Химия у вирішенні сировинної проблемы

Тема: Роль хімії у вирішенні сировинної, продовольчої, енергетичній й екологічної проблем.

1. Запровадження. Нині, коли людська розвиток досягло висот, такі проблеми, як екологія, продовольство, енергія змушують обдумати будующем. Як як на мене, цю тему найактуальніша тут і тож вибрав її. Енергія — «двигун «розвитку людства. Тому проблема сировини, як основне джерело енергії повинно вирішуватися насамперед. У основі її рішення лежить раціональне використання природних копалин, вторинна переработка, использование побічних продуктів виробництва, як-от вуглеводні, CO, SO2, NOx,… Ці самі заходи, мій погляд, будуть сприяти поліпшенню екологічної обстановки на планеті. Аби вирішити них хімія об'єднується з біологією, геологією, фізикою, кібернетикою, та інші науками. С допомогою такого поєднання, у главі з хімією, можна вирішити, мій погляд, майже всі ці проблеми. Почну, як я говорив, із дуже важливою проблеми — проблеми сырья.

2.Химия у вирішенні сировинної проблеми. З початку XVI в. у надрах Землі витягли 50 млрд. т вуглецю, 2 млрд. т заліза, 20 млн т міді, 20 тис. т золота. За останні 30 років кольорових і рідкісних металів видобуто больше, чем за попередню історію. Перетворення сировини на більш цінні хімічні вещества, создание їх матеріалів, потрібних людині, є головним метою будь-якого хімічного виробництва. Потреба них подвоюється кожні 11 лет. Переработка сировини хімічними способами жадає від 10 до 20 млрд. тонн на рік основного окислювача — кисню, ще, 2.5 млрд. т вугілля, як палива й стільки ж нафти. З положень цих прикладів видно, яких масштабів досягло споживання сировини промисловими підприємствами. Сьогодні зрозуміло всім, що комора Землі не бездонна. И якщо необхідні (необхідне використовується, решта йде на відходи !) і легко доступні (доступне сьогодні !) корисні копалини видобувати як і, як і це це робилося й на початку, всі вони швидко вичерпаються. Звісно, знаємо, що ніщо з щось і його жевріє безслідно, т. е. використані речовини, матеріали, відслуживши віку, розкладаються, розпадаються, але й хімічні елементи, з яких вони состоят, рассеиваются в біосфері. Завдання у тому, щоб негайно усунути ці втрати. Які ж шляхи вирішення сировинної проблеми намічені поки що науковотехнічного прогресу і у перспективі? Задля збереження природних ресурсів у людства у майбутньому є лише одного виходу: замкнути цикл обміну речовин, перейшовши від технології геохимически відкритої системи до технології геохимически замкнутого циклу. Жива природа — це «безвідходне виробництво ». Відходи якогось виду життєдіяльності у природі екосистемі утилізується або у ній самой, либо в пов’язаних із нею системах. Лише певна кількість речовин (головним чином, мінералізованих), котрим в момент немає споживання, «складуються «як вапняку, торфу, вугілля, растворённых у природних водах солей тощо. буд., беручи участь лише геологічному круговерті веществ.

Хімізація провадження у технології замкнутого циклу дозволяє використовувати усі речовини, вилучені з природи, різноманітні направлениям. Иллюстрацией може бути одне із найбільш старих прикладів — коксохімічне виробництво, у якому з кам’яного вугілля отримують кокс, горючий на газ і всі інші продукти сухий перегонки. У справжні час така сама ставиться завдання щодо переробки інших напрямів сировини, наприклад леса.

Нафта з Північного моря давно є сырьём для промисловості європейських стран. Ведутся розробки шельфів Північної Америки. Зараз розпочато видобуток сірки із глибини Мексиканської залива. В Росії працюють найстаріші шельфовые родовища нафти і є на Каспії. У межах спільної справи освоєння і раціонального використання Світового океану хіміки ведуть пошуки шляхів вилучення з морської води цінних элементов. Общие запаси декого з тих в океані оцінюються такими значеннями (в т): фтору — 2*1012,иода -93*109, цинку — 16*109, олова, свинца, ртути — 50*106,золота — 6*106. Поверхневі поклади з корисними копалинами стрімко виробляються, вугільні комбайни все глибшою вгризаються в пласти, буріння в пошуках нафти і є ведеться вже в позначці 15 км. Сучасні шахти Донбасу мають глибину 800 — 1500 м. У співдружності з хімією та інші науками розвивається нова галузь знань про методи і засобах бесшахтной видобутку сировини й з приводу створення штучних родовищ — геотехнология. В чому ж її новизна? До підземному пласту, який містить, наприклад, уран, цинк, й інші метали, через пробуренную свердловину підводиться хімічний розчинник чи окислювач. Під землею відбувається химико-физический процес розчинення, і насичена цінними компонентами рідина викачується на поверхню, що й переробляється хімічними методами. Такой спосіб підземного вилуговування дозволяє різко збільшити ефективність експлуатації мінеральних ресурсов.

Сучасна наука вважає її дуже перспективною застосування микроорганизмов. Новая галузь — биометаллургия — виходить з закономірності біохімічних процесів. У цьому непотрібен складне устаткування, настільки необхідна для пирометаллургии, витрачається менше енергії. Метод використання мікроорганізмів які вже застосовується у Росії, США, Канаді, Австралії на відновлення срібла, міді, никеля, свинца, урану і цинка.

Мікроорганізми з чималим успіхом ж трудяться й в гірничодобувної промисловості, побічно допомагаючи прискорити і убезпечити підземні вироблення вугілля. Накопичення газ метан в вугільних шахтах, змішуючись з повітрям, утворює вибухонебезпечну суміш. На вентиляцію вибоїв витрачається величезне кількість електроенергії. Не завжди навіть потужні установки встигають видалити небезпечні скупчення метану. Тепер що на деяких шахтах через пробурені свердловини в вибої до пластів вугілля підводять метаноокисляющие бактерії як заздалегідь приготовленою суспензії. Бактерії поглинають до 60% метану, звільняють від цього пласт ще на початок його розробки. Хіміки створюють нові матеріал, виходячи з знаннях фізико-хімічних властивостей природних вещесттв і геохімічних закономірностей їхньої освіти й будівлі. Наростає дефіцит вуглеводневої сировини, тож проблема використання нафти, вугілля й газаа як, а чи не палива має сьогодні першорядну завдання. Сучасному людині важко, тобто майже 200 років тому нафту використовували лише як мастило для коліс візків, як ліки і горючі для світильників. Споживання нафти сьогодні становить понад 4 млрд. т, а 2000 р. буде потреблятся 6−7 млрд. т. Нафтопереробні підприємства виробляють непредельные і ароматні вуглеводні (етилен, толуолу, ксилол) газові суміші оксиду вуглецю (II) з воднем. У тому числі синтезують десятки інших корисних матеріалів. З газу отримують ацетилен, мурашиний альдегид, метанол, сажу, сірковуглець, водень, синильну кислоту та інших. Вугілля є джерелом органічних речовин. Возможно, что надалі все вуглеводневе сировину піде на синтез різноманітних матеріалів. Паливом ж служитиме ядерне пальне чи якоїсь іншої вид топлива. Это одна з рішень сировинної та енергетичною проблем.

3.Продовольственная проблема і химия.

Населення нашої планети росте. За прогнозами ООН до 2000 р. воно становить близько 6,5 млрд. чоловік і буде, природно, збільшуватися в наступні десятиліття. Це означає, що сьогодні слід замислитися з того, як забезпечити населення Землі харчуванням в предвидимом будущем. Расчёты вчених призводять до висновку, що проблему вирішить, якщо за найближчі 40 — 50 років світова продукція продуктів зросте в 3 — 4 раза. Подобный приріст то, можливо здійснено в тому разі, якщо відбудеться «зелена революція «- різкий підйом сільського господарства, насамперед у країнах, з урахуванням впровадження всіх досягнень сучасної науки, зокрема хімії. Чи є підстави вірити в можливість такий «зеленої революції «? Вчені відповідають це запитання виразно: да, можно. Модернізований сільське господарство, з допомогою своїх могутніх спільниць — хімії і біології - легко може прогодувати більш 6,5 млрд. людина. У рішенні продовольчої проблеми, у глобальному масштабі основний наголошується збільшення виробництва рослинної і тваринної їжі природного походження. Збільшення ж обсягу виробництва їжі природного виробництва, на думку фахівців, буде зацікавлений у найближчому будующем досягатися рахунок створення сприятливих умов розмноження і росту рослин і тварин. Так само як насамперед застосування добрив, та був стимуляторів зростання, штучних кормів для сільськогосподарських тварин, засобів захисту рослин та тварин, введення у практику харчування нових продуктів, видобутого океані, тощо. д.

Почнемо з удобрений. Без них немислимо сучасне сільському господарстві. Одна з головних елементів вводяться у грунт у складі мінеральних добрив, — азот. Якщо водень, кисень, вуглець доставляються рослинам з і вуглекислим газам, то азот, якого неможливий синтез амінокислот і, отже, білка, вступає у рослини через кореневу сиёстему як нітратів і іона амонію, які зазвичай у грунті бракує. Тому виробництво азотних добрив — це одне з наймогутніших галузей хімічної промисловості сьогоднішнього дня. Бо «льшую частина їх отримують з аміаку, який у часи чергу синтезують з водню й азоту у присутності каталізаторів за нормальної температури від 400 до 500оС і високому тиску — від 20 до 30 МПа: 3Н2+N2 ?2NH3 -112 кДж.

Поки, проте, сільського господарства потрібні величезні кількості азотних добрив: аміаку і виготовлених із нього сульфату, карбонату і нітрату амонію, і навіть мочевины. Аммиак — ця сама концентроване азотне добриво (містить понад 80% азоту). У справжні короткий час він є один з головних продуктів великий хімії. У 1980;х г. во всьому світі було полученно 100 млн. тонн азоту як аміаку. За змістом азоту наступним за аміаком добривом є сечовина (NH2)2CO.Исходными речовинами його синтезу є аміак і вуглекислий газ. Последний є побічний продукт при конверсії метану з водяного газа. Поэтому сучасне виробництво аміаку і сечовини комплексне, на «вході «якого — метан, азот і кослород атмосфери, а так ж вода, але в «виході «- аміак і мочевина. В справжні час 85 — 90% всієї яку за світі сечовини йде виробництва удобрений.

У найближчими десятиліттями має відбутися як різкий кількісний зростання, а й якісних змін у характері вироблених удобрений.

Великі втрати врожаю зв’язані з шкідниками і хворобами сільськогосподарських рослин. Гине приблизно одна третину врожаю. Якщо відмовитися від використання хімічних засобів захисту рослин, ця частка удвоится. Для 3 тис. видів культурних рослин відомі близько 30 тис. збудників хвороб! З понад 25 тис. — грибы, около 600 — нематоди (черви), более 200 — бактерії, близько — віруси. Через війну захворювань рослин люди втрачають 10 — 15% врожаю ще до того, як і зібрано. Спільне ж вплив хвороб, шкідників та бур’янів забирають від врожаю від 25 до 40%. Цифра не мала, але це не все. Від 5 до 25% продукції сільського господарства втрачається ін перевезенню та зберіганні. Через війну сумарні втрати врожаю, перш ніж він потрапить до споживачеві, складають у різних країнах близько сорока до 50%.Есть з чого замислитися фахівців із боротьби з шкідниками і хворобами сільськогосподарських культур. З 1947 по 1980 р. споживання пестицидов1 за кордоном зросла у 10 — 20 раз. відмовитися від пестицидів неможливий. Понад те їх застосування постійно росте. Скористатися ж нашим пестициди, як та інші токсичні речовини, та ще й настільки распространённые, слід дуже обережно: з і їжею можуть потрапити до організму чоловіки й у тому, що з них накопичуються в організмі, але це побільшує їхні токсично впливає. Їх розсіювання у природі може негативне дію на природні екосистеми. І це породжує перед хіміками складні завдання. Перша їх — розробляються методи контролю змісту пестицидів в їжі. Друге завдання — вдосконалення пестицидів. Практика жадає від хіміків створення таких пестицидів, які вимивалися б із полів у річки та інші природні екосистеми, взагалі надавали б шкідливого на навколишню середу. Крім комах, значну частину врожаю знищують чи псують бактерії, віруси, гриби. Робота зі створення сучасних хімічних коштів захисту від нього ще лише розгортається, це державне діло будущего. Здесь надають прекрасні змогу творчої діяльності хіміків. Так, тепер у багатьох лабораторіях світу отримують системні фунгіциди, тобто. кошти боротьби з грибковими захворюваннями растений.

1 пестициди (від латів. «пестис «- зараза, чума і «цидос «- вбивати) — кошти боротьби з шкідливими організмами, комахами (інсектициди), грибами (фунгіциди), рослинами (гербіциди) і др.

Однією з головні складові частин більшої забезпечення їжею зростаючого населення земної кулі є проблема повноцінного білка в пище. Растительный білок, зазвичай, утримує лише дуже невелика кількість амінокислот, у цьому чмсле про незамінних (аргінін, валин, лізин та інших.), тобто. таких, які синтезируюся в організмі людини чи синтезуються зі швидкістю, недостатньою задля потреб жизнидеятельности організму. Отже, вони мають вступати у достатньому кількості з їжею, що містить все потрібні амінокислоти. Такий їжею може бути тваринний белок.

У тваринництві набувають все великої ваги штучні, вироблені спеціальних заводах корми. Для збільшення маси домашній худобу повинен перетворитися на достатню кількість постачатися сырьём. Це то, можливо рослинний белок, рыбная борошно тощо. буд. Проте за розширенні масштабів тваринництва і збільшенні попиту продукцію самих джерел білка може хапати, тому хіміки що з біологами які вже почали шукати шляху заміни таких кормів. Однією з хороших замінників виявилася сечовина (NH2)2CO. Інший шлях забезпечення сільськогосподарських тварин повноцінними білками грунтується з його мокробиологическом синтезі з допомогою дріжджів і бактерій. Одержання біомаси шляхом миккробиологического синтезу — це основа індустріального виробництва їжі у майбутньому. Сырьём можуть бути самі різноманітні речовини, зокрема рослинні відходи. Оскільки мікробіологічний синтез складає заводах, виробництво білка у такий спосіб не вимагає ні великих орних площ замли, ні сприятливих погодних умов. Воно йде рівномірно і безупинно, піддається механізації і автоматизації. Поки отримувана біомаса застосовується лише як корм тваринам. Щоб використовувати їх у ролі їжі для таких людей, вирішити ряд проблем. Головна їх — ретельна перевірка цього продукту на нешкідливість, відсутність побічних наслідків тривалого вжитку. Необхідно досліджувати засвоюваність різних видів «одноклітинних «білків, оскільки вміст у них амінокислот не говорить про властивості добре перевариваться в травному тракті людини. Відомо, наприклад, що білок вищих грибів (а дріжджі - їхні родичі) погано засвоюється людиною, а вільні амінокислоти значною мірою «перехватываютя «в травному тракті котрі живуть там бактериями.

Крім мікробіологічного синтезу білків, методами біотехнології в час отримують вітаміни, антибіотики, гормональні препарати, ензими, деякі біополімери, інсектициди, барвники для продуктів харчування і т.д.

4. Хімія у вирішенні проблеми забезпечення энергией.

Уся історія розвитку цивілізації - пошук джерел енергії. Це дуже актуальний і сьогодні. Адже енергія — це можливість її подальшого розвитку індустрії, отримання стійких урожаїв, благоустрій міст і надання допомоги природою залечивании ран, нанесённых їй цивілізацією. Тому рішення енергетичної проблеми вимагає глобальних зусиль. Свій чималий внесок робить хімія як з'єднувальної ланки між сучасним природознавством і сучасної технікою .

Однак у найближчі десятиліття енергетики не скинуть з рахунку ні дерево, ні вугілля, ні нафту, ні газ. И до того ж короткий час вони мають посилено розробляти нові шляхи виробництва енергії. Протягом 80 років одні основні джерела змінювалися іншими: дерево замінили вугілля, вугілля — на нефть, нефть — на природний газ, вуглеводневе паливо — на ядерне. На початку 80-х близько 70% потреби у енергії удволетворялось рахунок нафти і газу, 25% - кам’яного і бурого вугілля й лише майже п’ять% - інших джерел энергии.

Зараз найбільшими споживачами органічного палива є промисловість і теплові електростанції. З усієї використовуваного палива близько 20% йде виробництва електроенергії, 30% - отримання так званої низкопотенциальной теплоти (опалення приміщень, гаряча вода і т.д.), 30% - на автономний транспорт (авіація, морської авіації та автотранспорт). Близько 20% палива споживає хімічна промисловість та металургійна промисловість. У добу науково-технічного прогресу проблема нестачі енергетичних ресурсів особливо загострилася, оскільки зросла техніка вимагає дедалі більше і більше «харчування «як електроенергії, органічного палива й ін. Але кого ж вирішення проблеми як і самому НТП. І цього є всі дані сьогодні й у найближчій перспективі. Оскільки серед видів пального найбільш дефіцитним є рідке, у багатьох країнах виділено значні кошти до створення рентабельною технології переробки на рідке (і навіть газоподібне) паливо. У цьому області співпрацюють вчені Росії та Німеччині. Суть сучасного процесу переробки на синтез-газ ось у чому. У плазмовий генератор подається суміш водяної пари та кисню, яка розігрівається до 3000оС. Ну, а потім в розжарений газовий факел надходить вугільна пил, й у результаті хімічної реакції утворюється суміш оксиду вуглецю (II) і водню, тобто. синтез-газ. З нього отримують метанол: CO+2H2?СH3OH. Метанол може замінити бензин в двигунах внутрішнього згоряння. У плані вирішення екологічної проблеми він вигідно відрізняється від нафти, газу, вугілля, але, на жаль, теплота його скорания вдвічі нижче, ніж в бензину, і, ще, він агресивний стосовно деяким металам, пластичним масам. Історія розвитку нафтової індустрії коротше, ніж вугільної. Хоча нафту використовувалася з античних часів висвітленню як і паливо, нестримні темпи зростання її видобування нафти й використання тісно пов’язані зі створенням автоі авіатранспорту. Починаючи з 1854 р. простий перегонкою нафти почали отримувати гас. Низкокипящие фракції не использовалисяь. У 1913 р. американець У. Бартон розробив термічний крекинг-процесс, що дозволило не лише продукувати до 50% бензину з нафти, а й здійснювати гидрогенизацию ненасичених вуглеводнів, які виникають під час крекінгу. Наприклад, в 1928 р. по крекинг-процессу з 195 млн. м3 нафти було полученно 62 млн. м3 бензина, 18 млн. м3 гасу, 7 млн .м 3 мастил, інше — газойль, мазут, парафін, асфальт та інших. А чи можна бензин замінити газом? Впервые исседования щодо застосування стиснутого газу у сфері транспорту проводили у 30-х роках, а 50-х на дорогах лише нашої країни було 20 000 автомобілів, працівників такому пальному. Він з’явився дешевий бензин виявився поза конкуренцією. Однак у з підвищення цін нефтипродукты вчені знову звернулися до стаым проектам: бензин усунути сжиженой пропан-бутановой сумішшю, яку зберігають при звичайній температурі. Вона дешевше бензину, менш токсична, продовжує термін служби двигуна. Але біда у цьому, що природні запаси газу також небезмежні, як і. У «Таємничому острові «, опублікованій у 1874 р., Жуль Верн говорить про тому, що вугілля й інші копалини буде замінено новим паливом — водою, що з водню і кисню, які стануть невичерпними джерелами виробництва тепла й світла. Виявив горючість водню Я. ван Гельмонт. Це властивість робить водень основним претендентом звання палива майбутнього. У його згорянні в чистому кисні досягається температура до 2800оС. Таке полум’я легко плавить кварц більшість металів. Теплота згоряння водню в кисні дорівнює 142 650 кДж/кг.

Хімічне виробництво зараз основний постачальник водню, але безперспективний, оскільки ціна сировини, а їм найчастіше є вуглеводні, невблаганно росте. Електроліз найбільш прямий метод отримання чистого водню. Конкурентоспроможність електролізу визначається наявністю дешевою електроенергії. Існує ще безліч розроблених технічних пропозицій отримання водню, але найбільші сподівання покладаються на енергію ядерних электростанций.

Якщо порівняти енергію, отриману хімічним шляхом, з енергією, отриманої від эквивалентниго кількості речовини під час цепних реакцій розподілу важких елементів (плутонію, урану). Енергія згоряння 1 р деревини достатня у тому, щоб електрична лампочка в 100 Вт горіла 1 мин, а енергії згоряння 1 р має вугілля обох таких лампочок. Для висвітлення протягом години міста з лиця 60 000 жителів вистачить енергії 1 г урану-235. Енергія, залежить від 1 р важкого водню — компонента палива реакції термоядерного синтезу, в 7,5 рази більше, ніж у 1 р урану-235. На рік роботи АЕС потужністю 1 млн. кВт необхідно 30 — 50 т уранового палива, а для теплоелектростанції той самий потужності потрібно 1,6 млн. т мазуту чи 2,5 млн. т угля.

Зараз ядерна енергетика розвивається за шляху широкого впровадження реакторів на швидких нейтронах. У цих реакторах використовується уран, збагачений ізотопом 235U (щонайменше ніж 20%), а уповільнювача нейтронів непотрібен. Ядерна реакція — розподіл 235U — вивільняє нейтрони, що у реакцію з 238U :

238U+ 1n? 239U+?

92 0 92 Ізотоп урану, є продуктом цієї реакції, швидко розпадається (Т½= 23 з), перетворюючись на ізотоп нептуния (Т½= 50 год), а той, на свій чергу, в ізотоп плутония:

239 239 0 ;

92U? 93 Np + 1 e.

239 239 0 ;

93Np? 94Pu + 1e 239Pu значно більше стабільний ізотоп, як два наступних його попередника. Його, як та інших ізотопи плутонію, які утворюються в реакторі, можна використовувати як ядерного пального, зокрема в реакторах на швидких нейтронах. Нині ядерна енергетика і реакторостроение — це потужна індустрія з великим обсягом капіталовкладень. Багатьом країн вона важлива стаття експорту. Для реакторів і допоміжного устаткування потрібні особливі матеріали, зокрема високої частоти. Завдання хіміків, металургів та інших фахівців — створення таких матеріалів. Над збагаченням урану також хіміки і інших суміжних професій. Зараз перед атомної енергетикою поставлено завдання витіснити органічне паливо з сфери виробництва електроенергії, але як і з теплопостачання й у певною мірою з металургійної та хімічної промисловості шляхом створення реакторів энерготехнологического значення. АЕС у перспективі знайдуть ще одне застосування — для водню. Частина отриманого водню будуть потреблятся хімічної промисловістю, другу частину послужить для харчування газотурбінних установок, які включаємо при пікових навантаженнях. Найважливіший воспроизводимый генератор планети — енергія Сонця. Роль хіміків лідера в освоєнні цієї енергії - те й створення матеріалів для сонячних батарей і перетворювачів, й розробка способів консервації енергії, зокрема термохімічних способів її накопичення як пального із високим калорійністю, наприклад водню, і навіть розробка сольових систем — накопичувачів энергии.

Ядерна й сонячна енергетика тісно сходяться з водневої енергетикою, під якої розуміють використання водневого пального, наприклад не транспорте.

Поруч із гігантськими електростанціями є і автономні хімічні джерела струму, змінюють енергію хімічних реакцій у електричну. У вирішенні питання хімії належить головна роль. У 1780 р. італійський лікар Л. Гальвани, спостерігаючи скорочення відрізаною лапки жаби після торкнутися ній зволіканнями із різних металів, вирішив, що у м’язах є електрику, і назвав би «тваринам электричестволм ». А. Вольта, продолжая досвід свого співвітчизника, припустив, що джерелом електрики не тіло тваринного: електричний струм виникає від дотику різних металевих зволікань. «Предком «сучасних гальванічних елементів вважатимуться «електричний стовп », створений А. Вольтой в 1800 р. Це винахід схоже на слоёный пиріг з кількох пар металевих пластин: одна пластина з цинку, друга — з міді, вкладені друг на друга, а з-поміж них вміщена повстяна прокладка, просякнута розведеною сірчаної кислотою. До винаходи у Німеччині У. Сіменсом в 1867 г. динамо-машини гальванічні елементи були єдиною джерелом електричного струму. Нині, коли автономні джерела знадобилися авіації, підводному флоту, ракетній техніці, електроніці, увагу вчених знову звернене ним. Я розповів далеко ще не про всіх напрямах вирішення енергетичної проблеми вченими світу, лише про основних. У кожній країні, вона має особливості: соціально-економічні і географічні умови, забезпеченість природними багатствами, рівень розвитку науку й техники.

5. Екологічна проблема та шляхи вирішення. Науково-технічний прогрес, дає людині багато благ, одночасно надає ще й негативний вплив на навколишню природу. Через війну спалювання палива й інших промислових процесів протягом останніх 100 років у атмосферу виділено близько 400 млрд. т оксиду вуглецю (IV); його концентрація у атмосфері зросла на 18%. Торік у атмосферу викидається більш 200 млн. т оксиду вуглецю (II), понад 50 відсотків млн. т оксидів азоту. Лише авіалайнер за 8 год польоту споживає 50 — 70 т кисню, тобто. то кількість, яке виробляє через те водночас 25 -50 тис. га лісу. Якщо зміст оксиду вуглецю (IV) у атмосфері подвоїться, то «за рахунок «парникового ефекту «середня температура земної поверхні підвищиться на 4оС. У промислово розвинутих країн однієї жителя щорічно у атмосферу потрапляє до 150 -200 кг пилу, золи й інших викидів. За добу промисловість світу скидає понад сто млн. м3 стічних вод.

Потужним джерелом забруднення атмосфери є всі види транспорту, працівники теплових двигунах. Выбрасываемые ними речовини загалом ідентичні газоподібним відходів промислового походження. З вихлопними газами автомобілів у повітря потрапляють оксиди вуглецю, азоту, сірки, альдегіди, незгорілі вуглеводні, і навіть продукти, містять хлор, бір, фосфор і свинець. Забруднюють атмосферу дизельні двигуни автомобільного, водного і залізничного транспорту. У великих містах — Лондоні, Лос-Анжелесе, Чикаго, Токіо, Мілані та інших — буває густий туман, зміг, токсичний від наявності у ньому отруйних вихлопних автомобільних газів. Смог з’являється у слідство фотохімічних реакцій оксидів азоту, незгорілих вуглеводнів з озоном. h?

NO2+O2? O3+NO.

У забруднення атмосфери вносить чималий внесок повітряний транспорт. Двигуни літаків викидають альдегіди, 3,4-бензпирен, бензол та її гомологи. Шкідливе вплив на гідросферу надають продукти нефтихимических підприємств, сиру нафту, перевозимая танкерами. Дослідження в Атлантичному океані і шельфових вод Європи й Америки показують, що справжній рівень забруднення у відкритому океані у два — 3 рази менше, ніж у прибережних водах, де плёнка з нафти утримується понад тривалий час. 1 тонн нафти здатна покрити тонкої плёнкой поверхню водного масиву площею 1200га.

З іншого боку, у різних галузях промисловості використовується величезне кількість нових сполук, відсутніх у природі. Щороку їх синтезується у понад 250 тыс., из них близько знаходять промислове застосування і може потрапити до довкілля. За даними Всесвітньої організації охорони здоров’я, серед хімічних сполук, які у промисловому масштабі, приблизно 40 тис. шкідливі людини. Процес забруднення довкілля невластивою їй речовинами, раніше який носив локальний характер, останнім часом прийняв глобальні масштаби. Особливо забруднення довкілля такими невластивими біосфері елементами, як свинець, ртуть, кадмій. Потужність техногенного на живу природу досягла такого рівня, що виникла небезпека необоротних змін рахунок порушення слагавшихся протягом мільйонів років природних динамічних рівноваг. Навіть забруднення довкілля такими притаманними природних круговоротів речовинами, як нітрати, солі амонію, фосфати, досягло на значних ділянках земної поверхні концентрацій, у яких природні механізми виявляються недостатніми для плавного включення цих речовин, у круговорот. Через війну, наприклад, у багатьох великих водоймах земної кулі сталося різку зміну в екосистемах, що призвело до великому збідніння видами живих организмов.

Яка ж вихід бачить наука, зокрема хімія, із цього екологічної кризи? Адже хімізація промислового й сільського господарства значить руйнації всього живого, а, навпаки, пропонує шляхи вирішення проблем современности. Прежде за все це створення технологій, якими більшість природних ресурсів, тих, хто до господарського обороту, має змінюватися в корисну продукцію. Ту частина, яку рівні розвитку науку й техніки не можна використовувати, необхідно знешкодити. Вже сьогодні промислових об'єктів мають очисні споруди для стічних вод мовби, газоі пылеулавливающие устрою, впроваджуються замкнуті системи водопостачання, маловідхідні технологічних систем. Задля чистоти повітря і рідин шкідливих домішок химики-технологи застосовують абсорбционные, адсорбционные і каталітичні методы. При абсорбации шкідливі речовини відбувається їх розчинення в усьому обсязі поглинача чи хімічне взаємодія в абсорбационной рідини (частіше лише у воді) з реагентом. Процес адсорбации грунтується на здібності деяких мелкопористых речовин (уголь, силикагель) поглинати растворённые чи газоподібні речовини своєї поверхностью. Например, тоді як камеру, де утворюється небажаний оксид сірки (IV), запровадити вапняк, негашёную вапно чи доломіт CaCO3? MgCO3, то відбудеться реакция:

2CaO+2SO2+O2=2CaSO4.

Cульфат кальцію застосовується в сернокислотном виробництві й будівництві. Вапняк, точніше, розчин карбонату кальцію для уловлювання оксиду сірки (IV) застосовується на ТЕС. На жаль, це вирішує екологічної проблеми повністю, оскільки утворюються відходи як сульфата кальцію, йде просто відвал. З іншого боку, видатки будівництво сероулавливающих установок нинішніх ТЕС становлять 50% вартості всієї станции.

Значну увагу химики-технологи приділяють виробництву таких нових хімічних засобів захисту рослин, що цілком розкладаються протягом кількох тижнів, або навіть годин після їх внесення на поля. Синтетичні миття, вироблених у нашій країні, в стічних водах руйнуються біологічним шляхом до нешкідливих продуктів. Екологічної хімією розробляються окремі промислові виробництва за схемою біоценозів, у яких види живих організмів пов’язані між собою отже немає «випадання «з круговороту хімічних елементів чи речовин: відходи одного підприємства служать сырьём іншому. Створюються системи комплексного виробництва шляхом територіальної да функціонального об'єднання виробництв, використовують різні боки використовуваного сырья.

У рішенні екологічної проблеми хіміки працюють у тісному співробітництво з біологами, фізиками, географами, застосовуючи математичне моделювання і кибернетику.

5.1. Екологічна обстановка Ростовської области.

Розглянемо екологічну обстановку нашого міста і області. За даними спостережень за загрзнением атмосферного повітря, проведених центром по гідрометеорології і моніторингу довкілля Севкавгидромета, у містах області рівень забруднення атмосферного повітря значний і з багатьом речовин перевищує гранично допустимі норми. З 87 воздухо-охранных заходів, передбачених до виконання 1996;го г., областной екологічної програмою виконано може 36 заходів, на стадії виконання 19, по 32 заходам роботи проводилися через брак финансирования.

Для будівництва і реконструкцію газопылеочистных установок (ГОУ), газифікацію ТЕЦ, ГРЭС, котельных було витрачено 20,7 млрд руб. Выполненые заходи дозволили скоротити викиди у повітря на 9,97 тис. тонн. Спад виробництва на підприємствах призвела до зменшенню викидів на 48,7 тис. тонн.

Рівень забруднення атмосферного повітря оцінюється як дуже високий і формується, насамперед, під впливом великих концентрацій формальдегіду, бенз (а)пирена, пилу й сажі. У місті основний забруднювач атмосферного повітря є автотранспорт, викиди якої складають 88,2% від загального объёма. Вследствие цього, у районах де є магістралі з інтенсивним рухом автотранспорту, відзначаються підвищену забруднення повітря оксидами азоту, вуглецю, вуглеводнями. Викиди від автотранспорту збільшилися проти 1995 роком на 16,573 тис т дизпалива на зв’язки України із збільшенням кількості автомобілів на 30 000 одиниць. Найбільш загрязнёнными залишається центральний містечко на перетині транспортних автомагістралей (вул. Червоноармійській тощо. Будённовского, ін. Театрального і вул. М. Горького).

У 1996 року електростанціями Ростовській області вироблено 20,506 млрд. кВтч, що у 13% менше, ніж у 1995 року, теплової енергії 5645,9 тис. Гкал. Від всіх підприємств цій галузі в атмосферне повітря надійшло 230,421 тис тонн різних забруднюючих речовин (зола, диоксид сірки, оксиди азоту NO та др.).

Забруднення атмосферного повітря галузями народного господарства. У 1996 року обох підприємствах чорної металургії: АТ «Сулинський металургійний завод «й АТ «Таганрозький металургійний завод «триває спад виробництва під впливом економічної кризи. За минулий рік цими двома об'єднаннями викинуте у повітря 11,3 тис тонн шкідливі речовини. Заходи з зниження викидів забруднюючих речовин, передбачених обласної екологічної програмою, виконуються повільно зза важкого фінансового положения.

У сфері одне нове підприємство кольорової металлургии, АО «Новочеркаський електродний завод ». Загальний викид забруднюючих речовин, у атмосферу 1996;го року становив 6,34 тис. тонн, що у 1,87 тис тонн більше, ніж 1994;го году.

Представниками хімічної та нафтохімічної промисловості, у області є шість підприємств. Основні забруднювачі: АТ «Волгодонский хімічний завод », АТ «Емпілс », Новочеркаський завод синтетичних продуктів і Каменське АТ «Хімволокно ». Загальний викид забруднюючих речовин 1996 року становив 2,37 тис. тонн. У порівняні з 1994 роком викиди зменшилися на 2,7 тис. т дизпалива на основному, рахунок скорочення. У 1996 року території області видобуток вугілля становив 18 млн. тонн і тоді як 1994 роком зменшилася на 1,48 млн. тонн (8%). Основними забруднювачами атмосферного повітря на вуглевидобувних районах: шахти, збагачувальних фабрик, заводи вугільного машинобудування, і навіть обслуговуючі автотранспортні підприємства АТ «Ростовуголь » .

Основними джерелами забруднення атмосфери на машинобудівних підприємствах є: ливарне виробництво, зварювальні і фарбувальні цеху, цеху механічної та термічним обробки. У 1996 року викиди шкідливих речовин від підприємств машинобудування склали 5,727 тис. т дизпалива на порівнянні з 1994 роком зменшилися на 2,544 тис. тонн (44,4%). Найбільш распространённые забруднюючі речовини, характерні для машинобудівних заводів: твёрдые, оксид вуглецю, діоксид сірки, оксиди азоту, різні растворители.

6.

Заключение

.

Хімія спільно з біологією не впроваджують у сільському господарстві нові технології, дозволяють знищувати, як сміттєві рослини, і отримувати підвищені врожаї. Це дуже важливо, оскільки приріст населення світу стрімко росте, отже проблема продовольства та енергії займе чільне місце. Використання атомної енергії дозволяє відмовитися від природного вугілля й нафти. У результаті знижуються викиди продуктів їх горіння, які можна призвели до «парниковому ефекту «Землі. Здається, то незначну (проти вугіллям і нафтою) кількість палива АЕС має бути безпечним, але річ негаразд, яскравим прикладом може служить аварія на ЧАЕС. Як на мене, будь-який засіб вилучення енергії (у вигляді) у надрах Землі є сукупність позитивних і негативних рис, як і як на мене, переважають далеко ще не положительные. На погляд, існує лише одне практично безпечний спосіб видобутку енергії: активне використання енергії Сонця і вітру, виключаючи використання енергії вод Світового Океана.

П Л, А М: 1. Запровадження. 2. Хімія у вирішенні сировинної проблеми. 3. Продовольча проблема і хімія. 4. Хімія у вирішенні проблеми забезпечення енергією. 5. Екологічна проблема та шляхи вирішення. 5.1.Экологическая обстановка Ростовській області. 6.

Заключение

.

Список використаної літератури: 1. «Хімія і науково-технічний прогрес «И. Н. Семёнов, О. С. Максимов.

А.А.Макареня. 2. «Природні ресурси землі і охорона довкілля «.

Н.С.Подобедов. 3. «Хімія можна «Ю. Н. Кукушин. 4. Державний доповідь «Про стан навколишнього природного среды.

Ростовської області «.