Доклад по химии : «Экологические проблемы химической промышленности»

Курсовая работа

среды диоксинами являются и побочные продукты целлюлозно-бумажной промышленности, отходы металлургической промышленности, выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания. Эти вещества очень токсичны для человека и животных даже при низких концентрациях и вызывают поражение печени, почек, иммунной системы.

Наряду с загрязнением окружающей среды новыми для нее синтетическими веществами, большой ущерб природе и здоровью людей может нанести вмешательство в природные круговороты веществ за счет активной производственной и сельскохозяйственной деятельности, а также образования бытовых отходов.

Загрязнению подвергаются атмосфера (воздушная среда), гидросфера (водная среда) и литосфера (твердая поверхность) Земли. См. также ХИМИЯ АТМОСФЕРЫ.

Вначале деятельность людей затрагивала лишь живое вещество суши и почву. В 19 в., когда начала бурно развиваться индустрия, в сферу промышленного производства начали вовлекаться значительные массы химических элементов, извлекаемых из земных недр. При этом воздействию стала подвергаться не только наружная часть земной коры, но также природные воды и атмосфера.

В середине20 в. некоторые элементы стали использоваться в таком количестве, которое сопоставите массами, вовлеченными в природные круговороты. Низкая экономичность большей часяи современной индустриальной технологии привела к образованию огромного количества отходов, которые не утилизируются в смежных производствах, а

выбрасываются в окружающую среду. Массы загрязняющих отходов столь велики, что создают опасность для живых организмов, включая человека.

Хотя химическая промышленность не является главным поставщиком загрязнений (рис. 1), для нее характерны выбросы, наиболее опасные для природной среды, человека, животных и растений (рис. 2).

Термин «опасные отходы» применяют к любого рода отходам, которые могут нанести вред здоровью или окружающей среде при их хранении, транспортировке, переработке или сбросе. К ним относятся токсичные вещества, воспламеняющиеся отходы, отходы, вызывающие коррозию и другие химически активные вещества.

В зависимости от особенностей циклов массообмена загрязняющий компонент может распространяться на всю поверхность планеты, на более или менее значительную территорию или иметь локальный характер. Таким образом, экологические кризисы, являющиеся результатом загрязнения окружающей среды, могут быть трех сортов -глобальные, региональные и локальные

Одной из проблем, имеющих глобальный характер, является возрастание содержания в атмосфере углекислого газа в результате техногенных выбросов. Наиболее опасным последствием этого явления может стать повышение температуры воздуха благодаря «парниковому эффекту». Проблема нарушения глобального цикла массобмена углерода уже переходит из области экологии в экономические, социальные и, в конце-концов, политические сферы.

18 стр., 8952 слов

Оценка воздействия или влияние на окружающую среду отходов металлургической ...

... безотходной технологии, совершенствование способов утилизации вредных веществ, комплексное использование природных ресурсов – основные направления ликвидации вредного влияния металлургического производства на состояние окружающей среды. 3. Металлургический комплекс В металлургический комплекс входят черная и цветная ...

выработки

К загрязнениям регионального масштаба относятся многие отходы промышленных предприятий и транспорта. В первую очередь, это касается диоксида серы. Он вызывает образование кислотных дождей, поражающих организмы растений и животных и вызывающих заболевания населения. Техногенные оксиды серы распределяются неравномерно и наносят ущерб отдельным районам. За счет переноса воздушных масс они зачастую пересекают границы государств и оказываются на территориях, удаленных от индустриальных центров.

В крупных городах и промышленных центрах воздух, наряду с оксидами углерода и серы, часто загрязнен оксидами азота и твердыми частицами, выбрасываемыми автомобильными двигателями и дымовыми трубами. Нередко наблюдается образование смога. Хотя эти загрязнения носят локальных характер, они затрагивают многих людей, компактно поживающих на таких территориях. Кроме того, наносится ущерб окружающей природе.

Одним из основных загрязнителей окружающей среды является сельскохозяйственное производство. В систему круговорота химических элементов искусственно вводятся значительные массы азота, калия, фосфора в виде минеральных удобрений. Их избыток, не усвоенный растениями, активно вовлекается в водную миграцию. Накопление соединений азота и фосфора в природных водоемах вызывает усиленный рост водной растительности, зарастание водоемов и загрязнение их мертвыми растительными остатками и продуктами разложения. Кроме того, аномально высокое содержание растворимых соединений азота в почве влечет за собой повышение концентрации этого элемента в сельскохозяйственных продуктах питания и питьевой воде. Это может вызвать серьезные заболевания людей.

природных

^

Загрязнителями воды являются и органические отходы. На их окисление расходуется дополнительное количество кислорода. При слишком низком содержании кислорода нормальная жизнь большинства водных организмов становится невозможной. Аэробные бактерии, которым необходим кислород, также погибают, вместо них развиваются бактерии, использующие для своей жизнедеятельности соединения серы. Признаком появления таких бактерий является запах сероводорода — одного из продуктов их жизнедеятельности.

Среди многих последствий хозяйственной деятельности человеческого общества особое значение имеет процесс прогрессирующего накопления металлов в окружающей среде. К наиболее опасным загрязнителям относят ртуть, свиней и кадмий. Существенное воздействие на живые организмы и их сообщества оказывают также техногенные поступления марганца, олова, меди, молибдена, хрома, никеля и кобальта (рис. 3).

Природные воды могут загрязняться пестицидами и диоксинами, а также нефтью. Продукты разложения нефти токсичны, а нефтяная пленка, изолирующая воду от воздуха, приводит к гибели живых организмов (в первую очередь, планктона) в воде.

Помимо накопления в почве токсичных и вредных веществ в результате деятельности человека, ущерб землям наносится за счет захоронения и свалок промышленных и бытовых отходов.

30 стр., 14825 слов

Загрязнение атмосферы на территории России

... среду, здания, сооружения и другие техногенные объекты. Поэтому охрана атмосферного воздуха ... загрязнения воздуха зависит, как правило, от степени урбанизированности и промышленного развития территории (специфика предприятий, их мощность, размещение, применяемые технологии), а также от климатических условий, которые определяют потенциал загрязнения ... окружающая земной ... ­личные вещества накапливаются, ...

Основными мерами борьбы с загрязнением атмосферы являются: строгий контроль выбросов вредных веществ. Нужно заменять токсичные исходные продукты на

нетоксичные, переходить на замкнутые циклы, совершенствовать методы газоочистки и пылеулавливания. Большое значение имеет оптимизация размещения предприятий для уменьшения выбросов транспорта, а также грамотное применение экономических санкций.

Большую роль в защите окружающей среды от химических загрязнений начинает играть международное сотрудничество. В 1970-е в озоновом слое, защищающем нашу планету от опасного действия ультрафиолетового излучения Солнца, было обнаружено снижение концентрации ОЗ. В 1974 установили, что озон разрушается под действием атомарного хлора. Одним из основных источников хлора, попадающего в атмосферу, являются хлорфторпроизводные углеводородов (фреоны, хладоны), используемые в аэрозольных баллонах, холодильниках и кондиционерах. Разрушение озонового слоя происходит, возможно, не только под действием этих веществ. Тем не менее, были предприняты меры по уменьшению их производства и использования. В 1985 многие страны договорились о защите озонового слоя. Обмен информацией и совместные исследования изменений концентрации атмосферного озона продолжаются.

Проведение мероприятий, предупреждающих попадание загрязняющих веществ в водоемы, включает установление прибрежных защитных полос и водоохранных зон, отказ от ядовитых хлорсодержащих пестицидов, уменьшение сбросов промышленных предприятий за счет применения замкнутых циклов. Снижение опасности загрязнения нефтью возможно путем повышения надежности танкеров.

Для предотвращения загрязнения поверхности Земли нужны предупредительные меры -не допускать засорения почв промышленными и бытовыми сточными водами, твердыми бытовыми и промышленными отходами, нужна санитарная очистка почвы и территории населенных мест, где такие нарушения были выявлены.

имеющие сточных

Пока единственным путем существенного уменьшения загрязнения окружающей среды являются малоотходные технологии. В настоящее время создаются малоотходные производства, в которых выбросы вредных веществ не превышают предельно допустимых концентраций (ПДК), а отходы не приводят к необратимым изменениям природы. Используется комплексная переработка сырья, совмещение нескольких производств, применение твердых отходов для изготовления строительных материалов.

Создаются новые технологии и материалы, экологически чистые виды топлива, новые источники энергии, снижающие загрязнение окружающей среды.

^

Безотходное производство Малоотходное производство Комплексная переработка сырья Новые технологии и материалы

^

(Продолжение)

В Москве в Министерстве науки и технологий Российской Федерации с 6 по 8 сентября 1999 года проходил Российский конгресс «Химическая промышленность на рубеже веков: итоги и перспективы». Мы публикуем некоторые из тезисов докладов, в основном касающихся перспектив каталитических, а также близких к ним технологий.

27 стр., 13022 слов

Перспективные методы утилизации твердых промышленных отходов

... окружающую среду, промышленных отходов как компонента данного воздействия. Ежегодно во всем мире и в нашей стране миллиарды тонн твердых, пастообразных, жидких, газообразных отходов ... внедрению технологий использования вторичных материальных ресурсов (ВМР). Вторичные материалы и ресурсы – отходы производства ... известняка, что также способствует стабилизации работы печи при допустимых экологических и ...

Секция; Экологически безопасные и ресурсосберегающие химические технологии и химические материалы XXI века

^

м

ДЮМУРЗИН

(Представительство фирмы «БАСФ» в России)

деятельность

Несколько примеров из опыта фирмы обсуждены в докладе. Так, известно, что катализаторы широко используются для защиты окружающей среды, например, при очистке отходящих газов автомобилей. Единственная задача катализаторов в этом случае состоит в уменьшении вредных выбросов продуктов сгорания. При химическом производстве основные принципы катализа применяются намного эффективнее, так как приводят к повышению селективности процесса, при этом уменьшаются энергетические затраты. В сегодняшней химической промышленности катализаторы играют ключевую роль в 80 % различных процессах. Одним из примеров существенного прогресса, который был достигнут фирмой в области уменьшения вредного воздействия побочных продуктов на экологию, может служить катализатор синтеза акриловой кислоты. Последняя широко применяется при производстве дисперсий, лаков, суперабсорбентов и т.д. Синтез акриловой кислоты из пропилена осуществляется путем двух каталитических стадий. За 25 лет исследований количество нежелательных побочных продуктов уменьшилось на 75 %. Положительное действие катализатора проявилось как в более полном использовании исходного сырья по целевому назначению (увеличение селективности), так и в

образовании меньшего количества отходов, что привело к существенному снижению потребления энергии. Последнее связано с тем, что снизились затраты на стадии ректификации и экстаркции.

обечайкой

В докладе рассмотрен также опыт работы фирмы по утилизации твердых, жидких и газообразных отходов (например, диоксина).

^

В НПАРМОН, А.С.НОСКОВ

Россия, Новосибирск,

Институт катализа Сибирского отделения РАН)

Современные каталитические методы предоставляют широкие возможности для обезвреживания разнообразных отходов промышленных производств, а также для модернизации производств в направлении ресурсо- и энергосбережения.

Каталитические методы очистки газообразных отходов промышленных предприятий обладают универсальностью, что позволяет применять их для удаления различных токсичных соединений. В случае концентрированных газовых выбросов для их обезвреживания может быть рекомендовано их сжигание в кипящем слое катализатора или, что пока еще менее распространено в практике, глубокое окисление на слое сотового катализатора. Процессы обезвреживания на слое сотового катализатора отличаются низким гидравлическим сопротивлением (порядка 100 мм вод. ст.) и позволяют автотермично, т.е. без затрат энергии на подогрев газов, обезвреживать газы, содержащие около 10 г/м 3 органических примесей.

Для очистки газов, содержащих от 1 до 7 г/м 3 токсичных соединений (углеводороды, NO х, S02 ), широкое применение находит так называемый реверс-процесс — метод,

основанный на периодическом изменении газового потока в слое неподвижного катализатора. Наконец, для обезвреживания низкоконцентрированных газов, содержание примесей в которых не превышает 100 мг/м 3 , используют адсорбционно-каталитический метод, основанный на чередовании стадий адсорбции примесей при низких температурах и регенерации катализатора-адсорбента за счет подъема температуры. Этот способ применяется для удаления из газов фенола, формальдегида, стирола, толуола и других ароматических соединений.

Для очистки сточных вод катализаторы также находят применение при сжигании примесей в кипящем слое, катализатора. Кроме того, в последнее время активно развиваются методы очистки сточных вод, основанные на окислении содержащихся в них примесей при температуре 150-250 оС и давлении 10-30 атм. на гетерогенном катализаторе. При таких условиях сточная вода остается в жидкой фазе, а содержащиеся примеси окисляются до безвредных (или менее токсичных) соединений. В качестве примеров приводятся данные по очистке сточных вод производства спиртов, сточных вод, содержащих органические соединения азота, и сточных вод, содержащих сульфиды.

Каталитические методы позволяют значительно расширить возможности вовлечения в энергопроизводство некондиционных тогашв. Это происходит благодаря использованию кипящего слоя катализатора. В таких агрегатах можно применять для производства тепла отходы органических производств и отходы углеобогащения. Каталитическое сжигание отходов позволяет избавиться от образования оксидов азота, серы и СО.

^

И.Н.СЕНЧЕНЯ

(Россия, Москва, Центр подготовки и реализации международных проектов технического содействия)

Данный доклад основан на результатах отраслевого плана действий по охране окружающей среды, представленного Центром подготовки и реализации международных проектов технического содействия в рамках крупномасштабного Проекта по управлению окружающей средой, который реализуется в соответствии с постановлением Правительства Российской Федерации N 808 от 11 августа 1995 г. «О мерах по выполнению Соглашения между Российской Федерацией и Международным банком реконструкции и развития о займе для финансирования Проекта по управлению окружающей средой».

Представлены детальный анализ современного состояния отрасли, ее место и роль в экономике России, динамика выпуска основных видов продукции в период с 1991 по 1998 г.г., анализ подотраслей, проанализированы экспорт и импорт основной продукции отрасли, внутренний и внешний рынки. Проведено сопоставление основных характеристик отрасли с соответствующими данными для других стран.

Перед отраслью стоит целый ряд проблем, угрожающих ее финансовой жизнеспособности и конкурентоспособности на мировом рынке. Главной проблемой отрасли является ее чрезвычайная раздробленность, возникшая в результате приватизации каждого химического завода как отдельного предприятия. В отличие от крупных международных химических компаний российские предприятия не достаточно крупны, чтобы иметь низкую себестоимость единицы продукции. Многие предприятия

ориентированы на один и тот же сегмент рынка. Другой проблемой является отсутствие вертикальной интеграции. Производственные связи, существовавшие в советский период, разрушены в ходе приватизации. Новые связи в рамках одного предприятия или в рамках договоров между разными предприятиями возникают очень медленно.

Технологии, используемые предприятиями отрасли, в целом устарели. Многие технологии относятся к семидесятым годам, поскольку капиталовложения в отрасль резко сократились в восьмидесятые годы. Около 70 % используемых технологий являются физически и морально устаревшими. Перед отраслью стоят и другие проблемы, общие для всей российской промышленности. Это, прежде всего, нехватка оборотных средств, которая приводит к взаимным задолженностям. Результатом этого являются широкое распространение бартерных сделок, обязательная предоплата сырья, толлинговые соглашения и увеличение объема экспортируемой продукции.

Месторасположение заводов зачастую не выгодно по отношению к рынкам сбыта и источникам сырья, так как транспортные расходы не принимались во внимание в эпоху государственного планирования. Основным видом транспорта в России является железнодорожный. Тарифы на железнодорожные перевозки сопоставимы с европейскими и вдвое выше, чем в США. Многие предприятия неэффективно использзтот энергию. После того, как цены на природный газ и электроэнергию стали сопоставимы с мировыми, их доля в себестоимости продукции увеличилась до 25 %.

проблемы, стоящие перед

Переработка и накопление твердых и опасных отходов являются наиболее серьезной экологической проблемой. В России не хватает мощностей по переработке и хранению опасных отходов. Фосфогипс, который образуется при производстве фосфорных удобрений, хотя и относится к малотоксичным отходам, но накоплен на некоторых предприятиях в больших количествах, что привело к загрязнению грунтовых вод. Вызывает большую озабоченность также скопление высокотоксичных отходов, например, содержащих шестивалентный хром, на предприятиях, производящих пигменты, и ртутьсодержащие отходы предприятий, производящих хлор и каустическую соду ртутным методом. Результаты ранжирования крупнейших предприятий отрасли по уровню воздействия на окружающую среду свидетельствуют о том, что почти половина из них находится на грани допустимого или является неприемлемым.

Необходимы существенные изменения в отрасли основной органической и неорганической химии для повышения ее финансовой жизнеспособности и улучшения экологической ситуации. Необходимы действия по реструктуризации как всей отрасли, так и отдельных химических предприятий. Наиболее важными изменениями, касающимися повышения финансовой жизнеспособности отрасли, являются следующие: консолидация предприятий как вертикальная, так и горизонтальная; модернизация производственной базы; государственный контроль за деятельностью монополий (природный газ, электричество, железнодорожный транспорт); развитие внутренних рынков; привлечение внешних и внутренних инвестиций; освобождение новых инвесторов от штрафов за загрязнение окружающей среды, произведенное до инвестирования.

Для улучшения экологической ситуации в отрасли и повышения эффективности мероприятий по охране окружающей среды необходимо следующее:

Строительство установок по переработке опасных отходов в регионах.

Разработка программы рекультивации земель с целью выявления участков почв и

подземных вод, загрязненных химическими предприятиями, и их восстановления и

очистки.

Модернизация контроля за загрязнением воды и воздуха на предприятиях.

Пересмотр существующих нормативов качества поверхностных вод и атмосферного

воздуха и приведение их.в соответствие с международными нормами.

Установление минимальных технологически обоснованных лимитов выброса для новых и

модернизируемых установок.

Разработка учебных программ для повышения эффективности системы управления

природоохранной деятельносгью и управления опасными отходами на уровне

предприятий.

Реализация описанных выше изменений обеспечит также привлекательность предприятий для внешних и внутренних инвесторов, поскольку изменения приведут к более приемлемому правовому и налоговом}’ климату для инвесторов, а также к появлению жизнеспособных компаний, в которые можно инвестировать средства.

^

ААСОЛОВЬЯНОВ

(Россия, Москва, Государственный комитет по экологии)

Химическая промышленность относится к числу отраслей, представляющих наибольшую опасность для окружающей природной среды, поскольку в результате функционирования ее предприятий в атмосферный воздух, поверхностные водоемы и почву попадает значительное количество разнообразных вредных веществ, а большие территории изымаются под различные объекты, в том числе для размещения жидких и твердых отходов, варьирующихся по степени опасности. Но при этом химические предприятия производят широкую номенклатуру продукции, без которой невозможно решить экологические проблемы, порождаемые не только ими самими, но и всеми другими отраслями экономики, в том числе коммунальным хозяйством, оборонной промышленностью, агропромышленным и топливно-энергетическим комплексами и др. Кроме того, химическая промышленность производит большое количество продукции, которая сама по себе направлена на решение глобальных экономических проблем, например, на сохранение и восстановление озонового слоя Земли, снижение парникового эффекта и др. К числу основных видов химической продукции, которая используется для защиты и оздоровления окружающей природной среды, а также снижения негативного антропогенного воздействия, относятся:

химические препараты, сорбенты, фильтры, мембраны для очистки и обеззараживания

сточных вод и для водоподготовки;

катализаторы для очистки выбросов промышленных предприятий, а также дымовых и

выхлопных газов;

химические препараты для улучшения структуры почв и земель и их реабилитации, в том

числе для очистки и реабилитации замазученных почв и земель,

сорбенты для сбора с водных поверхностей нефти и нефтепродуктов, а также разлитых

других вредных веществ;

технические средства для предотвращения распространения нефтяных загрязнений по

поверхности водоемов (боны, маты и др.);

  • пестициды для борьбы с вредителями лесных насаждений и других видов дикой флоры;
  • химические комплектующие для экоаналитического оборудования;
  • озонобезопасные хладоагенты, средства пожаротушения;
  • био- и фоторазлагаемая тара и упаковка;
  • экологически безопасные моющие средства;
  • экологически безопасные добавки и присадки к топливам и маслам;

экологически безопасные химикаты для переработки бытовых отходов

агропромышленного комплекса;

солнечные элементы и батареи и другие технические средства для экологически

безопасного производства и преобразования энергии;

  • катализаторы фиксации углекислого газа и др.

Разработка и совершенствование химических и технических средств защиты и реабилитации окружающей природной среды, природных комплексов и экосистем должны всегда входить в число приоритетов химической промышленности.