Очистка газовой смеси от органических соединений.

Обычно ведут двумя способами.

1. реакция окисления

2. реакция гидрирования.

SO₂ улавливают и направляют в производство серной кислоты.

обязательно улавливается и направляется в дальнейшее производство. Этот метод применя­ется, когда исходные вещества токсичны, дурно пахнущие. В качестве катализатора приме­няют металлы платиновой группы, кобальт, никель, железо. В настоящее время в атмосферу выбрасывается 50% неочищенного газового потока. Кроме химических факторов есть природные улавливатели: один гектар зеленых насаждений по­глощает до 70 тонн вредных веществ. В крупных городах на каждого жителя должно быть посажено до 20 кв. метров зеленых насаждений. По Уфе примерно всего 12 га.

Экологическое мышление.Ежегодно делаются рейды «чистый воздух», проверяют наличие выхлопных газов???Экология жилища.Пылесос поглощает крупные частицы, но самые опасные (мелкие) выбрасывает.Воздух в квартирах намного хуже чем на улицах. Мебель выделяет самые вредные вещества: формальдегид, уксусную кислоту, соединения серы. Нельзя оставлять пищу в хрустальной посуде. Люстра Чижовского - заряжаются молекулы газа отрицательно, и разносятся эритроцитами по всему организму. Положительно заряженные частицы являются отравителями легких. Радон - радиоактивный газ - поступает в приземные слои атмосферы из грунта и через под­вальные помещения попадает в жилища. Радо - тяжелый газ, без цвета и запаха, поэтому яв­ляется экологической ловушкой; является продуктом распадаПериод полураспада 4 суток.Влияние на организм радона: избирательно накапливается в сердце, печени и в коре надпо­чечников. Растворяясь в крови радон переносица по всему телу, и весь организм подверга­ется массивному облучению. Результатом является мигрень, тошнота, рак легких. Особенно на первом и втором этажах сильное влияние. Школы без проверки на радон не принима­ются.

Единица измерения Бк/м³ - число атомов в одном кубометре за одну секунду.

Для новостроек концентрация радона меньше или равно 100 Бк/м³, для старых домов меньше 200 Бк/м³.

Способ борьбы с радоном.

Проверка, изоляция от поверхности земли, проветривание комнат.

ОХРАНА ВОДНЫХ РЕСУРСОВ.

Вода, ее свойства, распространение в природе. Роль в жизнедеятельности человека.

Удельный объем водопотребления - суточный объем воды в литрах, необходимый человеку, в крупных городах составляет 600, в сельской - 200 литров, если отсутствует водопровод, то - 50 литров.

Основные виды природных вод: пресные поверхностные воды(реки, озера, водохранилища), подземные, почвенная влага, воды ледников, воды океанов.

В расчете на душу населения Россия занимает первое место. В европейской части наблюда­ется резкий дефицит плюс южные районы и в центральной части. Хорошо обеспечена Си­бирь (озеро Байкал).

Водные запасы характеризуются активностью водообмена - скорость возобновления водных ресурсов гидросферы до полного объема. Самой большой активностью обладают реки - за 10 - 14 суток, озера - за год не больше 1,5 %??? , вода в атмосфере 10-15 су­ток, подземные и ледники -1000 лет.

Из пресных вод наиболее эксплуатируются реи. Антропогенное воздействие уменьшает вод­ные запасы. Водные запасы Волги уменьшены на 10%, Дона, Терека - на 30-40%.

Различают 4 категории водопользования:

1) для охлаждения продуктов производства (вода с продуктами не соприкасается, не загряз­няется, используется многократно).

2) как среда для поглощения примесей (загрязняется и образуются шламовые производства, одноразовое использование)

3) для очистки газов, очистки кокса (загрязняется)

4) применяется как растворитель или экстрагент.

Для всех четырех предприятий обязательно выполнение следующих норм:

1) вода должна оставаться безвредно для здоровья контактируемого персонала,

2) должна обладать свойствами регенерации,

3) вода не должна обладать отрицательными органолептическими свойствами

4) вода используемая в теплообменниках должна иметь антинакипь.

СИСТЕМЫ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ.

1. Прямоточное водоснабжение - из источника в производство. После производственного цикла вода поступает на очистные сооружения. Плюсы: вода подвергается обязательной очистке; минусы: такая система требует большого расхода воды.

2. последовательное водоснабжение - после первого цикла поступает в следующий цикл производства. Минусы: вода сильно загрязняется, появляются шламовые. Плюсы: по­требление гораздо меньше, чем в прямоточном.

3. оборотное водоснабжение - вода после очистки не сбрасывается в водоемы, а поступает обратно в производство. Плюсы: требуется меньше воды чем в 1 и 2.

Расход воды зависит от климатических условий. В северных районах потребление меньше, чем в южных районах.

Водоемкость производства - количество воды в м³­ , необходимое для производства 1 тонны продукции.

Для 1 тонны химического волокна требуется 2000 -3000 тонны воды, целлюлозы - 500 тонн, чугуна - 50 тонн.

Экономическое обоснование водопотребления: - количество воды, которое содержит сы­рье; -количество воды, которое находится в обороте данного производства, -количе­ство воды, которое предприятие забирает из водоема, -количество воды, которое сбрасы­вается после очистки в водоем.

Показатели:

1) процент оборота воды - чем больше процентов, тем лучше используется вода

2) коэффициент использования воды , меньше единицы, для химической промышленности =0,73

3) кратность использования воды , больше 1. Чем больше тем лучше.

4) коэффициент потребления воды -это показатель безвозвратной по­тери воды.

ИСТОЧНИКИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ГИДРОСФЕРЫ:

1) сточные воды промышленных предприятий

2) городские сточные воды

3) канализационные воды животноводческих хозяйств.

4) дождевые, талые с растворенными химическими соединениями с полей и с улиц.

5) водный транспорт

6) естественные осадки (кислотные)

На сегодня по РФ примерно 50% населения пьет воду не соответствующую гигиеническим требованиям. Где-то повышена жесткость, тяжелые металлы, химических выбросы. Наибо­лее загрязнены подземные воды в западных районах РБ - Туймазинский район, Октябрьский - максимальный дефицит воды для человека.

ОСОБЕННОСТИ ВОДНЫХ ЗАГРЯЗНИТЕЛЕЙ.

Загрязняющие вещества ..... ионов, попав в атмосферный воздух распределяются в нем равномерно. В водоемах другая картина - концентрирование загрязнителей в поверхно­стном слое.

Рисунок

В поверхностном слое молекулы обладают иными свойствами, чем те молекулы, которые находятся в глубине. Происходит концентрирование в поверхностном слое воды., особенно таких веществ, как ПАВы, нефть и нефтепродукты. Результаты: нарушаются тепловой об­мен, обмен влагой и газами между водой и атмосферным воздухом. Если есть нефтяная пленка, то скорость испарения воды уменьшается в два раза, это влияет на погодные усло­вия.

Концентрирование загрязнителей в придонном осадке.

Рисунок

загрязнители оседают на взвешенные частицы и попадают в придонный осадок- это «помойная яма». Таким образом, анализ воды надо вести с придонного слоя, с поверхности и с толщи воды. Именно так поступают в Нидерландах.

Концентрирование загрязнителей в биоте.

Рисунок.

С₁-концентрация загрязнителей в воде

С₂ - концентрация загрязнителей в рыбе

С₂/С₁ >>> 1.

Для [Hg] С₂/С₁=1000.

То есть в рыбе загрязнители концентрируются в большей степени. В природе существует так называемые пищевые цепи: морская вода - планктон-рыба-птицы-человек. В конечном звене цепи концентрация загрязнителей в миллион раз больше чем содержалось в морской воде.

В 50-ые годы применялся ДДТ: в воде - дождевые черви-глухарь-

Очень вредны пищевые цепочки с участием соединений фтора. Соединения фтора при избы­точной концентрации вызывают размягчение костей - болезнь распространена в тех рай­онах, где есть алюминиевые заводы.

Существует так называемая избирательное накопление загрязнителей. Волосы и ногти нака­пливают в себе мышьяк, ванадий, теллур, ртуть и алюминий; почки накапливают кадмий, ртуть, кадмий; кишечник - олово; слизистые глаз избирательно накапливают барий; мозг - соединения меди.

Избирательное накопление характеризуется количественно так называемым коэффициентом дискриминации:

коэффициент накопления загрязнителя в биоте.

Формула

коэффициент дискриминации - отношение двух коэффициентов в двух органах, тканях.

Разные организмы по разному относятся к тем или иным элементам. В некоторых случаях организмы имеют особые тяготения к тому или иному загрязнителю. Например, мышьяк в значительных концентрациях накапливается в бурых водорослях. Видимо, мышьяк им ну­жен как микроэлемент. Позвоночные накапливают соединения фтора, папоротники - нио­бий, моллюски - германий, планктон- железо.

Конкуренция токсичных веществ с биогенными элементами.

Многие токсичные элементы по физико-химическими свойствами схожи с биогенными эле­ментами.

Биогенные элементы	токсичные элементы
калий	цезий
Кальция	стронций 90
Цинк	кадмий
Магний	бериллий

Эти токсичные элементы, попав в организм человека проводят конкурирующие реакции. Например, цинк участвует в естественном биохимическом синтезе. Вместо него вступает кадмий, следовательно естественная ферментативная реакция вышла из строя.

За первый год жизни младенец получает токсичных элементов столько, сколько 50 лет назад получал за 40 лет жизни.

Нарушение химической коммуникации.

Загрязнители, попав в водоемы нарушают химическую коммуникацию. В карповых рыбах при проявлении опасности начинают действовать ферромон тревоги. Если в водоем попал фенол с концентрацией 5мг/л этот ферромон перестает срабатывать. Если концентрация 20 мг/л, ферромон исключается из жизненного цикла, следовательно нарушается природный баланс водоемов. Это в некоторых случаях применяют для борьбы с вредителями сельскохо­зяйственных культур и леса.

Поведение водных загрязнителей.

Поведение водных загрязнителей сильно зависит от параметров водной системы: темпера­туры воды - влияет на количество растворенного кислорода (обратно пропорциональная за­висимость). Количество кислорода влияет на состояние водоема в целом. Пример, водоем попали отходы, содержащие углерод, водород, кислород, азот, фосфор, серу. Как справится водоем с этими загрязнителями зависит от количества растворенного кислорода:

-если кислорода много, то происходят аэробные процессы окисления с образованием угле­кислого газа, воды, диоксида азота, нитратов, фосфатов, сульфатов - качество воды непло­хое

-если кислорода мало, происходят анаэробные процессы окисления образованием метана, сероводорода, фосфина, аммиака - продукты вредные, дурно пахнущие, вода не пригодна для питья.

Количественной характеристикой растворенного кислорода являются два параметра:

1) БПК - это количество растворенного кислорода в граммах, необходимое для превращения всех биоразложимых органических загрязнителей в одном литре воды, {г (О₂) / л (Н₂О)}. Чем больше БПК, тем больше загрязнителей в воде. БПК₅- стандартная проба на воду (пятидневная проба) - грязную воду разбавляют дистиллированной водой, насыщают из­бытком воздуха, определяют значение БПК, выдерживают в течении 5 суток при Т=0 град, и опять измеряют БПК. БПК₅- это разность масс кислорода, который был израсхо­дована в начале пробы и после 5 дней. Для питьевой воды БПК₅=1,5*10^{-3 г(О}₂)/1 литр воды.

2) ХПК - это величина характеризует общую массу органических веществ в воде, определя­ется бихроматным методом, {мг(О₂) / 1мг(окисляемого вещества)}. Влияние температуры отражается в тепловом загрязнении воды.

Многие сточные воды - горячие поступают из АЭС и ТЭЦ. В результате повышается темпе­ратура водоемов, следовательно ускоряют многие процессы: реакции окисления загрязните­лей в водоемах, снижается растворимость кислорода, это приводит к тому, что водоем со­вершенно изменяет свои свойства, начинают жить аквариумные малоценные рыбы. Количе­ство растворенного кислорода - индикатор чистоты водоема. Форель - биоиндикатор чис­тоты водоема. Она живет только там, где содержание кислорода=8-10 см³/г , 0 град; карась - 1-5 см³/г - 25 - 30 град.

Повышение температуры водоемов усиливает токсичность многих загрязнителей. Изменение свойств загрязняющих веществ в природных условиях называется биотрансфор­мацией. Существует две параллельные и взаимосвязанных пути превращения загрязнителя:

1) химическое превращение происходит под действие света, кислорода воздуха, радиацион­ного излучения. Например, реакция фотохимического смога.

2) трансформация загрязняющих веществ в живых организмах.

4 пути биотрансформации:

1) из менее токсичных загрязнителей в живых организмах получают более токсичные. Со­единения олова в принципе не токсичны. Однако в живых организмах может синтезиро­ваться олово-органика, которая токсична. СCl₄ - гораздо более опасность представляет собой СCl₃ + липид образуется липидрадикал - инициатор роста раковых клеток. Взаимо­связь диэтиламина с нитритами в живых организмах под действием Н⁺ в кислой среде

реакция

Образуется, если сочетать сыр и помидоры.

Некоторые гербициды - канцерогенные продукты

реакция

2) из токсичного - токсичные продукты. Биотрансформация ДДТ

реакция

3) из более токсичного в менее токсичный. Положительный вариант. Например, детоксика­ции бензойной кислоты в присутствии аминокислот.

реакция

Она идет в организме птиц.

Обычно синтезируется органические молекулы, которые в живых организмах превращаются в ... , которые убивают нежелательные вещества.

4) загрязнители, которые не подвергаются биотрансформации, например, тяжелые металлы.

Токсичность загрязняющих веществ.

Токсичность - свойство вещества вызывать отравление организма.

Количественно токсичность характеризуется дозой вещества, вызывающая определенную степень отравления. Возможны два варианта отравления:

1) ингаляционный - через органы дыхания, в этом случае доза отравления определяется концентрацией загрязнителя и временем действия на организм.

2) отравление через органы пищеварения. Доза определяется количеством вещества в мг/кг массы человека.

Для количественной характеристики дозы существует две характеристики:

1) летальная (среднесмертная) доза - это та доза отравителя, которая вызывает гибель по­добных животных. Для ингаляционных отравлений это есть L(Сt)₅₀. Для всех других спо­собов - LD₅₀.

2) пороговая доза отравления - та доза, которая вызывает гибель 10% подобных животных.

Классификация элементов и их соединений по токсичности.

1) сильнотоксичные (высокотоксичные)элементы: берилий, кадмий, ртуть, свинец, талий

2) с высокой токсичностью: мышьяк, сурьма, селен, барий

3) средне токсичные: алюминий, хром, серебро

4) с низкой токсичностью: медь, цинк, марганец, никель , германий, стронций, цезий, руби­дий

Все остальные элементы не токсичны.