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