбрасывает солевые отходы и дымовые отходы. Отходы проходят через ступени фильтров. Соли выбрасываются в канализацию. Чтобы не было много накипи в котлах и трубах добавляют со Дымовые газы очень вредны. Для этого существует заборные газоходы, фильтры газовые. Дым проходит через все газоходы, фильтры для дыма потом выбрасывается в трубу. После отопительного сезона все оборудование очищаются.

В котельной ПЧ-8 тоже находится 4 фильтра. И так же лаборант проводит анализ на жесткость воды.

В заключение проведены исследования экологии поселка Аскиз.

Положительно, что весь жилой массив, кроме частных домов улиц Советская, Партизанская, часть Октябрьской, Набережная, улиц за рекой и хлебной базы, подключены к центральной отопительной системе.

Котельная подает тепло. Если посмотреть на дым, который выходит из трубы почти бесцветный, это говорит о том, что частиц не сгоревшего топлива в нем нет. Дым проходит на высоте, где проходят воздушные потоки, которые минуют поселок и уносят дым.

В зимний период при понижении атмосферного давления дымы из частных домов образуют смог, но частые ветры помогают ему быстро рассеиваться.

Небо над поселком почти всегда чистое, голубое. В летний период очистке воздуха помогает растительный покров вокруг поселка.

Таким образом, природа, химия и производство взаимосвязаны и взаимозависимы. Чтобы все находилось в гармонии, необходимо профессиональность и культура каждого человека отдельно и всех жителей вместе. Хочется быть оптимистом и верить, что наша планета не исчезнет пока еще в наших силах сберечь красоту нашей планеты, сделать так, чтобы наши потомки жили на планете зеленой и красивой.