Лекція: Використання органічних речовин і захист довкілля

Опанувавши матеріал, ви узагальните знання про шкідливий вплив на довкілля, зумовлений використанням органічних речовин, зокрема продуктів переробки вуглеводневої сировини; переконаєтесь у необхідності дбайливого ставлення до природи.

Вивчаючи хімію у попередніх класах, ви пересвідчились у найширшому використанні органічних речовин та створених на їхній основі продуктів на виробництві та у повсякденному житті. Однак, виробничі процеси, особливо ті, що базуються на використанні продуктів переробки вуглеводневої сировини, супроводжуються, як правило, забрудненням навколишнього середовища. Основними джерелами забруднення довкілля є транспорт, насамперед автомобільний, теплові електростанції, підприємства кольорової, нафтопереробної та хімічної промисловості, коксохімічні виробництва. Внаслідок їхньої діяльності в атмосферу, гідросферу, грунт щорічно потрапляють десятки мільйонів тонн речовин, шкідливих для довкілля.

Найпоширеніші забруднювачі довкілля при використанні продуктів переробки вуглеводнів. Використання переважної більшості продуктів на основі вуглеводнів полягає у їхньому окисненні чи згоранні. Серед продуктів згорання найнебезпечнішими для довкілля та людини є оксиди Карбону, Сульфуру, Нітрогену.

Карбон(ІІ) оксид СО, як відомо, є одним із найотрутніших газів. Його токсичність обумовлена тим, що він міцно зв'язується з гемоглобіном крові і тому перешкоджає переносу кисню в організмі. Для знешкодження СО вихлопні гази сучасних автомобілів пропускають через горілки з каталізаторами, в яких відбувається повне згорання чадного газу з утворенням вуглекислого газу:

2СО + О₂ = 2СО₂.

Основними джерелами забруднення повітря сульфур діоксидом SO₂ є теплові електростанції та теплоцентралі, в яких спалюється вугілля з високим вмістом Сульфуру. Значна частина SO₂ при горінні окислюється до SO₃, який з водою утворює сульфатну кислоту.

· Напиши рівняння реакції утворення SO₃ та Н₂ SO₄ в атмосфері

Утворені речовини наносять значну шкоду зеленим насадженням, а в людини викликають захворювання дихальних шляхів.

Оксиди Нітрогену, що утворюються при роботі бензинових двигунів, також небезпечні. Окислюючись в атмосфері та взаємодіючи з водою, вони утворюють нітратну кислоту, яка випадає у вигляді кислотних дощів на землю, наносячи збитки природі. До того ж, зазначені оксиди разом з вуглеводнями, що попадають в атмосферу при неповному згоранні палива або його випаровуванні, за певних умов можуть утворювати смог. Останній є дуже небезпечним для людей, особливо тих, хто страждає порушеннями обміну речовин та дихальних шляхів. Для зменшення кількості шкідливих газів, що викидаються у довкілля на підприємствах хімічної та переробної промисловості, паливної галузі, встановлюють різноманітні фільтри, газовловлювачі тощо.

Останнім часом помітно зросли небезпеки, пов’язані з аваріями нафтоносних свердловин та океанських танкерів, що перевозять нафту. Розливаючись тонким шаром на поверхні морів та океанів, нафта наносить значні екологічні збитки.

· Чому, на твій погляд, розливання нафти шкодить морській флорі та фауні?

Технологічна діяльність людини і екологія. За мільйони років у природі встановились рухливі, динамічні рівноваги, які найбільшою мірою відповідають нормальному функціонуванню біосфери. Природа організовується, так би мовити, за принципом безвідходного виробництва: продукти життєдіяльності одних організмів життєво необхідні іншим. При порушенні рівноваги природа серією змін повертається до початкового стану. Життєздатність природних систем, таким чином, не порушується.

Однак, внаслідок технологічної діяльності людини в атмосферу, грунт, водне середовище викидається така велика кількість шкідливих речовин, що з їхньою утилізацією природа вже не справляється. До того ж, у навколишнє середовище потрапляє значна кількість нових, переважно органічних речовин, невідомих природі, речовин, до яких вона не пристосована. Якщо не здійснювати необхідних природоохоронних заходів, то господарська діяльність людини може призвести до загибелі біосфери.

Ефективним засобом розв’язання екологічних проблем може стати створення нешкідливих маловідходних технологічних процесів, виробництв із замкнутим циклом. Так, при використанні замкнутої водооборотної системи повністю усувається скидання стічних вод у довкілля. З допомогою низки хімічних реакцій та фізико-хімічних процесів, наприклад адсорбції, йонного обміну тощо вдається вилучити солі та шкідливі домішки із стоків, які після обробки знову повертаються у виробничий цикл. Хімічні виробництва, що працюють за принципом циклічності (безперервності), можна автоматизувати, що покращує умови праці робітників.

Для зменшення викидів шкідливих оксидів Сульфуру та Нітрогену при нафтопереробці нафтопродукти обробляють воднем при нагріванні і тиску в присутності каталізаторів. Сульфур- та нітрогеновмісні речовини при цьому розкладаються, утворюючи сірководень Н₂S та аміак NH₃, які також використовуються. Сірководень, наприклад, іде на виробництво сірки та сульфатної кислоти, аміак – на виробництво нітратної кислоти і мінеральних добрив.

Така комплексна переробка нафти відповідає сучасним вимогам до технологічних процесів, є однією з ланок безвідходних виробництв. В перспективі треба прагнути до створення саме таких виробництв. Їх широке впровадження дозволить економічно витрачати сировину і, головне, оберігати довкілля від шкідливих відходів виробництва. Нові заводи проектують і будують переважно як безвідходні виробництва, з урахуванням нанесення мінімальної шкоди природному середовищу.

Ноосфера – сфера розуму. Людська цивілізація – одна із наймогутніших сил перетворення природи. На рубежі III тисячоліття стало зрозумілим, що людина не може безоглядно панувати над природою.

Людина є частиною природи, тому повинна співіснувати з нею, бути здатною, як висловлюються вчені, до коеволюції з природою. Суспільству треба навчитися такому способу поведінки, який би забезпечував подальший розвиток біосфери. Наш славетний співвітчизник академік В.І.Вернадський висунув ідею про перехід у недалекому майбутньому біосфери в ноосферу – сферу розуму, де виробництво і споживання стануть основою гармонійного розвитку суспільства і природи.

Останнім часом проведено кілька великих міжнародних конференцій з участю керівників більшості держав світу, на яких розглядалися проблеми сталого розвитку суспільства. В рішеннях конференцій підкреслювалось, що та модель розвитку цивілізації, яка діє сьогодні (споживацьке суспільство, неконтрольовані ринкові відносини, безупинне індустріальне зростання), може призвести, якщо її не скорегувати, до глобальної катастрофи. Потрібна зміна світогляду, усвідомлення людством необхідності корегування своїх потреб, переходу до раціонального споживання і використання природних ресурсів, суттєвого зменшення навантаження на біосферу та зниження забрудненості природного середовища.

Висновки

Широке використання органічних речовин, особливо продуктів переробки вуглеводневої сировини, призводить до забруднення довкілля шкідливими сполуками. Господарська діяльність людини порушує природні рівноваги, загрожує загибеллю біосфери. Для збереження природи необхідне формування екологічного світогляду, зниження техногенного навантаження на біосферу, впровадження безвідходних технологічних процесів.

Запиши до словника

Екологія – комплексна наука, що вивчає закономірності функціонування біосфери і спрямована на з'ясування умов сталого співрозвитку природи і суспільства.

Безвідходні виробництва – технологічні процеси, що передбачають комплексне використання сировинних і енергетичних ресурсів без втрат для навколишнього середовища.

Ноосфера – сфера розуму; стан біосфери, коли розумна діяльність людини є вирішальним чинником її розвитку

Думки великих

Жити щасливо і жити у злагоді з природою – одне й те саме.

Л. Сенека

У геологічній історії біосфери перед людиною відкривається величне майбутнє, якщо вона зрозуміє це і не буде використовувати свій розум і свою працю на самознищення

Академік В.І.Вернадський.

Люди – володарі унікального і неповторного дива Всесвіту – Землі. У них ніколи не буде іншого пристанища. Вони зобов’язані її зберегти.

Академік Б.С. Соколов

Творці хімії

Володимир Іванович Вернадський (1869- 1945), російський і український вчений - природодослідних, академік. Перший президент Академії наук України. Засновник геохімії, біогеохімії, радіогеології. Розвинув вчення про біосферу та її єдність, висунув ідею про поступовий перехід біосфери в ноосферу, показав визначальну роль живих організмів у геологічних процесах. У працях В.І. Вернадського закладені основи розв'язання проблеми збереження навколишнього середовища.

Перевір себе

1. Назви основні джерела забруднення навколишнього середовища.

2. Перелічи найпоширеніші речовини, що забруднюють атмосферу.

3. Чим небезпечний процес неповного згорання бензину в автомобільних двигунах?

4. Що таке циклічний виробничий процес, безвідходні технології? Які їхні переваги? Наведи приклади таких процесів.

Поміркуй

1. Азот є досить інертною сполукою, однак у верхніх шарах атмосфери він може взаємодіяти з утворенням оксидів та кислот. Що може спонукати його до окиснення в атмосфері?

2. В чому полягають екологічні проблеми Дніпра та інших річок України? Як ти гадаєш, чи можливо відновити їхні екосистеми?

3. Автомобільний двигун за годину витрачає 4 кг бензину. Вважаючи, що бензин складається з октану, розрахуй об'єм утвореного чадного газу, якщо його частка становить 0,01% від загального об'єму утворених газів.

4. Внаслідок спалювання протягом доби 2000 т вугілля на теплоелектроцентралі фільтри вловлюють 120 т сульфур(ІV) оксиду. Знайди масу сульфатної кислоти, яку можна добути, якщо використати весь сульфур(ІV) оксид?

5. При згоранні вугілля, яке містить 0,3 % сірки, утворюється сульфур(ІV) оксид. Ступінь очищення газів шляхом каталітичного окиснення сульфур діоксиду в сульфур триоксид становить 99 %. Визнач об’єм сульфуровмісних викидів при спалюванні на теплоелектроцентралі 1000 т вугілля.

6.* Апарат для обезфенолювання повітря на хімічному заводі (в закритому приміщенні) очищує 40000 м³ повітря за го­дину. За добу апарат вбирає 1400 г фенолу. Яка концентра­ція фенолу в повітрі після очищення, якщо до очищення вона становила 1,85 мл/м³? Чи перевищує це гранично допустиму концентрацію (ГДК) фенолу в повітрі робочих приміщень та населених пунктів (ГДК фенолу в повітрі робочих приміщень – 5 мг/м³, а в повітрі населених пунктів – 0,01мг/м³)?

7. Вираженням дії якого загального закону природи є встановлення динамічної природної рівноваги? Наведи приклади такої рівноваги.

Подискутуйте

1. Одні видання пишуть, що хімія є головним винуватцем погіршення стану довкілля, інші ж, навпаки, стверджують, що вона – головна сила у боротьбі за чистоту природи. Хто ж має рацію?

2. Запропонуйте кілька способів покращення екологічної стуації у своєму місті, селі, районі. Визначте, чия пропозиція найкраща.