Экологическое состояние города Черняховск и кожевенное производство

Сегодня очень остро стоит вопрос о защите окружающей среды. Экологические проблемы всегда трудны тем, что они охватывают целую систему отношений живых организмов и неживой природы. Мы решили в рамках нашего города познакомиться с производством кожевенного завода и исследовать, какие выбросы происходят в воздух, в реку Анграпу, которая протекает в близи завода. И как все это сказывается на здоровье человека, флору и фауну города.

Черняховский кожевенный завод образован 24 августа 1946 года на базе частного немецкого кожевенного завода. Специалисты на завод прибывали по вербовке из Брянской, Калининской, Новгородской областей и Краснодарского края. В первый год выпуск кожи составлял 30 тысяч дм2. Перерабатывали шкуры крупного рогатого скота. Основным ассортиментом является спилок подкладочный, спилок обувной, велюр галантерейный. Готовую продукцию завод поставлял в разные регионы СССР. Мощность завода по выпуску спилковых кожтоваров составляла 52млн. дм2.

После распада Союза экологические и хозяйственные связи были нарушены, начался переходный период экологических реформ. 3 марта 1993 года решением Черняховского Совета Депутатов зарегистрировано было открытое акционерное общество «Черняховский кожевенный завод». Основным видом деятельности является разработка, производство, реализация продукции лёгкой промышленности, а именно переработка кож. Сырья. В настоящее время предприятие является единственным в Калининградской области по переработке шкур крупного рогатого скота и овец. В тяжелейших финансовых и экономических условиях предприятие изыскивает пути выхода из кризиса. На базе спилкового предприятия создано совершенно новое предприятие по выпуску хрома обувного и галантерейного. В настоящее время налаживаются связи с немецкой фирмой «Бёле». Поступили пробные партии химматериалов, значительно улучшившие качество выпускаемой продукции. Снижается и её себестоимость, что позволяет производить более качественные швейные изделия из кожи.

Завод представляет собой предприятие, включающее несколько цехов по обработке кожи. В цехе №1 происходит отмочка кожи, обезволашивание. Далее кожа подвергается химической обработке в барабанах. После отмочки кожу подвергают крашению и растяжке на специальных установках. Затем отправляют кожу на раскрой и изготовление изделий.

Сырьём кожевенного завода и производство является шкуры домашних животных. Главный источник сырья для кожевенного производство – животноводство. В кожевенном производстве перерабатываются шкуры домашних животных почти всех видов: крупного рогатого скота, мулов, ослов, овец, свиней, коз и т. д. Шкура – наружный, кожный покров тела животного, служит защитой его организма от внешних воздействий и одновременно участвует в регулировании обмена веществ, тепла, а также в восприятии различных раздражений окружающей среды. Шкура состоит из волосяного покрова, эпидермиса, дермы и подкожной жировой ткани – подкожной клетчатки. Эпидермис поверхностный, расположенный непосредственно под волосяным покровом слой, состоящий из нескольких рядов эпителиальных клеток.

Дерма – основной слой шкуры, расположенный под эпидермисом. Она образована сложным переплетением коллагеновых, эластиновых и ретикулиновых волокон.

При выработке кожи со шкуры удаляется волос, эпидермис и подкожная клетчатка и используется только дерма, волокнистая структура которой в основном сохранена. Коллагеновые волокна образуют пучки, расположенные под разным углом в дермальном слое. В отличие от них элатиновые и ретикулиновые волокна пучков не образуют, однако разветвляясь, создают густую сетку переплетений. От коллагеновых волокон они отличаются меньшей толщиной и извитостью, а также тем, что при кипячении не превращаются в клей.

Ретикулиновые волокна пронизывают всю дерму, образуя особенно густую сетку в слое граничащем с эпидермисом. Особенно густую сетку соединительных волокон образуют сплетения, которые находятся под самой кожей. Именно этот слой после химической обработки – дубления, превращается в выделанную кожу. Волокна соединительной ткани дермы содержат белок. При обработке этих волокон в горячей воде коллаген превращается в растворимый белок – желатин.

Макромолекулы коллагена, составляющие волокна, представляют собой трехнитевые альфа и бета структуры. Между волокнами дермы присутствует вещество, носящее название межволоконного. Оно состоит из ряда белков и белковоподобных веществ.

В подготовительных процессах кожевенного производства, значительная часть межволоконного вещества удаляется. Слой насыщенных, равномерно переплетённых пучков коллагеновых волокон и является самым плотным слоем, определяющим плотность всей шкуры и выделанной из неё кожи.

Проведя эксперименты, мы исследовали состав белка и его свойства. Белки являются субстрактом всех известных форм жизни. Шерсть, кожа, рога, шелк, паутина – это, которые называются склеропротеинами.

Белки - амфотерные соединения. Полипептидная цепь белков в общем виде имеет следующее строение. Вокруг осей С-С сохраняется свободное вращение, в результате которого между группами

NM “ O-C- возникает связь, и молекула скручивается в спираль, более устойчивая форма спирали – альфа спираль. Водородная связь в альфа спирали между первой и четвёртой группами (-СО, Н – N-) – это спираль Полинга. При повышении температуры, в довольно узком интервале происходит плавление белка – нарушение водородных связей и белки необратимо свёртываются – денатурируются.

В пробирке раствор белка нагреваем. Он свернулся, произошла денатурация белка. Чтобы избежать этого, обработку белка ведут при температуре 30 – 34 градуса С.

В составе белка есть пептидные группы. Чтобы это определить к раствору белка приливаем (NaОН) гидроксид натрия и (СuSO4) сульфат меди (11), получается красно-фиолетовый раствор.

В результате денатурации под действием температуры возникают хаотичные межмолекулярные связи, сшивка которых идёт по новым направлениям, в результате возникает за счёт сульфидных мостиков третичная структура белка, что придаёт коже жёсткость. На качество кожи влияет и РН-среды, так как в зависимости от неё простейшие пептиды с различной скоростью обменивают водород в группах- NH. O=C. Но изменяя среду белки могут превращаться в молекулы шарообразной формы – глобули.

При производстве кожи используется более 150 химических материалов. В большинстве жидкостных процессов для получения кожи применяется некоторый избыток химических материалов, что стимулирует диффузию, проникновение их внутрь дермы. Однако это приводит к тому, что значительное количество растворенных химических материалов остаётся в отработанной жидкости. Так степень использования сульфида натрия составляет 40%, гидроксида кальция 25%, соединений хрома 60%. Отсюда возникает необходимость повторного использования отработанных жидкостей после соответствующего подкрепления, что одновременно приводит к экономии воды.

Сточные воды кожевенного производства относятся к сильно- загрязненным, концентрированным и токсичным. Они содержат растворимые и нерастворимые вещества. Характерным компонентом сточных вод кожевенного производства являются хлориды, гидроксид кальция, сульфиды, которые дают токсичный сероводород, соединения Cr (111), белковые вещества, дубильные вещества – трудноразлагаемые фенольные соединения, жировые вещества, красители и другие. РН сточных вод колеблется. Степень минерализации обуславливается содержанием нерастворимых неорганических солей (от 4 до 5 г/л) и хлорида натрия. Гидроксид кальция является основным компонентом, обуславливающим щелочность вод. Степень загрязнения сточных вод очень сильно зависит от метода обработки кожи. Обработка сырья без сохранения шерсти, что и используется на заводе приводит к попаданию в отработанные жидкости.

После дубления содержания значительное количество дубящих веществ 10-40г/л, что затрудняет биологическую очистку.

В настоящее время считается наиболее рациональным иметь раздельную канализационную систему для стоков воды после отмочки зольных, дубильных и остальных процессов. Такая система позволяет вести раздельное выделение химических веществ.

Приведем данные по Черняховску. Выбросы вредных веществ в атмосферу от стационарных источников, приходящих на одного жителя (кг) равны: 1985г. - 90кг. , 1989г. - 101кг. , 1991г. - 100кг.. За последние два года результаты по сравнению с предыдущим годом не высоки, только потому, что многие предприятия города не работают, однако результаты не утешительные. Свою лепту в эти данные вносит и кожевенный завод. Из-за работы котельной в воздух выбрасываются окислы серы и азота, сернистый газ, которые возвращаются на землю Черняховска в виде кислотных дождей, снижающих урожай, губящих естественную растительность, разрушающие здания, уничтожающих жизнь в пресных водоемах.

Еще одно страшное зло, связанное с кислыми осадками – перевод нерастворимых соединений, находящихся в почве, в растворимые. В результате закисления почв, соединения алюминия, кобальта и других металлов могут попадать в выращиваемые растения, в водоёмы в опасно больших количествах. Углекислый газ, метан и закись азота, попадая в атмосферу действуют как стекло в теплице, затрудняя отдачу тепла с поверхности планеты. Создавая, так называемый, «парниковый эффект». Оксиды азота разрушают озоновую оболочку Земли, что тоже приводит к ряду плачевных последствий.

Особо опасными веществами для здоровья человека являются канцерогенные вещества, так как они способствуют развитию раковых опухолей. Некоторые канцерогены вызывают значительное нарушение гормонального баланса в организме человека. К ним прежде всего относятся ряд токсичных веществ и гормонов. Наблюдения показали, что в отдельных случаях имеется прямое взаимодействие между канцерогенными веществами, не вызывающими рака, однако, суммарное их влияние вызывает опухолевый рост.

Многочисленные исследования показали, что канцерогенные вещества можно объединить в две подгруппы: вещества, непосредственно вызывающие рак, и вещества, способствующие его развитию. К первой подгруппе относятся многоядерные ароматические углеводороды, а также фенолы. Опыты над животными в 1974 году показали, что фенолы – это те соединения, которые чаще всего являются причиной появления опухоли.

Ко второй подгруппе веществ, способствующих развитию рака, относятся фенолы, жиры, кислоты и другие. Они не оказывают прямого канцерогенного воздействия, но усиливают действие других веществ и являются поэтому потенциально опасными для человеческого организма.

Токсичность соединений хрома находится в прямой зависимости от его валентности. Наиболее ядовитые соединения хрома пятивалентного, высокотаксичны, соединения хрома трёхвалентного, металлический хром и соединения хрома двухвалентного менее токсичны. Независимо от пути введения, хром в первую очередь поражает почки - сначала канальцевый аппарат, затем сосудистую сеть, с преимущественным поражением клубочков. Страдают также функции печени и поджелудочной железы. Известно, что хром, обладая канцерогенным эффектом, поражает центральную нервную систему, оказывает повреждающее действие на репродуктивную функцию. Хром (V1) проникает через плаценту, а также с грудным молоком. Поэтому эмбриотоксичное свойство более характерно для хрома (V1), а для хрома (111) более характерно воздействие на гопады с поражением наследственного аппарата сперматозоидов и снижением их оплодотворяющей способности. У рабочих длительно контактирующих с соединениями хрома, наблюдаются также нарушения обмена гликогена и изменение активности неспецифических монофосфатаз нейтрофилов.

Был проведён химический анализ растворов сточных вод на содержание хрома(V1) и РН среды. Оказалось, что содержание хрома в сточных водах превышает норму, для её снижения ведётся естественное разбавление и выводятся разбавленные сточные воды в коллектор. РН среда соответствует норме(7,5). Все результаты работы проанализированы, сделаны выводы, внесены предложения: 1. Система очистки представляет собой далеко не совершенные колодцы –отстойники, улавливающие жиры и грубые примеси, более серьёзных средств очистки нет, поэтому в городской коллектор уходят грязные сточные воды, за что завод платит штрафы; 2. В целях улучшения экологии использовать технические решения и технологии, отвечающие современным требованиям экологической чистоты производства.