Химическое загрязнение атмосферы

ВВЕДЕНИЕ

 

На всех стадиях своего развития человек был тесно связан с окружающим миром. Но с тех пор как появилось высокоиндустриальное общество, опасное вмешательство человека в природу резко усилилось, расширился объём этого вмешательства, оно стало многообразнее и сейчас грозит стать глобальной опасностью для человечества. Расход невозобновимых видов сырья повышается, все больше пахотных земель выбывает из экономики, так на них строятся города и заводы. Человеку приходится все больше вмешиваться в хозяйство биосферы - той части нашей планеты, в которой существует жизнь. Биосфера Земли в настоящее время подвергается нарастающему антропогенному воздействию. При этом можно выделить несколько наиболее существенных процессов, любой из которых не улучшает экологическую ситуацию на планете.

Под загрязнением окружающей среды следует понимать изменение свойств среды (химических, механических, физических, биологических и связанных с ними информационных), происходящие в результате естественных или искусственных процессов и приводящие к ухудшению функций среды по отношению к любому биологическому или технологическому объекту. Используя различные элементы окружающей среды в своей деятельности, человек изменяет её качество. Часто эти изменения выражаются в неблагоприятной форме.

Одним из наиболее масштабных и значительных является загрязнение окружающей среды выбросами металлургических предприятий. За­грязнение природной среды выбросами металлургических предприятий оказывает вредное дей­ствие на людей, животных, растения, почву, здания и сооружения, снижает про­зрачность атмосферы, повышает влажность воздуха, увеличивает число дней с туманами, уменьшает видимость, вызывает коррозию металлических изделий. [5]

В этой работе будет рассмотрено более подробно влияние металлургических предприятий Украины на окружающую среду..

При написании данной работы использовались следующие методы исследования:

1. Анализ научной литературы.

2. Консультации с экологами металлургических и химических предприятий.

 

Химическое загрязнение атмосферы

Химическое загрязнение гидросферы

Неорганическое загрязнение

 

Всякий водоем или водный источник связан с окружающей его внешней средой. На него оказывают влияние условия формирования поверхностного или подземного водного стока, разнообразные природные явления, индустрия, промышленное и коммунальное строительство, транспорт, хозяйственная и бытовая деятельность человека. Последствием этих влияний является привнесение в водную среду новых, несвойственных ей веществ - загрязнителей, ухудшающих качество воды. Загрязнения, поступающие в водную среду, классифицируют по разному, в зависимости от подходов, критериев и задач. Так, обычно выделяют химическое, физическое и биологические загрязнения. Химическое загрязнение представляет собой изменение естественных химических свойств воды за счет увеличения содержания в ней вредных примесей (минеральные соли, кислоты, щелочи, глинистые частицы).

Основными неорганическими (минеральными) загрязнителями пресных и морских вод являются разнообразные химические соединения, токсичные для обитателей водной среды. Это соединения мышьяка, свинца, кадмия, ртути, хрома, меди, фтора. Большинство из них попадает в воду в результате человеческой деятельности. Тяжелые металлы поглощаются фитопланктоном, а затем передаются по пищевой цепи более высокоорганизованным организмам. Токсический  эффект некоторых наиболее распространенных загрязнителей гидросферы представлен в таблице 2.1.:

Таблица 2.1 – Распространенные загрязнители гидросферы.

Вещество	Планктон	Ракообразные	Моллюски	Рыбы
1. Медь	+++	+++	+++	+++
2. Цинк	+	++	++	++
3. Свинец	-	+	+	+++
4. Ртуть	++++	+++	+++	+++
5. Кадмий	-	++	++	++++
6. Хлор	-	+++	++	+++
7. Роданид	-	++	+	++++
8. Цианид	-	+++	++	++++
9. Фтор	-	-	+	++
10. Сульфид	-	++	+	+++

 

Степень токсичности (примечание):

- - отсутствует

+ - очень слабая

++ - слабая

+++ - сильная

++++ - очень сильная

 

Кроме перечисленных в таблице веществ, к опасным заразителям водной среды можно отнести неорганические кислоты и основания, обуславливающие широкий диапазон рН промышленных стоков (1,0 - 11,0) и способных изменять рН водной среды до значений 5,0 или выше 8,0, тогда как рыба в пресной и морской воде может существовать только в интервале рН 5,0 - 8,5. [1]

Тяжелые металлы

 

Тяжелые металлы (ртуть, свинец, кадмий, цинк, медь, мышьяк) относятся к числу распространенных и весьма токсичных загрязняющих веществ. Они широко применяются в металлургическом производстве, поэтому, несмотря на очистные мероприятия, содержание соединения тяжелых металлов в промышленных сточных водах довольно высокое. Большие массы этих соединений поступают в океан через атмосферу. Для морских биоценозов наиболее опасны ртуть, свинец и кадмий. Свинец – типичный рассеянный элемент, содержащийся во всех компонентах окружающей среды: в горных породах, почвах, природных водах, атмосфере, живых организмах. Наконец, свиней активно рассеивается в окружающую среду в процессе хозяйственной деятельности человека. Это выбросы с промышленными стоками, с дымом и пылью промышленных предприятий, с выхлопными газами двигателей внутреннего сгорания. Миграционный поток свинца с континента в океан идет не только с речными стоками, но и через атмосферу. С континентальной пылью океан получает (20-30) т. свинца в год. [9]

Нефть и нефтепродукты

 

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

а) 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.

б) 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.

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

г) 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.

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 виде пленки, образуя слои различной мощности. По цвету пленки можно определить ее толщину:

Таблица 2.2

Внешний вид	Толщина, мкм	Количество нефти, л/ кв.км
1. Едва заметна	0,038	44
2. Серебристый отблеск	0,076	88
3. Следы окраски	0,152	176
4. Ярко окрашенные разводы	0,305	352
5. Тускло окрашенные	1,016	1170
6. Темно окрашенные	2,032	2310

 

Нефтяная пленка изменяет состав спектра и интенсивность проникновения в воду света. Пропускание света тонкими пленками сырой нефти составляет 1-10% (280 нм), 60-70% (400нм).

Пленка толщиной 30-40 мкм полностью поглощает инфракрасное излучение. Смешиваясь с водой, нефть образует эмульсию двух типов: прямую - "нефть в воде" - и обратную - "вода в нефти". Прямые эмульсии, составленные капельками нефти диаметром до 0,5 мкм, менее устойчивы и характерны для нефти, содержащих поверхностно-активные вещества. При удалении летучих фракций, нефть образует вязкие обратные эмульсии, которые могут сохраняться на поверхности, переноситься течением, выбрасываться на берег и оседать на дно. [1]

Тепловое загрязнение

 

Тепловое загрязнение поверхности водоемов и прибрежных морских акваторий возникает в результате сброса нагретых сточных вод электростанциями и некоторыми промышленными производствами. Сброс нагретых вод во многих случаях обуславливает повышение температуры воды в водоемах на 6-8 градусов Цельсия. Площадь пятен нагретых вод в прибрежных районах может достигать 30 кв. км. Более устойчивая температурная стратификация препятствует водообмену поверхностным и донным слоям. Растворимость кислорода уменьшается, а потребление его возрастает, поскольку с ростом температуры усиливается активность аэробных бактерий, разлагающих органическое вещество. Усиливается видовое разнообразие фитопланктона и всей флоры водорослей.

На основании обобщения материала можно сделать вывод, что эффекты антропогенного воздействия на водную среду проявляются на индивидуальном и популяционно-биоценотическом уровнях, и длительное действие загрязняющих веществ приводит к упрощению экосистемы. [1]

 

Сокращение расхода воды

Высокие нормы удельного водопотребления и большие объемы сбросов в водоемы есть результат несовершенства технологических процессов и схем, на которых построено промышленное производство. Большое количество отходов при современных методах промышленного производства не является неизбежным, оно может быть сокращено путем создания новых, более современных технологических методов. Важнейшей составной частью перестройки технологических процессов на безотходный режим является сокращение водопотребления, направленное в конечном счете на создание производства без сброса сточных вод в водоемы.

Значительное сокращение расходов воды может быть достигнуто за счет усовершенствования охлаждения оборудования, в первую очередь прокатного. Так, путем замены системы перфорированных труб, через которые подается охлаждающая вода на валки стана и рольганги, на систему с применением спрейеров за счет улучшения теплосъема удается сократить расход воды на 25%. С целью снижения расхода воды разработан и может быть рекомендован технический прием охлаждения роликов рольганга в специальных ваннах, позволяющий уменьшить расход воды в 2-3 раза. При применении этого способа можно использовать воду любого качества.

Одним из перспективных способов, обеспечивающих сокращение потребления воды и количества сточных вод, является каскадная промывка металла после травления. При этом способе тракт промывки разделяют на 3-4 отсека. Свежую или нейтрализованную оборотную воду подают в последний по ходу металла отсек и далее перекачивают из отсека навстречу движущемуся металлу; в результате расход промывных вод сокращается в 4-5 раз.

Расход воды, идущей на охлаждение металлургических агрегатов, может быть значительно сокращен за счет расширения объема внедрения испарительного охлаждения доменных, мартеновских и нагревательных печей.

Использование сухих методов очистки газов позволяет сократить водопотребление на 15-20 %. [6]

Одним из основных путей сокращения расхода свежей технической воды до уровня неизбежных безвозвратных потерь является комплексное использование внутри предприятия и внедрение систем очистки и стабилизации воды, отвечающих требованиям производственной и экологической надежности. В зависимости от конкретных условий металлургического предприятия комплексное использование воды достигается следующими путями:

1) последовательная передача избыточной или продувочной воды от потребителей с более высокими требованиями к качеству воды потребителям с более низкими требованиями;

2) переход от локальных к централизованным системам водоснабжения групп цехов с идентичными требованиями к качеству воды (при этом происходит усреднение качества воды, что, как правило, способствует ее стабилизации и интенсификации процесса очистки);

3) централизованная аккумуляция случайных сбросов, дренажных вод, поверхностного стока и их очистка с целью дальнейшего использования.

Создание систем бессточного водоснабжения требует глубокой оценки качества воды, точного определения источников и величины безвозвратных потерь, максимально возможного упрощения общезаводской схемы водоснабжения. Основным требованием к качеству воды, определяющим необходимость продувки систем оборотного водоснабжения, является ее стабильность: химический состав оборотной воды должен исключать образование отложений и коррозию.

Для предотвращения отложений в системах оборотного водоснабжения металлургических предприятий целесообразно использовать реагенты на основе композиций из фосфорсодержащих и поверхностно-активных реактивов. Метод основан на непрерывной гидрофобной защите поверхностей от карбонатных отложений путем введения в оборотную воду кроме фосфатов оксигидрильных поверхностно-активных реагентов, снижающих энергию взаимодействия защищаемой поверхности и кристаллизующихся солей. Поверхностно-активные вещества прочно адсорбируются на защищаемой поверхности, и при взаимодействии солей образуются не плотные отложения, имеющие прочное сцепление с поверхностью, а рыхлые, шламистые, легко выносимые из системы потоком воды.

Наиболее эффективная гидрофобная защита достигается при использовании омыленных кубовых остатков от производства синтетических жирных кислот. Кроме того, для широкого внедрения на металлургических предприятиях рекомендуется реагент ИОМС – ингибитор отложений минеральных солей, показавший высокую эффективность в системах водоподготовки для промышленных котельных. Создание замкнутых бессточных и безотходных систем водного хозяйства металлургических предприятий предусматривает обессоливание продувочных вод на заводских деминерализационных установках с возвратом полученной чистой воды в производственный процесс. С целью снижения капитальных затрат на сооружение выпарных установок можно рекомендовать использовать дебалансовые и продувочные воды в качестве исходной воды для промышленных котельных и котлов-утилизаторов, стоящих за металлургическими печами. Пройдя обычную водоподготовку с применением механических, сорбционных и натрий-катионитовых фильтров, слабозагрязненные дебалансовые воды могут быть доведены по качеству до стандартов питательной воды для котлов среднего давления.

Использование данного приема позволяет с минимальными затратами увеличить степень использования воды в обороте и значительно сократить сброс сточных вод. Одним из основных направлений промышленной экологии является внедрение современных методов очистки промышленных сточных вод, что уменьшает степень загрязнения водоемов-приемников сбросов металлургических предприятий.

Для интенсификации механической очистки сточных вод можно рекомендовать новые конструкции сооружений, характеризующиеся повышенной пропускной способностью и высокой эффективностью: безнапорные гидроциклоны, радиальные отстойники с камерой флокуляции, фильтры с плавающей пенополистирольной загрузкой, сетчатые самопромывающиеся фильтры, магнитно-дисковые аппараты и т.д. Эти сооружения требуют меньших площадей и меньших капитальных и эксплуатационных затрат. [1]

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

Охрана природы - задача нашего века, проблема, ставшая социальной. Снова и снова мы слышим об опасности, грозящей окружающей среде, но до сих пор многие из нас считают их неприятным, но неизбежным порождением цивилизации и полагают, что мы ещё успеем справиться со всеми выявившимися затруднениями.

Однако воздействие человека на окружающую среду приняло угрожающие масштабы. Чтобы в корне улучшить положение, понадобятся целенаправленные и продуманные действия. Ответственная и действенная политика по отношению к окружающей среде будет возможна лишь в том случае, если мы накопим надёжные данные о современном состоянии среды, обоснованные знания о взаимодействии важных экологических факторов, если разработает новые методы уменьшения и предотвращения вреда, наносимого Природе Человеком.

Чтобы сократить загрязнение окружающей среды отходами металлургического производства необходимо:

1. Увеличить затраты на охрану природы и ускорить темпы строительства природоохранных объектов, оборудования.

2. Проводить независимые научные комплексные экологические экспертизы с целью складывания экологического прогноза и изготовления рекомендаций локального масштаба (во всех регионах силами местных экологов).

3. Экономически стимулировать проведения экологических мероприятий, как это уже эффективно практикуется в США, Германии, Японии (поощрение комплексного использования сырья, отходов, вторичного сырья, переходы на малоотходные и безотходные технологии)

4. Запретить любые отклонения от проектов, в ущерб окружающей среде, суровое соблюдение рекомендаций ОВОС (оценка воздействия на окружающую среду).

Перелік посилань

 

1. Алферова А.А., Нечаев А.П. Замкнутые системы водного хозяйства промышленных предприятий, комплексов и районов Москва: Стройиздат, 1987. с. 467

2. Балацкий О.Ф. Экономика чистого воздуха Москва: Высшая школа, 1998. с. 294

3. Беспамятнов Г.П., Кротов Ю.А. Предельно допустимые концентрации химических веществ в окружающей среде Ленинград: Химия, 1987. с. 362

4. Болбас М.М. Основы промышленной экологии. Москва: Высшая школа, 1993. с. 237

5. Владимиров А.М. и др. Охрана окружающей среды. Санкт-Петербург: Гидрометеоиздат 1991. с. 348

6. Захаров Е.И., Лебедкова А.А., Охрана окружающей среды. Для студентов горных специальностей, Учебное пособие. – Тула: ТулПИ, 1987. с. 64

7..Колосов А.В, Эколого-экономические принципы развития горного производства, - Москва, «Недра», 1987. с. 278

8. Певзнер М.Е., Костовецкий В.П., Экология горного производства, - Москва, «Недра», 1990. с. 457

9. Подвишенский С.Н., В.И. Чалов, О.П. Кравчино, Рациональное использование природных ресурсов в горнопромышленном комплексе, - Москва, «Недра», 1988. с. 346

10. Хотунцев Ю.Л. Человек, технологии, окружающая среда Москва: Устойчивый мир, 2001. с. 437

ВВЕДЕНИЕ

 

На всех стадиях своего развития человек был тесно связан с окружающим миром. Но с тех пор как появилось высокоиндустриальное общество, опасное вмешательство человека в природу резко усилилось, расширился объём этого вмешательства, оно стало многообразнее и сейчас грозит стать глобальной опасностью для человечества. Расход невозобновимых видов сырья повышается, все больше пахотных земель выбывает из экономики, так на них строятся города и заводы. Человеку приходится все больше вмешиваться в хозяйство биосферы - той части нашей планеты, в которой существует жизнь. Биосфера Земли в настоящее время подвергается нарастающему антропогенному воздействию. При этом можно выделить несколько наиболее существенных процессов, любой из которых не улучшает экологическую ситуацию на планете.

Под загрязнением окружающей среды следует понимать изменение свойств среды (химических, механических, физических, биологических и связанных с ними информационных), происходящие в результате естественных или искусственных процессов и приводящие к ухудшению функций среды по отношению к любому биологическому или технологическому объекту. Используя различные элементы окружающей среды в своей деятельности, человек изменяет её качество. Часто эти изменения выражаются в неблагоприятной форме.

Одним из наиболее масштабных и значительных является загрязнение окружающей среды выбросами металлургических предприятий. За­грязнение природной среды выбросами металлургических предприятий оказывает вредное дей­ствие на людей, животных, растения, почву, здания и сооружения, снижает про­зрачность атмосферы, повышает влажность воздуха, увеличивает число дней с туманами, уменьшает видимость, вызывает коррозию металлических изделий. [5]

В этой работе будет рассмотрено более подробно влияние металлургических предприятий Украины на окружающую среду..

При написании данной работы использовались следующие методы исследования:

1. Анализ научной литературы.

2. Консультации с экологами металлургических и химических предприятий.

 

Химическое загрязнение атмосферы