Химическое загрязнение окружающей среды промышленными предприятиями

Министерство Образования Российской Федерации

Южно-Уральский государственный университет

Факультет ЗИЭФ

Кафедра Экологии  

 

 

  

 

Реферат 

 

по специальности " Экология "

 

 на тему: " Химическое загрязнение окружающей среды промышленными предприятиями"

 

 

 

  

 

 

  

 

 

  

 

 

                          Выполнил: Седанов М.Д. 

        Проверил:

 

 

 

Челябинск, 2015

Оглавление

 

1. Введение

2. Источники загрязнения

3. Основные загрязняющие вещества

4. Влияние свинца и окислов азота на здоровье населения

5. Загрязнение мирового океана

6. Заключение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Во все времена своего существования человек был неразрывно связан с природой. Но с момента возникновения высокоиндустриального общества человек все больше стал вмешиваться в ее жизнь. На данном этапе это вмешательство грозит полным уничтожением природы. Постоянно расходуются виды сырья, которые нельзя вернуть, число пахотных земель катастрофически сокращается, потому что они становятся местом строительства новых городов и промышленных предприятий. Человек стал все больше вмешиваться в функционирование биосферы -- той части нашей планеты, где как раз и существует жизнь. Биосфера Земли в настоящее время подвергается нарастающему антропогенному воздействию. При этом необходимо отметить несколько наиболее важных процессов, каждый из которых ухудшает экологическую ситуацию на планете.

Наиболее сильно отражается на окружающей среде загрязнение продуктами химических преобразований. К ним можно отнести газообразные и аэрозольные загрязнители промышленно-бытового происхождения. Также плохо отражается на атмосфере накопление углекислого газа, количество которого, к сожалению, все увеличивается. Это может привести в самом ближайшем будущем к увеличению среднегодовой температуры на Земле. Продолжается загрязнение Мирового океана нефтью и ее производными, которое охватило уже 1/5 всей поверхности океана.

Такая ситуация может стать причиной нарушения газо - и водообмена между атмосферой и гидросферой. Загрязнение почвы пестицидами и превышение кислотности могут привести к распаду экосистемы. Все эти процессы вызывают негативные изменения в биосфере.

Человек загрязняет атмосферу уже многие тысячелетия, и все же последствия использования огня были совсем невелики. Человеку надо было только примириться с тем, что дым не давал полностью вобрать воздух в легкие, или с тем, что жилища выглядели недостаточно уютно из-за сажи, покрывающей стены. Тепло, которое давал огонь, было нужнее и важнее, чем чистый воздух. В те времена такое загрязнение воздуха не было катастрофическим, потому что люди жили небольшими группками на девственной территории, раскинувшейся на тысячи километров. И даже когда позднее люди сосредоточивались в одном месте, они не могли серьезно влиять на окружающую среду.

Такое равновесие существовало примерно до девятнадцатого века. Промышленность начала развиваться ускоренными темпами, что повлекло за собой усиленное загрязнение окружающей среды. С каждым годом рождались все новые и новые города-миллионеры, появлялись новые изобретения.

Атмосфера загрязняется в результате воздействия трех основных факторов: промышленности, бытовых котельных и транспорта. В зависимости от места расположения доля каждого из трех источников загрязнения сильно колеблется. Однако общепризнанным является тот факт, что промышленное производство стало одним из самых грозных «обидчиков» окружающей среды. Источниками загрязнения становятся теплоэлектростанции, выбрасывающие вместе с дымом в атмосферу сернистый и углекислый газ. Также сюда можно отнести металлургические предприятия, особенно цветной металлургии, которые выбрасывают в воздух оксиды азота, сероводород, хлор, фтор, аммиак, соединения фосфора, частицы и соединения ртути и мышьяка. Сюда же относят и цементные, химические заводы. Вредные газы оказываются в воздухе в результате сжигания топлива для нужд промышленности, отопления жилищ, работы транспорта, сжигания и переработки бытовых и промышленных отходов.Среди других загрязнителей биосферы доля окислов азота и свинца увеличивается постоянно. Ежегодно выброс этих соединений в атмосферу Земли достиг 50 млн.т. 30% из них вносят теплоэнергетические установки, 38%-автомобильный транспорт (в выхлопных газах автомобиля содержится примерно 0,6% окислов азота) Приблизительно 20% поступает от предприятий по производству азотных удобрений, анилиновых красителей, вискозы, целлулоида, фотоплёнки. Остальное производится самой биосферой, в частности многими микроорганизмами.

Предотвращение и снижение уровня свинцового загрязнения рассматривается во всех развитых странах в качестве важнейших задач экологической политики. Этот вопрос рассматривается на многих Международных конференциях, симпозиумах.

 

 

 

 

Источники загрязнения

 

Огромную роль в загрязнении свинцом нашей экологии играют предприятия цветной металлургии (660 т. в год, или около 87%),стекольной промышленности (100 - 200 т в год).На 50-60 т в год загрязняют нашу атмосферу обезжиривание и переработка твердых бытовых отходов. Загрязнение окружающей среды свинцом и его соединениями предприятиями металлургической промышленности определяется спецификой их производственной деятельности: непосредственное производство свинца и его соединений; попутное извлечение свинца из других видов сырья, содержащих свинец в виде примеси; очистка получаемой продукции от примеси свинца и т.д.

В настоящее время большая часть территории России испытывает нагрузку от выпадений свинца, превышающую критическую для нормального функционирования экосистем. Наиболее высокий уровень загрязнения воздуха свинцом, превышающий в России нормы (ПДК-0,3 мкгм ), отмечался в 1994-1995гг. В Комсомольске-на-Амуре, Тобольске, Тюмени, Карабаше, Владимире, Владивостоке (до 0,5мкгм ).

Анализ источников выброса свинца показал:

57% свинца выбрасывается  в атмосферу с большими объемами  запыленных газов отражательной  плавки медного (с содержанием свинца) сырья. Оно на всех заводах, использующих эту технологию, направляют в дымовые трубы без очистки. Существенным фактором является недостаточная эффективность существующих на предприятиях цветной металлургии средств пылеулавливания.

Производство аккумуляторов в машиностроении использует половину потребляемого в стране свинца. Суммарные выбросы в атмосферу 7 аккумуляторных заводов России, объединенных в АО “Электрозаряд”, составили 1995г. ориентировочно 38,2т. в пересчете на свинец; суммарные сбросы в водные объекты (через канализацию)-35,3т.

С переходом на применение в производстве кабелей пластмассовых материалов для оболочек произошло снижение потребления свинца и его сплавов кабельными заводами. К настоящему времени потребление свинца на заводах этой подотрасли снизилось до 5тыс.т. Особенности применяемой технологии таковы, что выбросы свинца незначительны.

В топливно-энергетическом комплексе загрязнение окружающей среды свинцом обусловлено производством этилированных бензинов и сжиганием топлива (прежде всего угля). В настоящее время 9 из 25 нефтеперерабатывающих заводов выпускают только неэтилированные бензины, в то время как в 1990г. таких заводов было только 6.

Расчеты, сделанные на основании официальных статистических данных о потреблении топлива субъектами Российской Федерации, показали, что при сжигании органического топлива (уголь, мазут, природный газ) в атмосферу России поступает примерно 400т. свинца.

Выбросы и сбросы соединений свинца в химическом комплексе связаны с производством пигментов, сиккативов, специальных стекол, смазок, антидетонационных присадок к автомобильным бензинам, полимеризацией пластмасс и др.

В России этиловая жидкость ( на основе тетраэтилсвинца -ТЭС ) вырабатывается только одним предприятием - АО “Синтез”(г.Дзержинск, Нижегородская область). Производство этиловой жидкости на этом предприятий сократилось по сравнению с концом 80-х годов в 2 раза.

В лакокрасочном производстве по-прежнему (в последнее время во все меньших количествах) используют свинцовые пигменты. Пигменты, содержащие свинец, входят и в состав антикоррозийных покрытий, имеющих главным образом защитное, а не декоративное значение. На предприятиях России было произведено всего 800 т. свинцового сурика, содержавшего собственно свинца 725т. В отличие от хрустальных изделий, в процессе бытового использования которых вероятность выщелачивания свинца и воздействия его на человека практически исключена, свинцовые краски представляют собой значительную опасность. В целом выбросы в атмосферу соединений свинца предприятиями лакокрасочной промышленности составляют около 20 т. Эта цифра является оценочной, но сам порядок величины заслуживает того, чтобы провести детальную инвентаризацию использования и потерь соединений свинца в этой подотрасли.

Выбросы свинца стекольными предприятиями в целом по России оцениваются величиной порядка 100-200 тонн в год. Производство хрустальной посуды, оптического стекла типа “тяжелый флинт”, деталей кинескопов, специальных свинцовых стекол для спайки с металлами и другими стеклами следует рассматривать как источники загрязнения окружающей среды, в первую очередь атмосферного воздуха, соединениями свинца. Потери свинца на таких предприятиях составляют 2-8% от массы вовлеченного в технологический процесс элемента. Концентрация свинца в отходящих газах при варке малосвинцового стекла составляет до 600мг/м.

В производство консервов (при изготовлении жестяных банок) по приближенным оценкам вовлечено от 100 до 200 т. свинца. Не смотря на сокращение производства консервированных продуктов в 90-е гг., масса ежегодно поступающего в твердые бытовые отходы свинца в настоящее время может составлять десятки тонн. Еще большую опасность представляет возможность попадания свинца, содержащегося в припое, в продукты питания при хранении консервов.

Существенными источниками загрязнения окружающей среды свинцом и его соединениями являются предприятия оборонной промышленности. Так монтажные работы обуславливают эмиссию свинца и его неорганических соединений в наземный слой атмосферы в целом по России в объеме 1 т/год. Лакокрасочные пропиточные эмалировочные работы и работы с применением компаундов обусловливают эмиссию свинца и его неорганических соединений 150 т/год без учета составов с высоким удельным содержанием свинца, но имеющих ограниченное применение. Поступление свинца в окружающую среду происходит также при производстве боеприпасов, нанесении свинцовых покрытий и других

К собственно бытовым источникам поступления свинца в ТБО следует отнести отработанные свинцовые аккумуляторные батареи, потерявшие потребительские свойства провода и кабели, лакокрасочные покрытия (особенно выпущенные в прошлые десятилетия), изделия из хрусталя, свинцовых стекол, глазированную керамику, паяные изделия, в том числе и консервные жестяные банки, некоторые резиновые изделия.

По экспертным оценкам, на свалках, транспортных площадках и в других местах по всей территории России в настоящее время находится до 1 млн.т свинца в отработанных аккумуляторах. При существующем положении с их переработкой эта величина возрастает на 50-60 тыс. т ежегодно.

 

 

 

 

 

Основные загрязняющие вещества

 

Атмосферные загрязнители можно разделить на первичные, поступающие прямо в атмосферу, и вторичные, которые являются результатом метаморфозы последних. Например, попадающий в атмосферу сернистый газ окисляется до серного ангидрида, взаимодействующего с парами воды, и образует капельки серной кислоты. При взаимодействии серного ангидрида с аммиаком формируются кристаллы сульфата аммония. Подобным образом, в результате химических, фотохимических, физико-химических реакций между загрязняющими веществами и компонентами атмосферы, возникают и другие вторичные загрязняющие вещества. Основным источником пирогенного загрязнения на планете стали тепловые электростанции, металлургические и химические предприятия, котельные установки, потребляющие более 70% добываемого твердого и жидкого топлива.

Основные вредные примеси пирогенного происхождения следующие:

а) оксид углерода. Он возникает при неполном сгорании углеродистых веществ. В воздухе оказывается в результате сжигания твердых отходов, с выхлопными газами и выбросами промышленных предприятий. Ежегодно этого газа поступает в атмосферу не менее 250 млн.т. Оксид углерода - это соединение, активно реагирующее с составными частями атмосферы, он способствует повышению температуры на планете и созданию парникового эффекта.

б) сернистый ангидрид. Выделяется в процессе сгорания серосодержащего топлива или переработки сернистых руд (до 70 млн. т в год). Часть соединений серы может выделиться при горении органических остатков в горнорудных отвалах. В США общее количество выброшенного в атмосферу сернистого ангидрида составило 65% от общемирового выброса.

в) серный ангидрид. Образуется при окислении сернистого ангидрида. Конечным продуктом реакции становится аэрозоль или раствор серной кислоты в дождевой воде, который подкисляет почву, обостряет заболевания дыхательных путей человека. Выпадение аэрозоля серной кислоты из дымовых факелов химических предприятий наблюдается при низкой облачности и высокой влажности воздуха. Листовые пластинки растений, произрастающих на расстоянии менее 1км от таких предприятий, обычно бывают густо усеяны небольшими некротическими пятнами, образовавшимися в местах оседания капель серной кислоты. Пирометаллургические предприятия цветной и черной металлургии, а также ТЭС каждый год выбрасывают в атмосферу десятки миллионов тонн серного ангидрида.

г) сероводород и сероуглерод. Поступают в атмосферу отдельно или вместе с другими соединениями серы. Основными источниками выброса становятся предприятия по изготовлению искусственного волокна, сахара, коксохимические, нефтеперерабатывающие заводы, а также нефтепромыслы. В атмосфере при взаимодействии с другими загрязнителями медленно окисляются до серного ангидрида.

д) окислы азота. Основными источниками выброса являются предприятия, производящие азотные удобрения, азотную кислоту и нитраты, анилиновые красители, нитросоединения, вискозный шелк, целлулоид. Количество окислов азота, поступающих в атмосферу, составляет 20 млн. т в год.

е) соединения фтора. Источниками загрязнения являются предприятия по производству алюминия, эмалей, стекла, керамики, стали, фосфорных удобрений. Фторсодержащие вещества поступают в атмосферу в виде газообразных соединений - фтороводорода или пыли фторида натрия и кальция. Соединения характеризуются токсическим эффектом. Производные фтора являются сильными инсектицидами.

ж) соединения хлора. Поступают в атмосферу от химических предприятий, производящих соляную кислоту, хлорсодержащие пестициды, органические красители, гидролизный спирт, хлорную известь, соду. В атмосфере наблюдаются как примесь молекулы хлора и паров соляной кислоты. Токсичность хлора определяется видом соединений и их концентрацией.

В металлургической индустрии при выплавке чугуна и переработке его на сталь происходит выброс в атмосферу различных тяжелых металлов и ядовитых газов. Так, в расчете на 1 т предельного чугуна выделяется 2,7кг сернистого газа и 4,5кг пылевых частиц, которые состоят из соединений мышьяка, фосфора, сурьмы, свинца, паров ртути и редких металлов, смоляных веществ и цианистого водорода.

 

 

 

Влияние свинца и окислов азота на здоровье населения

 

Разные организмы обладают различной чувствительностью к химическим веществам, поэтому время проявления тех или иных действий химических веществ для различных биосистем различно.

По степени воздействия на живые организмы свинец отнесен к классу высокоопасных веществ наряду с мышьяком, кадмием, ртутью, селеном, цинком и фтором (ГОСТ 17.4.1.02 - 83). Опасность свинца для человека определяется его значительной токсичностью и способностью накапливаться в организме.

В организм человека большая часть свинца поступает с продуктами питания (от 40 до 70% в разных странах и по различным возрастным группам), а также с питьевой водой, атмосферным воздухом, при курении, при случайном попадании в пищевод кусочков краски с содержанием свинца или загрязненной свинцом почвы.

С атмосферным воздухом поступает незначительное количество свинца - всего 1 - 2%, но при этом большая часть свинца абсорбируется в организме человека. В атмосферном воздухе большинства городов, где Росгидрометом проводится контроль за содержанием свинца, среднегодовая концентрация варьирует в пределах 0,01 - 0,05 мкг/м, что значительно ниже ПДК - 0,3 мкг/м. В таких условиях живет около 44 млн. горожан. Около 10 млн. человек проживает в городах с более высоким содержанием свинца - от 0,1 до 0,2 мкг/м. Более высокие концентрации свинца в атмосферном воздухе обнаружены при проведении специальных исследований в городах с крупными промышленными источниками эмиссии свинца - Белово, Владикавказ, Гусь-Хрустальный и др.

В питьевой воде различных стран мира содержание свинца изменяется в пределах 1 - 60 мкг/л и в большинстве европейских стран не превышает 20 мкг/л. В России данные о содержании свинца в питьевой воде крайне немногочисленны. В московской питьевой воде его содержание варьирует в пределах 0,7 - 4 мкг/л. Возможно, что существует проблема загрязнения питьевых вод в районах расположения плавильных заводов или мест складирования промышленных отходов с высоким содержанием свинца.

Загрязненная свинцом почва является источником его поступления в продовольственное сырье и непосредственно в организм человека, особенно детей. Наиболее высокие концентрации свинца обнаруживаются в почве городов, где расположены предприятия по выплавке свинца, производству аккумуляторов или стекла (Белово, Саранск, Свирск и ряд других).

В продовольственное сырье и пищевые продукты свинец может поступать из почвы, воды, воздуха, кормов сельскохозяйственных животных по ходу пищевой цепи. Кроме того определенное значение имеет и возможность прямого загрязнения при производстве готовых изделий. Наиболее высокие уровни содержания свинца отмечаются в консервах в жестяной таре, рыбе сырой и мороженной, пшеничных отрубях, желатине и ракообразных. Высокое содержание свинца наблюдается в корнеплодах и других растительных продуктах, выращенных на землях вблизи промышленных районов и вдоль дорог.

По данным о потреблении продуктов питания в РФ, на основании материалов бюджетных обследований семей установлено, что расчетное поступление свинца на душу населения в год составляет 65,25 мг или 1,25 мг на одного человека в неделю. В некоторых промышленных городах поступление свинца с продуктами питания несколько выше; у 10% обследуемого населения превышает величину 2 мг/чел. в неделю. В суточном рационе детей в возрасте 1 - 3 года потребление свинца составляет 14 мкг, в возрасте 4 - 6 лет - 64 мкг, 7 - 14 лет - 87 мкг, т.е. поступление свинца с продуктами питания для детей до 7 лет изменяется в зависимости от возраста в пределах 14 - 68 мкг. В сутки.

Избыток окислов азота в организме человека приводит к постепенному разрушению клеток легких, вызывает деградацию слизистой оболочки бронхов, способствует расширению легочных кровеносных сосудов, а при высокой концентрации - накоплению в дыхательных путях жидкости. Это может стать роковым.

 

 

 

 

 

 

 

ЗАГРЯЗНЕНИЕ МИРОВОГО ОКЕАНА

 

Нефть представляет собой вязкую маслянистую жидкость темно-коричневого цвета и обладающую слабой флуоресценцией. Нефть состоит преимущественно из насыщенных алифатических и гидроароматических углеводородов. Основные компоненты нефти -- углеводороды (до 98%) -- подразделяются на 4 класса.

Первый класс - это парафины (алкены) (до 90% от общего состава) -устойчивые вещества, молекулы которых выражены прямой и разветвленной цепью атомов углерода. Легкие парафины обладают максимальной летучестью и растворимостью в воде.

Второй - циклопарафины (30--60% от общего состава) - насыщенные циклические соединения с 5--6 атомами углерода в кольце. Кроме циклопентана и циклогексана в нефти встречаются бициклические и полициклические соединения этой группы. Эти соединения очень устойчивы и плохо поддаются биоразложению.

Третий – это ароматические углеводороды (20--40% от общего состава) - ненасыщенные циклические соединения ряда бензола, содержащие в кольце на 6 атомов водорода меньше, чем циклопарафины. В нефти присутствуют летучие соединения с молеку лой в виде одинарного кольца (бензол, толуол, ксилол), затем бициклические (нафталин), полуциклические (пирен).

И четвертый класс - это олефины (алкены) (до 10% от общего состава) - ненасыщенные нециклические соединения с одним или двумя атомами водорода у каждого атома углерода в молекуле, имеющей прямую или разветвленную цепь.

Нефть и нефтепродукты являются наиболее распространенными загрязняющими веществами в Мировом океане. К началу 80-х годов в океан ежегодно поступало около 6 млн. т нефти, что составляло 0,23 % мировой добычи. Наибольшие потери нефти связаны с ее транспортировкой из районов добычи. Аварийные ситуации, слив за борт танкерами промывочных и балластных вод -- все это становится причиной наличия постоянных полей загрязнения на трассах морских путей. В период за 1962--79 годы в результате аварий в морскую среду поступило около 2 млн. т нефти. За последние годы пробурено около 2000 скважин в Мировом океане, из них только в Северном море 1000 и 350 промышленных скважин оборудовано. Из-за незначительных утечек ежегодно теряется 0,1 млн. т нефти. Большие массы нефти поступают в моря по рекам, с бытовыми и ливневыми стоками. Объем загрязнений из этого источника составляет 2,0 млн. т/год. Со стоками промышленности ежегодно попадает 0,5 млн. т нефти. Попадая в морскую среду, нефть сначала растекается в видеопленки, образуя слои различной мощности. По цвету пленки можно определить ее толщину.

Нефтяная пленка видоизменяет состав спектра и интенсивность проникновения в воду света. Пропускание света тонкими пленками сырой нефти составляет 1--10% (280 нм), 60--70% (400 нм). Пленка толщиной 30--40 мкм полностью поглощает инфракрасное излучение. Смешиваясь с водой, нефть формирует эмульсию двух типов: прямую -- «нефть в воде» и обратную -- «вода в нефти». Прямые эмульсии, составленные из капелек нефти диаметром до 0,5 мкм, менее устойчивы и характерны для нефти, которая содержит поверхностно-активные вещества. При удалении летучих фракций нефть образует вязкие обратные эмульсии, которые могут оставаться на поверхности, переноситься течением, выбрасываться на берег и оседать на дно.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

Загрязнение окружающей среды свинцом, его соединениями и окислами азота , вызывающую деградацию среды обитания и наносящее ущерб здоровью населения, является одной из наиболее острых экологических проблем России, имеющей также приоритетное социальное и экономическое значение.

Вопросы охраны окружающей среды и здоровья населения от воздействия свинца и окислов азота затрагиваются в деятельности Международной исследовательской группы, являющейся одной из отраслевых товарных организаций, созданных на базе ЮНКТАД.

Материал реферата показывает, что, несмотря на значительное сокращение выбросов свинца, и его соединений стационарными источниками, проблема загрязнения окружающей среды “химией” в  Российской Федерации в настоящее время весьма актуальна. Отмечается, что обусловленное падением промышленного производства сокращение выбросов и сбросов окислов азота и свинца в окружающую среду за последнее пятилетие предполагает возможное значительное увеличение этих показателей при подъеме экономики страны.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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.