Прикладная химия
Учение о химическом производстве, основные задачи, решаемыехимической технологией, характеристика важнейших химических производств иаппаратов. Современные требования к химическим производствам экономического,структурного и экологического характера, проблема техники безопасности,химизация экономики и социально-бытовой сферы общества. Химия и энергетика. Химияи новые материалы. Химия и биорегуляция. Химия и создание продуктов питания. Проблеманаправленного синтеза практически важных продуктов.
Прикладная химия — это раздел науки, изучающий основныеобласти применения химии в народном хозяйстве и с применением продуктовконкретных химических и биохимических производств.
Целью изучаемой дисциплины является подготовкавысококвалифицированных учителей химии, способных освещать в школьном курсе, втом числе в условиях профильного обучения вопросы химической и биологическойтехнологии на уровне современного состояния науки и промышленности.
Задачи изучаемой дисциплины:
сформировать представление об основных направлениях итенденциях химизации в мире и в нашей стране.
изучить проблемы энергетики и основные направленияиспользования традиционного топлива и перспективных источников энергии.
рассмотреть направления решения проблемы создания материаловс заданными свойствами.
показать социальные, экологические и научные проблемыиспользования удобрений и пестицидов, основные направления использованиядостижений химии в сельском хозяйстве.
рассмотреть основные средства бытовой химии (синтетическиемоющие средства, чистящие и отбеливающие вещества, краски, средства гигиены) иправила безопасного обращения с ними.
познакомить студентов с химической сущностью процессов,происходящих при кулинарной обработке пищевых продуктов и правиламирациональной кулинарной обработки продуктов.
рассмотреть, в каких темах школьного курса, и в каком объемеизучаются вопросы прикладной химии.
Междисциплинарный характер.
неорганическая, органическая, физическая химия видыэнергоресурсов, Процессы окисления
органическая химия: Состав горючих полезных ископаемых
неорганическая химия: Водород как топливо
биология, биохимия: Фотолиз воды, Жиры, белки, углеводы,превращение веществ в организме, витамины
неорганическая химия, физика: Ядерное топливо
общая и физическая химия: Химические источники тока,Защитные покрытия
химия окружающей среды: Проблемы энергетики
физическая и коллоидная химия: ПАВ
Химическая промышленность объединяет множествоспециализированных отраслей, разнородных по сырью и назначению выпускаемойпродукции, но сходных по технологии производства.
В состав современной химической промышленности России входятследующие отрасли и подотрасли.
Отрасли химической промышленности:
горно-химическая (добыча и обогащение химическогоминерального сырья — фосфоритов, апатитов, калийных и поваренных солей, серногоколчедана);
основная (неорганическая) химия (производство неорганическихкислот, минеральных солей, щелочей, удобрений, химических кормовых средств,хлора, аммиака, кальцинированной и каустической соды);
органическая химия:
производство синтетических красителей (выработкаорганических красителей, полупродуктов, синтетических дубителей);
производство синтетических смол и пластических масс;
производство искусственных и синтетических волокон и нитей;
производство химических реактивов, особо чистых веществ икатализаторов;
фотохимическая (производство фотокинопленки, магнитных ленти других фотоматериалов);
лакокрасочная (получение белил, красок, лаков, эмалей,нитроэмалей и т.п.);
химико-фармацевтическая (производство лекарственных веществи препаратов);
производство химических средств защиты растений;
7. производство товаров бытовой химии;
производство пластмассовых изделий, стекловолокнистыхматериалов, стеклопластиков и изделий из них.
8. микробиологическая отрасль.
Отрасли нефтехимической промышленности:
производство синтетического каучука;
производство продуктов основного органического синтеза,включая нефтепродукты и технический углерод;
резиноасбестовая (производство резинотехнических, асбестовыхизделий).
Кроме того, на базе отходящих газов и побочных продуктовопределенная часть химической продукции вырабатывается в коксохимической промышленности,цветной металлургии, целлюлозно-бумажной, деревообрабатывающей (лесохимия) идругих отраслях. По технологическому признаку к химической промышленности можноотнести производство цемента и других вяжущих, керамики, фарфора, стекла, рядапродуктов пищевой, а также микробиологической промышленности (белково-витаминныеконцентраты, аминокислоты, витамины, антибиотики и др.).Предмет и задачи прикладной химии
Учение о химическом производстве. Современное химическоепроизводство представляет собой многотоннажное специализированное производство,основанное на достижениях науки и техники. Научной основой химическогопроизводства является химическая технология. Химическая технология — этоотрасль химической науки, изучающая вещества и процессы их превращений в ходехимического производства.
Роль химии в обществе. Учение об устойчивом развитииобщества. Производство конкурентоспособных техники и товаров невозможно безиспользования химических материалов и технологий. Они являются основнымифакторами, обеспечивающими прогресс таких ключевых отраслей производства какэлектротехника, электроника, авиа — и ракетостроение, связь. Состояниехимической отрасли промышленности имеет первостепенное значение для народногохозяйства в целом.
Химизация — один из аспектов прикладной химии. Сущностьхимизации экономики и социально-бытовой сферы. Основные понятия (химизация,экономическая эффективность химизации, химикоемкость, химическая продукция и ееклассификация). Условия осуществления химизации. Научно-технический прогресс (взаимосвязанноепоступательное развитие науки и техники) в химической промышленности отличаютследующие направления: совершенствование средств труда, изменение существующихи создание новых технологий, улучшение использования сырья, всесторонняя автоматизацияхимического производства. Важнейшим результатом НТП в химической промышленностистало широкое внедрение ее достижений во все сферы народного хозяйства — эффективная его химизация. Химизацией народного хозяйства называется процессвнедрения методов химической технологии, химического сырья и химическихматериалов и изделий из них в материальное производство. Целью химизациинародного хозяйства является интенсификация и повышение эффективностипроизводства, а в непроизводственной сфере улучшение условий труда и качестваобслуживания. Количественной оценкой уровня химизации соответствующей отраслислужит «коэффициент химикоемкости» Кх:
Кх = Мхим / Мхим +Мнехим,
где: Мхим и Мнехим — стоимость продукции, произведенной,соответственно, с использованием химических методов и материалов и без них. Максимальноезначение Кх имеет на транспорте и в связи, что обусловлено широкимиспользованием в этих отраслях синтетических полимерных метериалов.
Химическая промышленность подразделяется на отрасли широкойспециализации (горная химия, основная химия, производства органического синтезаи т.д.) и отрасли узкой специализации (производство минеральных удобрений,пластмасс, синтетических каучуков, красителей и т.д.). Продукция химическойпромышленности по принятой в стране классификации сгруппирована в 7 классов:
1) продукты неорганического синтеза,
2) полимерный материалы (синтетические каучуки, пластмассы,химические волокна),
3) лакокрасочные материалы,
4) синтетические красители и полупродукты,
5) продукты органического синтеза (нефте-, коксо — илесохимия),
6) химические реактивы и чистые вещества,
7) химико-фармацевтические препараты.
История вопроса. Химическая технология — научная дисциплина,которая сформировалась в ее современном виде к середине XX столетия. Теоретическиеосновы науки создавались параллельно в России и за рубежом. В 1803 году вРоссийской АН была впервые создана кафедра химической технологии. В 1808 годувыходит в свет учебник И.А. Двигубского «Начальные основания технологииили краткое показание работ на заводах и фабриках производимых». Научныеосновы химической технологии закладываются позже в работах крупнейшихученых-химиков: Д.И. Менделеева, Н.Н. Зинина, Н.Д. Зелинского, И.Н. Каблукова идругих. В стране организуется сеть научных учреждений, в которыхразрабатывалась теория химико-технологических процессов конкретных производств.
Основные направления химизации в различных регионах мира. Схимизацией народного хозяйства РФ в настоящее время тесно связана проблемаконверсии оборонного производства. Она вытекает из необходимости перестройкивсей промышленности, в которой удельный вес продукции для нуждвоенно-промышленного комплекса и сосредоточившего высококвалифицированныенаучно-технические кадры, достигает 80-90%. Перевод значительной частиоборонного потенциала на производство гражданской продукции, в том числе ихимического назначения.
Основные задачи, решаемые химической технологией. Междузадачами, целями и содержанием теоретической химии и химической технологиисуществуют принципиальные различия, вызванные спецификой объекта изучения — производственного процесса, что накладывает ряд дополнительных условий и на самметод изучения. Технология — это наука о наиболее экономических методах исредствах массовой переработки сырых природных веществ в продукты потребления ипромежуточные продукты. В химическом производстве собственно химическимпревращениям сопутствуют разнообразные физические, физико-химические имеханические процессы.
Проблемы химизации: научные, производственные, финансовые, этическиеи нравственные, социальные и экологические. Химия и хемофобия. Международноесотрудничество в области прикладной химии (КЭМРОН и подобные организации). Всевозрастающие масштабы научной и производственной деятельности человека, еговоздействие на окружающую среду, влияют не только на материальное производство,но и на все стороны жизни общества. В эпоху НТП важное значение приобретаетпроблема этики науки, то есть те моральные нормы, которые регулируютвзаимоотношения между деятельностью ученого и социально-этическими правилами. Нарушениеэтических норм может иметь глобальные последствия в виде ухудшения средыобитания, разрушения природных экологических систем, изменения генофонданаселения.
На сегодня только в химической промышленности ежегодно производитсяоколо тысячи новых химических веществ и соединений при 800 тыс. находящихся вобращении на мировом рынке и 7 млн. известных соединении, в том числе особоопасных веществ, объем производства которых соответствует сотням триллионовлетальных доз. Проявление тенденции к росту интенсивности опасныхтехнологических аварий и катастроф, накоплению вредных и токсических отходовпри увеличении численности и концентрации народонаселения и материальныхбогатств на сравнительно ограниченных территориях обусловливает рост масштабовущерба и потерь. Масштабы техногенной опасности становятся соизмеримыми смасштабами стихийных бедствий. Только количество крупномасштабныхтехнологических катастроф за два последних десятилетия в мире выросло в трираза, преждевременная смертность возросла на 15-25?, а ущерб от них и высокотоксичных техногенных загрязнении даже в такой развитой стране, как США,превышает 7? ее валового продукта. Свыше 10 млн. человек официально являютсяэкологическими беженцами, не считая нашей страны. Вce это свидетельствует онеобходимости координации усилий в обеспечении промышленной безопасности как нанациональном, так и мировом уровне, об актуальности изучения данной дисциплины.
В общемировой практике обеспечение промышленной безопасностиосуществляется путем а) снижения вероятности реализации поражающего потенциаласовременных технологических объектов и производств (учетом известныхпромышленных аварий, происшедших в мире в последнее десятилетие, выработанызаконы, принципы и рекомендации по безопасности общества от промышленных аварийи катастроф, включенные в законодательства промышленно развитых стран);
б) подготовки к эффективным действиям и их реализации вусловиях природных катастроф и чрезвычайных ситуаций (ЧС) экологического итехнического характера, обеспечивающих минимум риска, социально-экономическогоущерба и людских потерь. Ряд крупномасштабных аварий и катастроф в Мексике,США, СССР и др. привел к колоссальному ущербу и негативным последствиям,вовлечению в возникшие ЧС населения, окружающей среды, экономических структур.
Решение задач первого направления связано с изучениемусловий проведения технологического процесса и выявление критических значенийпараметров, выход за которые может привести к возникновению и развитиюаварийных ситуаций с последующим возможным переходом к чрезвычайной ситуации.
Решение задач второго направления исследований связано соптимизацией трудовых, материальных и финансовых ресурсов при предупреждениипричин, локализации исключения возможностей развития крупных технологическихаварий и катастроф и смягчения или минимизации их негативных последствий.
На сегодня в США, Японии, Канаде и странах Западной Европысоздана международная система подготовки к ЧС технологического характера,обеспечивающая уведомление населения конкретных регионов о потенциальнойопасности существующих там промышленных объектов, учитывающая мнение населения(а не только заинтересованных министерств, фирм и ведомств) при принятииразнообразных стратегических и тактических решений. Основой формирования плановдействий и подготовки населения к ЧС в этой системе являются сценариивозникновения и развития возможных аварий на промышленных объектах.
Основой планов ликвидации аварий в нашей стране долгое времяявлялись, главным образом, различного вида нормативы и рекомендации общегохарактера, слабо учитывающие специфику опасностей для конкретных регионов,характер негативного влияния отдельных промышленных предприятий на экологию иэкспозицию населения при реальном развитии аварийных ситуаций. Принятие Россиейзакона по безопасности промышленности и населения, учитывающего рисквозникновения природных и техногенных катастроф, изменило ситуацию, привело кэффективным разработкам, связанным с обеспечением как безопасности и живучестифункционирования сложных технических систем, так и с защитой жизни и здоровьянаселения, экономики и окружающей среды.
Ныне в качестве нормативно-правовой базы можно указать:
Закон РФ о промышленной безопасности опасныхпроизводственных объектов от 20.06.97 г.
2. Положение о декларации безопасности промышленного объектаРФ, постановление Правительства РФ №675 от 01.07.95
3. Методические указания по проведению анализа риска опасныхпромышленных объектов, постановление Госгортехнадзора России №29 от 12.07.96 г.
4. Руководящие принципы по предотвращению ЧС, готовности кдействию при химических авариях. Руководство для государственных органов,рабочего персонала и прочих заинтересованных сторон, 1993 и множествоотраслевых нормативных документов.
Весь исторический опыт развития цивилизации свидетельствуето том, что оно никогда не было бесконфликтным и непротиворечивым процессом. Вдоисторический период человек мало чем отличался от всеядных млекопитающих похарактеру своего взаимодействия с биосферой, частью которой он является. Развитиечеловеческой популяции, её безопасность на этом этапе определялиськлиматическими (качеством воды, воздуха и т.д.), пищевыми и биотическими (внутривидовоеи межвидовое) свойствами окружающей среды. По мере развития цивилизации влияниеразличных факторов, угрожающих существованию человека, приводило к качественнымизменениям в образе жизни и характере организации общественного производства.
Потребность в защите от неблагоприятных природныхвоздействий привела к развитию строительной индустрии, ткацких и прядильныхпроизводств, что в свою очередь потребовало развития горного дела,. металлургии,промышленности строительных материалов, красителей, станкостроения, энергетикии т.д. Эпидемии, возникавшие в результате роста численности населения и повышенияплотности его размещения, привели к необходимости коренного улучшениясанитарно-гигиенических условии быта, развития медицины и производств,изготовляющих медицинские препараты. Повышение безопасности человекадостигалось развитием экономики, использованием достижений науки и техники исоответственно повышением материального уровня жизни. Развитие промышленности,обусловленное потребностью развития экономики, снижая социально-экономическийриск, одновременно привело к появлению новых видов опасности как для здоровьянаселения, так и для окружающей природной среды.
В середине 19 в. появляются крупные машинные производства. Деятельностьчеловека (её масштабы) сопоставимы с воздействием природной среды. С другойстороны появляется осознание ценности и уникальности каждой человеческойличности. Постепенно (2-я половина 19 — начало 20 в) личность ставится во главуугла: её безопасность, уровень и длительность жизни — основополагающие цели. Этотпроцесс незавершён, но он неизбежен. Он становится жизненно необходимым.
Сейчас идёт этап научно-технической революции (НТР), когдаошибки, сбои в любой области человеческой деятельности чреватыкатастрофическими последствиями для большого числа людей и окружающей среды. Сдругой стороны их уязвимость в условиях сосуществования с современными сложнымитехническими комплексами резко увеличилась. Во первых, современныетехнологические комплексы, как правило, связаны с применением и преобразованиембольшого количества опасных веществ и тех или иных видов энергии. За осознаниеопасности таких систем человечество заплатило многими жизнями, особенно врезультате крупных катастроф (Чернобыль в ядерной энергетике, в химическойпромышленности Бхопал в Индии и Севезо в Италии). Во-вторых, количество отходовв результате жизнедеятельности биологических организмов не превышает 1%, притехнологическом процессе — 99%. Все эти отходы представляют угрозу. Необходимаутилизация. Реально безотходных производств практически нет. Природа же не всостоянии перерабатывать выбрасываемые нами отходы. Кроме того, свалки, какправило, тлеют и при этом выделяются токсины. В-третьих, ежегодно производитсяи включается в промышленный оборот около 1000 новых химических веществ. Этопревышает возможности адаптации человека и биосферы.
Сложившаяся ситуация остро ставит задачу обеспеченияэффективного безопасного управления техногенными комплексами и всейдеятельностью человека в целом., что невозможно без оценки уровня и характерариска, анализа причин его возникновения и путей снижения, прогнозированиявероятности отказов и аварий, их масштабов и последствий, разработки системымер юридического, технического, организационного и иного характера поуменьшению опасности и минимизации негативных последствий в случае еереализации.
Научные исследования, проведенные по заказу МЧС, показывают,что тенденция увеличения риска чрезвычайных ситуаций на территории России вближайшие десять лет сохранится.
Для большинства промышленно развитых стран характернастабилизация этого показателя. Причина такой ситуации связана с тем, чтоиндустриально развитые страны раньше столкнулись с опасностью и необходимостьюпредупреждения катастроф и с некоторым отставанием России в области информатикии теории управления. В странах запада пришли к качественно новым технологиям в70-х гг. Нам это ещё предстоит. Суть этих преобразований: ускоренный переход отиндустриальных производственных сил, сложившихся после промышленной революции иоснованных на преобразовании вещества и энергии, к научно-техническимпроизводственным силам, связанным с развитием информационных технологий иинформатизацией всего общества в целом. Переход к новым производительным силамне исключил полностью риска крупномасштабных техногенных катастроф, носпособствовал стабилизации их частоты на определённом уровне. К снижению рискаприводит также экспорт опасных и вредных технологий в страны 3-го мира. Последнееспособствует увеличению числа катастроф в этих странах. Кроме того, в нихдовольно слабый научно-технический и образовательный потенциал, что такжеспособствует возникновению аварийных ситуаций.
Анализ причин и последствий наиболее крупных аварийпоказывает, что они во многом обусловлены традиционными подходами кпроектированию и эксплуатации технологических объектов. Возникновение сложных имасштабных технических систем, не только повысило уровень техногенного риска иглобализовало техногенные опасности, но и усложнило задачу управления ими.
Основные термины, понятия, определения, аббревиатуры
АВАРИЯ - любое незапланированное, неожиданное событие,вызывающее (способное вызывать) нанесение ущерба здоровью людей, материальнымресурсам или окружающей среде, например неконтролируемые взрыв и (или) выбросопасных веществ
АНАЛИЗ ОПАСНОСТЕЙ — идентификация отдельных опасностейсистемы, определение механизма, с помощью которого они могут вызватьнежелательные события, и оценка последствий этих событий.
АНАЛИЗ ПО ДЕРЕВУ СОБЫТИЙ (ОШИБОК) — один или несколькометодов опасностей, связанных с индуктивным определением путей возмущающихдействий (дедуктивным описанием событий), ведущих от отказов компонентов копасной ситуации.
БЕЗОПАСНОСТЬ — ситуация без неприемлемых рисков.
ВЕРОЯТНОСТЬ — возможность того, что рассматриваемое событиепроизойдёт.
ДОЗА — общий термин, показывающий количество токсичноговещества, поглощённого средой.
ИНЦИДЕНТ — это: отказ или повреждение технических устройств,применяемых на опасном производственном объекте, отклонение от режиматехнологического процесса, нарушение положений нормативно-правовых актов и др. нормативныхтехнических документов, устанавливающих правила ведения работ на опасномпроизводственном объекте; реализация опасности
КВИО — это коэффициент возможного ингаляционного отравленияпарами химических веществ
КОНТРОЛЬ БЕЗОПАСНОСТИ — глубинное обследование всехсоставляющих общей системы эксплуатации относительно безопасности.
ОПАСНОЕ ВЕЩЕСТВО — химический элемент, смесь, препарат,который в силу своих химических, физических или (эко) токсикологических свойствпредставляет собой опасность.
ОПАСНОСТЬ — внутреннее присущее свойство вещества, агента,источника энергии или ситуации, имеющее потенциальную способность вызватьнежелательные последствия.
ОПАСНЫЙ ПРОМЫШЛЕННЫЙ ОБЪЕКТ — это объект, производство, накотором используют, производят, перерабатывают, хранят или транспортируютпожаровзрывоопасные и (или) опасные химические вещества, создающие реальнуюугрозу возникновения аварии
ОТКАЗ (НЕПОЛАДКА) — это событие, заключающееся в нарушенииработоспособного состояния оборудования, объекта
ОЦЕНКА РИСКА — ценностное суждение о степени риска, выработанноес помощью анализа риска с учётом любых относительных критериев.
ПРИЕМЛЕМОСТЬ/ДОПУСТИМОСТЬ РИСКА — стремление сосуществоватьс риском с целью сохранения определённых преимуществ.
ПРИЕМЛЕМЫЙ РИСК — это риск, уровень которого допустим иобоснован исходя из экономических и социальных соображений; тот риск, величинакоторого настолько незначительна, что ради выгоды, получаемой от эксплуатацииобъекта, общество готово пойти на этот риск
ПРОИСШЕСТВИЕ — авария, предпосылки к аварии.
ПРОМЫШЛЕННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ — это состояние защищенностижизненно важных интересов личности и общества от аварий на опасныхпроизводственных объектах и последствий указанных аварий
РИСК — сочетание последствий и вероятности их появлений.
СОБЫТИЕ — реализация опасности.
СДЯВ — сильнодействующие ядовитые веществами
ТОКСОДОЗА — количественная характеристика токсичноговещества, соответствующая определённому уровню поражения при его воздействии наживой организм.
УПРАВЛЕНИЕ РИСКОМ — действия, предпринимаемые для достиженияили совершенствования безопасности установки и её эксплуатации; системныйподход к принятию политических решений, процедур и практических мер в решениизадач предупреждения или уменьшения опасности промышленных аварий для жизничеловека, заболеваний или травм, ущерба имуществу и окружающей среде
УСТОЙЧИВОЕ СОСТОЯНИЕ ОБЩЕСТВА — долговременная ситуация,обеспечивающая приемлемый компромисс между повышением качества жизни и еёбезопасностью.
АС — аварийная ситуация.
ОП или ПОП — опасное или потенциально опасное производство.
СТС — сложная техническая система.
ТК техногенные катастрофы.
ТО — технический объект.
ХТО — химико-технологический объект.
ЧС — чрезвычайная ситуация.
Любое промышленное производство содержит множествоопасностей, которые с некоторой вероятностью (не равной нулю) могут присоответствующих условиях привести к развитию аварийных процессов и перехода ихв аварии и чрезвычайные ситуации. Опасности можно классифицировать следующимобразом:
социально-экономические, к которым относится недостаточныйуровень обеспечения материальными благами, здравоохранения, развития социальныхструктур в их взаимосвязи и взаимообусловленности и другие;
техногенные, связанные с выбросами в атмосферу и сбросами ссточными водами разнородных загрязнителей в количествах иногда превышающихадаптивные возможности элементов биосферы, необоснованным вовлечением вхозяйственный оборот природных ресурсов, особенно невосполнимых и другие;
экологические, то есть неблагоприятные климатическиеусловия, физико-химические изменения характеристик почвы, воды, оптические иэлектрофизические изменения атмосферы, а также катастрофы природного итехногенного характеров;
военные, связанные с функционированием терминалов,включающих создание, транспортировку и хранение взрывчатых и токсичных веществ,а также уничтожение химического оружия.
Субъектами, на которые распространяется понятие опасность,являются промышленные технологии, персонал. Поскольку он принимает на себяопределенную опасность при выполнении своих обязанностей, то речь уже идет о добровольномили профессиональном риске. Другими субъектами, к которым относится понятиеопасность, является население, проживающее в районе размещения опасногопроизводства и подверженное воздействию опасных производственных факторов, какв режиме нормального функционирования, так и в случае возможных технологическихкатастроф. В дан ном случае речь идет об антропогенном риске.
Риск можно определить как деятельность, которая связана спреодолением неопределенности в ситуации неизбежного выбора, в процессе которогоимеется возможность качественно и количественно оценить вероятность достиженияожидаемого результата (неудачи) или отклонения от намеченной цели.
В зависимости от характера опасного вещества, егофизико-химических и токсикологических характеристик, области и способаприменения, способности перемещаться в пространстве, накапливаться иразлагаться в биологических организмах и окружающей среде и т.д., природаопасностей, порождаемых им, может быть весьма различной. Одно и то же вещество,ранее являясь неопасным, зачастую становится опасным или, будучи опасным,проявляет новые грани своей опасности в связи с интенсификацией производстваили применением его в новом качестве или в новом сочетании условий и/иливеществ.
Современная классификация выделяет следующие основные видыопасных веществ:
ядовитые вещества.
экологически опасные вещества (фреоны, аэрозоли сиспользованием фреона заменяют, т.к. они разрушают озоновый слой),
пожаро- и взрывоопасные соединения,
радиоактивные вещества,
коррозионно-активные).
Ежегодно производится около 1000 новых химических веществ. Этопревышает возможности адаптации человека и биосферы, даже с учетом того, что невсе из них опасны. Накапливаясь, они порождают острую проблему — необходимостьутилизации существующих отходов, переведение промышленности на безотходные видыпроизводства. Количество отходов в результате жизнедеятельности биологическихорганизмов не превышает 1%, тогда как при технологическом процессе оно доходитдо 99%. Все эти отходы представляют угрозу. Реально безотходных производствпрактически нет, даже по документам преобладают условно безотходные технологии,т.е. такие, в которых предусмотрена дальнейшая переработка или использованиеобразующихся отходов, но, как правило, она не реализуется на практике. Природаже не в состоянии перерабатывать выбрасываемые нами отходы. Кроме того, свалки,как правило, тлеют и при этом выделяются токсины, существенно загрязняяатмосферу.
Обеспечение надежного безаварийного функционированиясовременных промышленных производств в условиях их интенсификации являетсяважнейшей проблемой повышения экологической безопасности техно- и биосферы,решаемой с учетом множества социально-экономических иорганизационно-технических факторов. Например, для развитых. химико-технологическихпроизводств, обладающих значительными запасами анергии, химически ибиологически активных компонентов, реализация концепции приемлемого рискаосуществляется на всех этапах научно-технической,проектно-конструкторско-технологической подготовки и эксплуатации производств свыполнением комплекса исследований по пожаробезопасности процессов иоборудования для химической технологии, отвечающей требованиям устойчивости ибезаварийности, а также по созданию эффективных управляюще-вычислительныхсистем, средств оперативного контроля, диагностики и зашиты,контрольно-измерительных приборов и различных преобразователей технологическихпараметров.
Экологическая политика в химической технологии может иметьдвойственный характер: пассивный, когда формируемые цели и программы,обеспечивавшие их реализацию, являются реакцией на наиболее острые текущиеприродоохранные проблемы, уровень восприятия их общественностью, и активный,связанный с научно обоснованным прогнозированием вероятных последствийдеятельности предприятий, о выявлением потенциальных наиболее серьезных видовриска и разработкой последовательности мер по их минимизации.
Для прогнозирования и количественной оценки риска инегативных последствий от технологических аварий существующей базы знанийнедостаточно и приходится опираться на экспертные оценки и на экономическиемеры, которые следует рассматривать в качестве профилактических. При этомэкономические меры должны включать сертификацию опасных веществ и материалов, атакже закрепленные в законодательном порядке предельные нормативы поступления вокружавшую среду экзогенных примесей. Важное значение приобретает организацияэкологического мониторинга, результаты которого, базируясь на оценкахинтенсивностей проявления отрицательных эффектов в компонентах окружающейсреды, позволяют прогнозировать развитие этого эффекта для конкретнойтерритории или с расчетом количественных оценок риска.
Среди наибольших экологических опасностей, грозящихглобальными катастрофическими последствиями, выделяются проблемы разрушения озоновогослоя атмосферы, усиления парникового эффекта и накопления стойких органическихзагрязнителей (СОЗ), для решения которых в настоящее время привлекается всебольше финансовых и материальных средств, людских ресурсов и т.д.
В 1974 г. Марио Молина и Шервуд Роулэнд из Калифорнийскогоуниверситета (США) впервые описали механизм истощения защитного озонового слояЗемли. Под воздействием ультрафиолетовых лучей в стратосфере происходитфотораспад фреонов. Выделяемые атомы хлора многократно вступают в химическуюреакцию с озоном, в результате сокращается его количество в стратосфере. Слабоеразвитие в то время науки об атмосфере не позволило подтвердить заключениеамериканских ученых. Производство фреонов продолжалось до середины 80х годов. Темне менее в конце 70х годов правительства США и Канады прекратили выпускаэрозолей с фреонами в качестве пропеллентов. В 1987 г. многие страны подписалив Монреале Протокол об ограничении потребления фреонов в размере 50% от уровня1986 г. В июне 1990 г. на конференции в Лондоне на основе последних научныхисследований было принято решение о прекращении использования всех видовфреонов промышленно развитыми странами к 2000 г. Летом 1991 г. группой ученыхбыли рассмотрены результаты последних измерений количественного уровня озона,выполненных с Земли и ее спутников. Они показали, что по сравнению с 1988 г. потериозона над северным полушарием стали резче выраженными, причем на более низкихширотах. Хлорфторуглеводороды (HCFC), молекулы которых содержат по меньшей мереодин атом водорода и поэтому менее стойки, пребывают в атмосфере краткое время,что приводит к значительно меньшему, чем от CFC, истощению озона в стратосфере.
Лондонским Протоколом 1990 г. предложен крайний срокиспользования НСРС — 2040 г., а если возможно — 2020 г. После многих дискуссийв Европе, выявивших различные оценки потенциального уровня истощения озона подвоздействием хладагентов-заменителей, было все же решено прекратитьпроизводство НСРС к 2040 г. После одноразовой эмиссии фторуглеродного продуктав атмосферу он остается в ней до удалении естественным путем. Можно рассчитатьпотенциал истощения озона путем деления величины уменьшения аккумуляции озона,ожидаемой от эмиссии FC, на величину ее уменьшения, вызываемого эмиссиейэквивалентного количества CFCII. Таким же способом можно рассчитать потенциалгалогенизированного углерода в развитии парникового эффекта на Земле. Участиефреонов в глобальном обогреве планеты (парниковый эффект) объясняетсяспособностью их поглощать излучаемое Землей тепло. В результате оно неудаляется за пределы земной атмосферы. Способность поглощать тепло у CFC в12-18 тысяч раз выше, а у их заменителей HCFC и HFC в 613 тысяч раз выше, чем уСО2 Таким образом, у заменителей фреонов потенциал парникового эффектасущественно меньше, чем у самих фреонов. Учитывая эмиссию различных газов — абсорбентовтепла — в атмосферу, можно считать, что на долю HCFC и HFC — заменителейфреонов — в 2000 г. будет приходиться не более 1% глобального обогрева планеты.При этом предполагается, что эмиссия СО2 останется на уровне 1986 г. Заменителифреонов следует выбирать с учетом минимального воздействия их на атмосферу. Наилучшимибудут химические соединения, которые удовлетворяют техническим требованиям к ихэффективности и вместе с тем не оказывают вредного воздействия на окружающуюсреду и на здоровье человека. Использование новых хладагентов не обходится безтаких проблем, как совместимость с конструкционными материалами, недостаточнаястабильность смесей HFC при высокой температуре. Решение этих проблем требуетинтенсивных исследований. В последнее время высказывается много предположений отом, что к 2035 г. из-за воздействия фреонов и галонов на озоновый слой планетыследует ожидать резкое увеличение заболеваний раком кожи и поражения сетчаткиглаз.
Доклад Гринпис. «Отравленные города», в которомсодержалась наиболее полная информация о диоксиновом заражении России: о трехчетвертях территории страны, отравленной хлорорганикой; о ежегодной смертностив 20 тысяч человек, причина которой — отравление диоксинами; о среднейпродолжительности жизни в России, которая заметно меньше, чем в большинствестран мира; о здоровье подрастающего поколения (среди старших школьниковздоровых всего несколько процентов) 1997 г. заставил обратить внимание на новуюэкологическую опасность.
в последние годы стало окончательно ясно, что в результатеразвития химической промышленности в окружающую среду попало огромноеколичество хлорорганических веществ. Эти вещества вызывают множество тяжелыхзаболеваний: поражают нервную систему и печень, мозг и кожу. К тому же ониобладают удивительной живучестью — для их полного разложения требуютсястолетия, что послужило основанием для объединения их в особую группу — стойкиеорганические загрязнители (СОЗ).
По составу, СОЗ — это органические (углеродные) химическиесоединения и смеси, которые включают промышленные вещества (полихлорбифенилы),пестициды (типа ДДТ), а также побочные продукты промышленности (диоксины ифураны). СОЗ, попавшие в окружающую среду, по воздуху и воде перемещаются врайоны, весьма удаленные от первоначальных источников. Там СОЗ могутконцентрироваться в живых организмах (в том числе людей), накапливаясь доуровней, способных нанести сильный, часто непоправимый вред здоровью человека иокружающей среде.
Стойкие органические загрязнители обладают рядом общихсвойств:
СОЗ устойчивы в окружающей среде — они не разлагаются втечение длительного времени, от 10 и более лет;
СОЗ — сравнительно малолетучие вещества; они испаряютсядовольно медленно. Попадая в воздух, перемещаются с воздушными потоками набольшие расстояния и затем возвращаются в землю, воду. Чем холоднее климат, темменьше СОЗ испаряется, в результате чего они накапливаются (концентрируются) втаких регионах, как, например, Арктика (расположена за тысячи километров отисточников и не имеет собственных);
СОЗ мало растворимы в воде и хорошо растворимы в жирах (маслах).Такие вещества способны накапливаться в тканях живых организмов. Ихконцентрация по мере перемещения по «пищевой цепи» может возрастать втысячи и миллионы раз;
из-за своей токсичности даже малые количества СОЗ могутнанести серьезный вред человеку и другим живым организмам, нарушая нормальныйход биологических процессов.
В настоящее время количество информации об опасности СОЗзаметно увеличивается, а также расширяется круг обеспокоенных этой проблемойлюдей, организаций и правительств. Сейчас разрабатывают планы и стратегиирешения проблем СОЗ во многих странах мира. В них запрещается или строгоограничивается применение ряда приоритетных СОЗ, что уже приводит к снижению ихколичества в окружающей среде на местном или региональном уровне. Однако из-затрансграничной природы СОЗ эффективное решение проблемы требует международногосотрудничества в глобальном масштабе.
Многие межправительственные организации, такие, какЭкологическая программа ООН (UNEP), Всемирная организация здравоохранения (WHO),Международный форум по химической безопасности (IFCS) получили мандат отразличных правительств создать глобальный план действия против СОЗ. В феврале1997 г. Управляющим советом UNEP было принято решение, одобренное в мае 1997года Всемирной ассамблеей здоровья, о начале глобального межправительственногосоглашения по СОЗ. В конце июня 1998 года Межправительственный комитет поразработке (INC) провел встречу в Монреале и начал готовить глобальнуюКонвенцию для решения этой важной проблемы.
Участники проекта должны предложить возможные действия поборьбе с так называемой " грязной дюжиной" — стойкими опаснымизагрязнителями, включенными в список из двенадцати СОЗ:
диоксины
фураны
полихлорбифенилы (PCBs)
ДДТ
хлордан
гептахлор
гексахлорбензол (HCB)
токсафен
алдрин
дилдрин
эндрин
мирекс.
Токсичность — свойство вещества приводить к смерти иливредить здоровью живого вещества при попадании в его организм с водой и пищей (пеpрорально),через кожу или кровь (кожно-резорбтивно), при вдыхании (ингаляционно). Интенсивностьпоступления (У) не свойственного для организма вещества (ксенобиотика) можетбыть определена:
при перроральном пути У =F*Cf*r;
при кожно-резорбтивноv У =К*Са:
при ингаляционном У =R*Cв*r.
где Cf, Са, Св — концентрация токсичного вещества впродуктах питания, в хозяйственных источниках водопользования и атмосфере;
F — количество потребляемой пищи. кг/сут:
К — коэффициент кожной проницаемости, кг/сут;
R — скорость ингаляции, м3/сут;
г — коэффициент адсорбции.
Повышение риска возникновения чрезвычайных ситуаций (ЧС),связанных с химическим воздействием на организм человека и окружающую егоприродную среду, является неизбежной платой индустриального общества задостигнутый уровень технологического развития. Несмотря на предпринимаемые мерыв области промышленной безопасности полностью исключать вероятностьпроизводственных аварий практически невозможно, но следует всеми доступнымисредствами стремиться к уменьшению риска их возникновения и минимизации ущерба.Разнообразие. аварийных ситуаций и причин, их вызывающих определяется огромнымассортиментом синтезированных веществ и масштабами их производства. Ростобъемов производства высокотоксичных химических соединений, их переработки,транспортировки и хранения предопределяет увеличение частоты возникновенияаварий и, соответственно, заражение территорий ядовитыми веществами. В 1988 г. былозарегистрировано примерно 7 млн. наименований химических веществ. По даннымВсемирной организации здравоохранения (ВОЗ), около 70 тысяч различныххимических веществ ежедневно находятся в обращении, а наиболеераспространенными являются около 20-30 тысяч, многие из которых представляютопасность острых и хронических интоксикаций. Только в странах Западной Европыколичество ежегодно производимых наиболее распространенных токсичных веществдостигают по аммиаку, фосгену и синильной кислоте 100 млрд. смертельных длячеловека доз, а по хлору 10 тыс. миллиардов таких доз.
Для сравнения ингаляционной опасности веществ между собой впромышленной токсикологии используется показатель, получивший название «коэффициентвозможности ингаляционного отравления» (КВИО).
Этот коэффициент равен отношению максимально достижимойконцентрации паров вещества при 200С (Ст20) к среднесмертельной концентрацииего паров (Сi50):
/>
В соответствии с ГОСТом в зависимости от численного значенияКВИО, все химические, вещества по ингаляционной опасности разделится на 4класса: чрезвычайно опасные (КВИО >300), высоко опасные (КВИО от 299 до 30),умеренно опасные (КВИО от 29 до 3), малоопасные (КВИО
По замечанию акад.Н. Н. Семенова, хотя человечествопрактически использует горение в течение многих десятков тысяч лет, аэлектроэнергию лишь немногим более столетия, но законы, определяющие движениеэлектрического тока, изучены более глубоко, чем законы, определявшие горение. Причемтакое отставание в изучении горения объясняется его сложностью, так как пригорении приходиться иметь дело со сложными химическими реакциями, которыепротекают одновременно с процессами аэродинамики и диффузии, а также о тепло — имассообменом.
Горение является одним из первых физико-химическихпроцессов, с которым человечество познакомилось еще на заре своегосуществования. В начале оно использовалось для обогрева жилья и приготовленияпищи и только спустя многие тысячелетия человек научился использовать его дляпревращения химической энергии горючих веществ в другие виды энергии.
Научные исследования горения относятся к 19 веку и совпадаютсо стремительным развитием химии.
Первый период развития науки о горении был периодом установленияосновных химических законов. На этом этапе была подготовлена научная база дляразвития энергетики и термодинамики. В этот же период формируются основныетеоретические представления: способность горючих систем к воспламенению принагревании, явления paспространения пламени при локальном поджигании.
Развитие науки всегда было связано с развитием ипотребностями производства. Вначале внимание исследователей было направлено нахимические аспекты, т.е. на изучение преобразования веществ при горении. Однакодля практического использования процессов горения было необходимо исследовать ифизику горения, другими словами, изучить явления воспламенения ираспространения пламени, температуру пламени и излучение от горячих продуктовсгорания. В последние десятилетия теория процессов горения получилазначительное развитие, однако из-за большой сложности и их разнообразия теорияеще далека от завершения. Сложность процессов горения обусловлена тем, чтохимические реакции протекают в условиях быстро изменяющихся температур иконцентраций реагирующих веществ, причем температура и градиент концентрацийизменяются также под влиянием одновременно Горение представляет собой сложныйфизико-химический процесс, в основе которого лежит быстро протекающаяхимическая реакция, которая сопровождается интенсивным выделением тепла иизлучением света. Горение развивается в условиях прогрессивного самоускоренияхимической реакции и связано с накоплением в системе тепла и активныхпромежуточных продуктов. В большинстве случаев горение происходит в результатеэкзотермического окисления вещества, способного к горению, окислителем. Вповседневной практике принято связывать процесс горения с окислением горючеговещества кислородом воздуха, К горению относятся и другие процессы, связанные сбыстрым превращением и тепловым или цепным их ускорением: разложение взрывчатыхвеществ, озона, распад ацетилена и т.д. Многие металлы могут гореть в атмосферехлора, медь — в парах серы, а магний — в атмосфере оксида углерода. протекающихфизических процессов тепло — и массообмена и различных газодинамическихвозмущений. В современном понимании с понятием горения (взрыва и детонации) связываетсяхарактер протекания реакции, а не ее химическое содержание.
Горение является энергетическим процессом, при которомпроисходит разрушение электронных оболочек исходных компонентов горючего иобразование молекул продуктов сгорания. При этом число атомов при химическойреакции не изменяется, а происходит перегруппировка атомов, которая связана сопределенными энергетическими затратами или выделением энергии. Кроме основныххимических превращений, между исходными реагирующими веществами в процессегорения протекают (имеют место) и побочные процессы, связанные спреобразованием химической энергии в другие виды энергии, главным образом, втепловую и световую. Интенсивное излучение мы воспринимаем как пламя,представляющее собой газообразную среду, в которой осуществляется химическаяреакция. Излучение-следствие перехода молекул или атомов из возбужденногосостояния в основное, при котором выделяется квант энергии. Таким образом,пламя служит внешним проявлением протекания интенсивных реакций окислениягорючего вещества. Различают два вида пламени — холодное и горячее. Так какпроцесс окисления является многостадийным процессом, то появление холодногопламени означает на более чем частичное высвобождение энергии реагентов, но приэтом свечение и тепловыделение весьма слабые. Большая часть энергии выделяется,когда появляется горячее пламя. При практическом использовании процессовгорения всегда имеют в виду горячее пламя, которое обычно называют простопламенем.
Итак, термин пламя означает, что речь идет об окислительныхреакциях. Продукты этих реакций называются продуктами сгорания. В случае, еслитемпература реакции снижается до такой степени, что cвечения не наблюдается, тосчитается, что отсутствует и пламя. Смесь горючего c кислородом воздуха,необходимая для протекания процесса горения. называется горючей смесью. Пригорении конденсированных веществ наличие пламени не обязательно. Такой видгорения называется беспламенным горением, или тлением. При тлении процессысвечения и тепловыделения малоинтенсивны, так как протекают не оченьинтенсивные химические реакции.
Горение является одним из видов химической реакции. Основнаяособенность явлений горения заключается в том, что условия, необходимые длябыстрого протекания реакции, создаются самой реакцией. Эти условия заключаютсялибо в высокой температуре, либо в большой концентрации активных промежуточныхпродуктов (свободные атомы, радикалы, органические перекиси), катализирующихреакцию. Если сама реакция создает условия для своего собственного быстрогопротекания, то возникает то, что в кибернетике называется обратной связью. Прималом изменении внешних условий возможен переход от стационарного режима смалой скоростью реакции к режиму, когда, скорость нарастает со временен вгеометрической прогрессии. Подобные явления резкого изменения режима протеканияпроцесса при незначительном изменении внешних условий называются критическимиявлениями, а условия при которых происходит такой переход, носят название«критических условий»
В зависимости от агрегатного состояния горючего вещества иокислителя различают три вида горения:
1) гомогенное горение газов и парообразных горючих веществ всреде газообразного окислителя;
) гетерогенное горение жидких и твердых горючих веществ всреде газообразного окислителя;
3) горение взрывчатых веществ и порохов.
По скорости распространения пламени различаютдефлаграционное горение, которое протекает с дозвуковыми скоростями, иподразделяют на ламинарное, турбулентное. Скорость ламинарного горения зависитот состава смеси, начальных условий (давления и температуры), а также откинетики химических превращений в пламени. Скорость распространения турбулентногопламени, кроме перечисленных факторов, характеризующих ламинарное горение,зависит от скорости потока, степени и масштаба турбулентности.
/>
Концентрация горючего
Рис.1.1 Зависимость температуры самовоспламенения (Тсв) отконцентрации горючего в смеси (С).
Наиболее благоприятные условия для воспламенения создаютсяпри стехиометрическом содержании (Сст) горючего в смеси. Собственно итемпература самовоспламенения будет самой низкой. При уменьшении или увеличенииконцентрации горючего по сравнению со стехиометрической Тсв возрастает. Кривая,ограничивающая область воспламенения смеси, асимптотически приближается кординатам, указывая на предельные минимальные и максимальные концентрациигорючего в смеси, вне которых воспламенение невозможно. Значения />есть нижний и верхнийконцентрационные пределы воспламенения.
Концентрационные пределы смесей можно определить по правилуЛе-Шателье:
/>
где /> - содержание отдельных горючихкомпонентов в смеси.
/>-концентрационные пределыраспространения пламени по каждому из компонентов горючей смеси.
Вопрос о распространении пламени в горючей смеси являетсяодним из наиболее сложных в теории горения. Горение может происходить внеподвижных средах, при ламинарном течении горючей смеси и в турбулентномпотоке. Горение также, может происходить при предварительном перемешиваниигорючего и окислителя или при их раздельной подаче. Процесс горенияпредставляет химическую реакцию, однако скорость горения, по существу,определяется физическими процессами — испарением, переносом вещества и тепла.
Наиболее сложным видом горения является горение жидкостей,протекающих при взаимном влиянии кинетических, тепловых и гидродинамическихпроцессов.
Горение жидкостей происходит в газовой фазе. В результатеиспарения над поверхностью жидкости образуется паровая струя, смешение ихимическое взаимодействие которой с кислородом воздуха обеспечиваетформирование зоны горения.
Зоной горения является тонкий светящийся слоя газов, вкоторый с поверхности жидкости поступают горючие пары, а из воздухадиффундирует кислород.
Основными параметрами, характеризующими процесс горения,являются: фронт пламени, ширина фронта пламени, скорость распространения фронтапламени.
Фронтом пламени называют зону, где происходит превращениехимической энергии горючего вещества в тепловую. Ширина фронта пламени газовыхсмесей при атмосферном давлении составляет несколько десятых долей миллиметра.
Перед распространяющимся фронтом пламени находится свежаясмесь, а сзади — продукты горения. Если свежая смесь движется навстречу фронтупламени со скоростью, равной скорости распространения пламени, то пламя будетнеподвижным.
К свежей смеcи от единицы поверхности пламени в единицувремени в результате теплопроводности подводится количество тепла
/> (1)
где? — коэффициент теплопроводности; — ширина фронта пламени.
Выделившееся тепло расходуется на нагрев свежей смеси отначальной температуры То до температуры Тг:
/> (2)
где u — скорость потока газа, равная скоростираспространения пламени;
с — удельная теплоемкость; р — плотность смеси; (с учетомзависимостей (1) (2) и определяется соотношением
/> - коэффициенттемпературопроводности.
Известно, что скорость, химического превращения сильнозависит от температуры. Поэтому сгорание основной массы горючего веществапроисходит в зоне, температура которой близка к Тг. В связи с этим зона самойреакции оказывается меньше. Приблизительно можно принять, что? =u?, где — времяпребывания смеси в зоне реакции. Время обратно пропорционально скоростиреакции, т.е.? =1/К,
/>
При распространении пламени тепло, которое выделяется врезультате реакции, расходуется на нагрев свежей смеси и частично теряется вокружающее пространство. Но если потеря тепла превышает некоторое критическоезначение, то произойдет прогрессивное снижение температуры пламени и егозатухание. С учетом взаимного влияния потерь тепла из зоны горения итемпературы горения, а также скорости распространения пламени сформулированыосновные положения о пределах распространения пламени, согласно которымусловием возможности распространения пламени по горючей смеси являетсясоотношение
/>
где Тпред — предельное значение Тг;
Ттеор — теоретическая температура горения.
Предельное значение скорости распространения пламениопределяется как
/>.
Отсюда следует, что пламя не сможет распространятся погорючей смеси, если его температура будет ниже теоретической на величину,превышающую R Т2теор/ЕЭкологические проблемы химической технологии
Система «человек — окружающая среда» находится всостоянии динамического равновесия, при котором поддерживается экологическисбалансированное состояние природной среды, при котором живые организмы, в томчисле человек, взаимодействуют друг с другом и окружающей их абиотической (неживой)средой без нарушения этого равновесия.
В эпоху научно-технической революции возрастающая рольюнауки в жизни общества нередко приводит к всевозможным негативным последствиямиспользования научных достижений в военном деле (химическое оружие, атомноеоружие), промышленности (некоторые конструкции атомных реакторов), энергетике (равнинныеГЭС), сельском хозяйстве (засоление почвы, отравление речных стоков),здравоохранении (выпуск лекарств непроверенного действия) и других областяхнародного хозяйства. Нарушение равновесного состояния между человеком иокружающей его средой может иметь уже в настоящее время глобальные последствияв виде ухудшения среды обитания, разрушения природных экологических систем,изменения генофонда населения. По данным ВОЗ 20-40% здоровья людей зависят отсостояния среды, 20-50% — от образа жизни, 15-20% — от генетических факторов.
По глубине реакции окружающей среды различают:
Возмущение, временное и обратимое изменение среды.
Загрязнение, накопление поступающих извне или генерируемыхсамой средой в результате антропогенного воздействия примесей техногенногохарактера (веществ, энергии, явлений).
Аномалии, устойчивые, но локальные количественные отклонениясреды от состояния равновесия.
При длительном антропогенном воздействии могут наступить:
Кризис среды, состояние, при котором параметры ееприближаются к допустимым пределам отклонений.
Разрушение среды, состояние, при котором она становитсянепригодной для обитания человека или использования в качестве источникаприродных ресурсов.
Чтобы предотвратить настолько пагубное действиеантропогенного фактора, было введено понятие ПДК (предельно допустимыеконцентрации веществ) — концентрация веществ, которая не оказывает на человекапрямого или косвенного влияния, не снижает работоспособности, не сказывается наздоровье и настроении.
Для оценки токсичности определяют свойства вещества (растворимостьв воде, летучесть, рН, температурные и другие константы) и свойства среды, кудаоно попало (климатические характеристики, свойства водоема и почвы).
Может также наблюдаться эффект синергизма (усиление) иантагонизма, так как заводы загрязняют биосферу комплексно.
Решение экологических проблем:
Изменить технологическую схему производства (прекращение илиснижение образования отходов, максимальное выделение промежуточных продуктов ииспользование их в циклических процессах).
Выделить максимальное количество элементов из отходов длядругих производств.
Обезвреживание производственных выбросов.
Методы решения экологических проблем:
Газообразные отходы (гомогенные: оксиды серы и азота,органические вещества в виде газов — и гетерогенные: туман, пыль, аэрозоли).
Метод рассеивания через трубу.
Фильтры.
Каталитическая очистка газов:
/>
Химические методы очистки:
абсорбционные — поглощение газов жидкости при пониженнойтемпературе и повышенном давлении (вода, органические абсорбенты, перманганаткалия, раствор поташа, меркаптоэтанол);
адсорбция (активированный уголь, силикогель, циалиты).
Очистка сточных вод химических предприятий.
Фильтрование.
Отстаивание и фильтрование.
Флотация.
Дистилляция.
Ионный обмен.
Биохимические (для нефти).
Микроорганизмы для вод с повышенным содержанием азота,фосфора и ПАВ.
Создание водооборотных циклов.
Твердые отходы (непрореагировавшее сырье, фильтры икатализаторы).
Извлечение полезных компонентов путем экстракции (благородныеметаллы из отработанных катализаторов).
Термические методы.
Санитарные засыпки.
Закапывание в океане.
В XIX и XXстолетиях взаимодействие человека с окружающей средой или антропогеннаядеятельность реализуется в форме крупномасштабного материального производства.