Problemele de mediu ale industriei chimice. Industria chimică este primul producător de deșeuri nereciclabile

Motivele impactului asupra mediului

În ceea ce privește intensitatea impactului asupra mediului, producția industrială are unul dintre cele mai puternice efecte. Motivul principal este tehnologiile de producție depășite și concentrarea excesivă a producției pe un teritoriu sau într-o singură întreprindere. Majoritatea întreprinderilor mari nu au un sistem de protecție a mediului sau este destul de simplu.

Nota 1

Majoritatea deșeurilor productie industriala se întoarce în mediu ca deșeuri. Produsele finite folosesc in general 1-2% din materii prime, restul este aruncat in biosfera, poluand componentele acesteia.

Principalele surse de poluare

În funcție de natura impactului industriei asupra mediului, complexele de producție industrială sunt împărțite în:

combustibil și energie,
metalurgic,
pădure chimică
clădire

Principala poluare a aerului provine din dioxid de sulf. [Cometariu]

Dioxidul de sulf gazos este o combinație de sulf și oxigen.

Acest tip de poluare este distructiv. În timpul eliberării, acidul sulfuric se acumulează în atmosferă, ceea ce duce ulterior la apariția ploilor acide. Principalele surse de poluare sunt produsele din industria auto care utilizează cărbuni, petrol și gaze care conțin sulf în funcționarea lor.

În plus, uleiul alb-negru are un impact uriaș asupra mediului. metalurgia neferoasă, impact industria chimica. Ca urmare a concentrației gazelor de eșapament Substanțe dăunătoare crește în fiecare an.

Conform datelor statistice, ponderea substanțelor nocive în Statele Unite este de 60% din volumul total al tuturor substanțelor nocive.

Creșterea producției este destul de serioasă. În fiecare an, industrializarea prezintă omenirii noi tehnologii care accelerează capacitatea industrială. Din păcate, măsurile de protecție nu mai sunt suficiente pentru a reduce nivelul de poluare rezultat.

Măsuri de prevenire a dezastrelor ecologice

Cele mai multe dezastre de mediu apar fie ca urmare a neglijenței umane, fie ca urmare a uzurii echipamentelor. Fondurile care ar fi putut fi salvate de la accidente prevenite în timp util ar fi putut fi folosite pentru reconstrucția complexului de combustibil și energie. Aceasta, la rândul său, ar reduce semnificativ nivelul de intensitate energetică a economiei.

Ca urmare a managementului irațional al mediului, naturii se produc pagube ireparabile. Pentru a înțelege măsurile cheie de prevenire a poluării, este mai întâi necesar să interrelați rezultatele activitate economicăși indicatorii ecologici ai produselor fabricate, tehnologia lor de producție.

Acest eveniment necesită costuri semnificative din producție, care trebuie incluse în producția planificată. O întreprindere trebuie să separe costurile în trei componente:

costurile productiei,
costuri de mediu,
costurile de producere a unui produs la calitatea mediului sau înlocuirea unui produs cu unul mai ecologic.

În Rusia, principala industrie este producția de petrol și gaze. În ciuda faptului că volumele de producție în stadiul actual tind să scadă, complexul de combustibil și energie este cea mai mare sursă poluare industrială. Problemele de mediu încep deja în stadiul extracției și transportului materiilor prime.

În fiecare an au loc peste 20 de mii de accidente asociate cu scurgerile de petrol, care pătrund în corpurile de apă și sunt însoțite de moartea florei și faunei. În plus, accidentele provoacă pierderi economice semnificative.

Pentru a preveni cât mai mult posibil răspândirea dezastrului ecologic, cel mai ecologic mod de a transporta petrolul este prin conducte.

Acest tip de transport include nu numai un sistem de conducte, ci și statii de pompare, compresoare și multe altele.

Nota 2

În ciuda respectării mediului și a fiabilității acestui sistem, procesul nu decurge fără accidente. Deoarece aproximativ 40% din sistemul de transport prin conducte este uzat și durata de viață a acestuia a expirat de mult. De-a lungul anilor, pe țevi apar defecte și apare coroziunea metalelor.

Astfel, unul dintre cele mai grave accidente din ultima vreme este ruperea unei conducte de petrol. În urma acestui accident, aproximativ 1000 de tone de petrol au ajuns în râul Belaya. Potrivit statisticilor, în fiecare an mediul rusesc suferă daune din cauza a 700 de incidente legate de scurgerile de petrol. Aceste accidente duc la procese ireversibile în mediu.

Producția de petrol și echipamentele de foraj funcționează suficient conditii dificile. suprasarcini, tensiune statica, dinamica, presiune ridicata duce la uzura echipamentului.

O atenție deosebită trebuie acordată mașinilor de pompare învechite. La utilizarea pompelor multifazate, siguranța mediului și eficiență economică. În plus, devine posibil să se utilizeze gazul rezultat într-un mod mai economic și mai ecologic. Astăzi se arde gazul din puț, deși acest gaz este o materie primă destul de valoroasă pentru industria chimică.

Potrivit oamenilor de știință, de-a lungul mai multor ani sarcina asupra mediului a crescut de 2-3 ori. Consumul este în creștere apă curată, care este cheltuită fără milă în producția industrială și agricultură.

Problema apei curate a devenit atât de acută în stadiul actual al dezvoltării umane, încât adesea nivelul de aprovizionare cu apă determină nivelul industriei și creșterea orașelor.

În ciuda previziunilor dezamăgitoare, statele din țările în curs de dezvoltare au început să acorde o mare atenție curățării și monitorizării siguranței mediului. Producția nouă nu primește permisiunea fără instalarea și punerea în funcțiune a instalațiilor de tratare.

În probleme de mediu, este nevoie de o problemă serioasă de reglementare guvernamentală.

- 94,50 Kb

„Ecologic

Probleme

industria chimica""

Shmalko Maria, 11 „B”

POLUAREA MEDIULUI - introducerea de agenți fizici, chimici și biologici noi, necaracteristici sau depășirea nivelului lor natural.

PRINCIPALE TIPURI DE POLUARE

Fizic

(termic, zgomot, electromagnetic, luminos, radioactiv)

Chimic

(metale grele, pesticide, materiale plastice și alte substanțe chimice)

Biologic

(biogenic, microbiologic, genetic)

Informațional

(zgomot informațional, informații false, factori de anxietate)

Orice contaminare chimică este apariția unei substanțe chimice într-un loc care nu este destinat acesteia. Poluarea rezultată din activitatea umană este principalul factor al efectelor nocive ale acesteia asupra mediului natural.

Poluanții chimici pot provoca intoxicații acute, boli cronice și, de asemenea, au efecte cancerigene și mutagene. De exemplu, metalele grele se pot acumula în țesuturile vegetale și animale, provocând efecte toxice. Pe lângă metalele grele, poluanții deosebit de periculoși sunt clorodioxinele, care se formează din hidrocarburi aromatice clorurate utilizate în producția de erbicide. Sursele de poluare a mediului cu dioxine sunt produse secundare ale industriei celulozei și hârtiei, deșeurile din industria metalurgică și gazele de eșapament de la motoarele cu ardere internă. Aceste substanțe sunt foarte toxice pentru oameni și animale chiar și în concentrații scăzute și provoacă leziuni ficatului, rinichilor și sistemului imunitar.

Alături de poluare mediu inconjurator substanțe sintetice care sunt noi pentru acesta, daune mari naturii și sănătății umane pot fi cauzate de interferența în ciclurile naturale de substanțe datorate producției active și activităților agricole, precum și generarea de deșeuri menajere.

Atmosfera (mediul aerian), hidrosfera ( mediu de apă) și litosfera (suprafața solidă) a Pământului. Vezi și CHIMIA ATMOSFERICĂ.

La început, activitatea umană a afectat doar materia vie a pământului și a solului. În secolul al XIX-lea, când industria a început să se dezvolte rapid, în sfera producției industriale au început să fie implicate mase semnificative de elemente chimice extrase din intestinele pământului. În același timp, nu numai partea exterioară a scoarței terestre a început să fie expusă, ci și apele naturale și atmosfera.

La mijlocul secolului al XX-lea. unele elemente au început să fie folosite în cantităţi comparabile cu masele implicate în ciclurile naturale. Eficiența scăzută a celei mai moderne tehnologii industriale a condus la formarea unei cantități uriașe de deșeuri care nu sunt eliminate în industriile conexe, dar

sunt eliberate în mediu. Masele de deșeuri poluante sunt atât de mari încât reprezintă un pericol pentru organismele vii, inclusiv pentru oameni.

Deși industria chimică nu este principala sursă de poluare (Fig. 1), ea se caracterizează prin emisii care sunt cele mai periculoase pentru mediul natural, oameni, animale și plante (Fig. 2). Termenul „deșeuri periculoase” se aplică oricărui tip de deșeu care poate dăuna sănătății sau mediului atunci când sunt depozitate, transportate, procesate sau evacuate. Acestea includ substanțe toxice, deșeuri inflamabile, deșeuri corozive și alte substanțe reactive.

În funcție de caracteristicile ciclurilor de schimb de masă, componenta poluantă se poate răspândi pe întreaga suprafață a planetei, pe un teritoriu mai mult sau mai puțin semnificativ, sau poate avea un caracter local. Astfel, crizele de mediu rezultate din poluarea mediului pot fi de trei tipuri - globale, regionale și locale

Una dintre problemele globale este creșterea conținutului de dioxid de carbon din atmosferă ca urmare a emisiilor provocate de om. Cel mai consecință periculoasă Acest fenomen poate fi cauzat de o creștere a temperaturii aerului din cauza „efectului de seră”. Problema perturbării ciclului global de schimb de masă a carbonului trece deja din sfera mediului în sfera economică, socială și, în cele din urmă, politică.

În decembrie 1997, la Kyoto (Japonia) a fost adoptat Protocolul la Convenția-cadru a Națiunilor Unite privind schimbările climatice (din mai 1992) (vezi și PROTOCOLUL KYOTO). Principalul lucru din Protocol sunt obligațiile cantitative ale țărilor dezvoltate și ale țărilor cu economii în tranziție, inclusiv Rusia, de a limita și reduce emisiile de gaze cu efect de seră, în principal CO2, în atmosferă în perioada 2008-2032. Nivelul permis al Rusiei de emisii de gaze cu efect de seră pentru acești ani este de 100% din nivelul din 1990. Pentru țările UE în ansamblu, este de 92%, pentru Japonia - 94%. SUA trebuia să aibă 93%, dar această țară a refuzat să participe la Protocol, deoarece reducerea emisiilor de dioxid de carbon înseamnă niveluri mai scăzute de producere a energiei electrice și, prin urmare, stagnarea industriei. La 23 octombrie 2004, Duma de Stat a Rusiei a decis să ratifice Protocolul de la Kyoto.

Poluarea la scară regională include multe deșeuri industriale și de transport. În primul rând, acesta se referă la dioxidul de sulf. Determină formarea ploii acide, care afectează plantele și animalele și provoacă boli în populație. Oxizii de sulf tehnogeni sunt distribuiți neuniform și provoacă daune anumitor zone. Datorită transferului de mase de aer, acestea trec adesea granițele de stat și ajung în teritorii îndepărtate de centrele industriale.

În orașele mari și centrele industriale, aerul, împreună cu oxizii de carbon și de sulf, este adesea poluat de oxizii de azot și particulele emise de motoarele de automobile și cosuri de fum. Formarea smog-ului este adesea observată. Deși aceste poluări sunt de natură locală, ele afectează mulți oameni care trăiesc compact în astfel de zone. În plus, sunt cauzate daune mediului.

Unul dintre principalii poluanți ai mediului este producția agricolă. Mase semnificative de azot, potasiu și fosfor sunt introduse artificial în sistemul ciclului de elemente chimice sub formă îngrășăminte minerale. Excesul lor, neabsorbit de plante, este implicat activ în migrarea apei. Acumularea compușilor de azot și fosfor în corpurile naturale de apă determină creșterea crescută a vegetației acvatice, creșterea excesivă a corpurilor de apă și poluarea acestora cu resturi vegetale moarte și produse de descompunere. În plus, un conținut anormal de mare de compuși solubili de azot în sol implică o creștere a concentrației acestui element în produsele alimentare agricole și bând apă. Poate provoca boli grave la oameni.

Ca exemplu care arată schimbări în structura ciclului biologic ca urmare a activității umane, putem lua în considerare datele pentru zona forestieră din partea europeană a Rusiei (tabel). În vremuri preistorice, toată această zonă era acoperită cu păduri acum suprafața lor a scăzut cu aproape jumătate. Locul lor a fost luat de câmpuri, pajiști, pășuni, precum și orașe, orașe și autostrăzi. Scăderea masei totale a unor elemente din cauza scăderii generale a masei plantelor verzi este compensată de aplicarea îngrășămintelor, care implică în migrația biologică semnificativ mai mult azot, fosfor și potasiu decât vegetația naturală. Defrișarea și arătura solului contribuie la creșterea migrației apei. Astfel, conținutul de compuși ai anumitor elemente (azot, potasiu, calciu) în apele naturale crește semnificativ.

MIGRAREA ELEMENTELOR ÎN ZONA PĂDURILOR DIN PĂRȚIA EUROPEANĂ A RUSIEI

Deșeurile organice sunt, de asemenea, un poluant al apei. Oxidarea lor necesită oxigen suplimentar. Dacă conținutul de oxigen este prea scăzut, viața normală a majorității organismelor acvatice devine imposibilă. Bacteriile aerobe care necesită oxigen mor, în schimb, se dezvoltă bacterii care folosesc compuși cu sulf pentru funcțiile lor vitale. Un semn al apariției unor astfel de bacterii este mirosul de hidrogen sulfurat, unul dintre produsele lor metabolice.

Printre numeroasele consecințe ale activităților economice ale societății umane, procesul de acumulare progresivă a metalelor în mediu are o importanță deosebită. Cei mai periculoși poluanți includ mercurul, porcii și cadmiul. Aporturile tehnogene de mangan, staniu, cupru, molibden, crom, nichel și cobalt au, de asemenea, un impact semnificativ asupra organismelor vii și comunităților lor (Fig. 3).

Apele naturale pot fi contaminate cu pesticide și dioxine, precum și cu ulei. Produșii de descompunere a petrolului sunt toxici, iar pelicula de ulei, care izolează apa din aer, duce la moartea organismelor vii (în primul rând planctonul) din apă.

Pe lângă acumularea de substanțe toxice și nocive în sol ca urmare a activității umane, daunele terenurilor sunt cauzate de îngroparea și aruncarea deșeurilor industriale și menajere.

Principalele măsuri de combatere a poluării aerului sunt: controlul strict al emisiilor de substanțe nocive. Este necesar să înlocuiți produsele inițiale toxice cu

non-toxic, treceți la cicluri închise, îmbunătățiți metodele de purificare a gazelor și de colectare a prafului. Mare importanță are optimizarea amplasamentului întreprinderilor pentru reducerea emisiilor de transport, precum și aplicarea competentă a sancțiunilor economice.

Cooperarea internațională începe să joace un rol major în protejarea mediului de poluarea chimică. În anii 1970, a fost descoperită o scădere a concentrației de OZ în stratul de ozon, care protejează planeta noastră de efectele periculoase ale radiațiilor ultraviolete de la Soare. În 1974 s-a stabilit că ozonul este distrus de clorul atomic. Una dintre principalele surse de clor care intră în atmosferă sunt derivații de clorofluorocarbon (freoni, freoni) folosiți în cutii de aerosoli, frigidere și aparate de aer condiționat. Distrugerea stratului de ozon are loc, poate, nu numai sub influența acestor substanțe. Cu toate acestea, au fost luate măsuri pentru a reduce producția și utilizarea acestora. În 1985, multe țări au convenit să protejeze stratul de ozon. Schimbul de informații și cercetările comune privind schimbările concentrațiilor de ozon din atmosferă continuă.

Luarea măsurilor de prevenire a pătrunderii poluanților în corpurile de apă include înființarea de fâșii de protecție de coastă și zone de protecție a apei, abandonarea pesticidelor toxice care conțin clor și reducerea deversărilor din întreprinderile industriale prin utilizarea ciclurilor închise. Reducerea riscului de poluare cu petrol este posibilă prin creșterea fiabilității cisternelor.

Pentru a preveni poluarea suprafeței Pământului, sunt necesare măsuri preventive - pentru a preveni contaminarea solului cu ape uzate industriale și menajere, deșeuri menajere și industriale solide, este necesară curățarea sanitară a solului și a teritoriului. zonele populate, unde au fost identificate astfel de încălcări.

Cea mai bună soluție la problema poluării mediului ar fi producția fără deșeuri care nu are Ape uzate, emisiile de gaze și deșeurile solide. Cu toate acestea, producția fără deșeuri în prezent și în viitorul previzibil este fundamental imposibil de implementat, este necesar să se creeze un sistem ciclic unificat de fluxuri de materie și energie pentru întreaga planetă. Dacă pierderea de materie, cel puțin teoretic, poate fi încă prevenită, atunci problemele de mediu din sectorul energetic vor rămâne în continuare. Poluarea termică nu poate fi evitată în principiu, iar așa-numitele surse de energie curată, precum parcurile eoliene, încă provoacă daune mediului.

Până acum, singura modalitate de a reduce semnificativ poluarea mediului sunt tehnologiile cu deșeuri reduse. În prezent, se creează industrii cu conținut scăzut de deșeuri în care emisiile de substanțe nocive nu depășesc concentrațiile maxime admise (MPC), iar deșeurile nu conduc la modificări ireversibile ale naturii. Se utilizează procesarea complexă a materiilor prime, combinarea mai multor industrii și utilizarea deșeurilor solide pentru producerea materialelor de construcție.

Sunt create tehnologii și materiale noi, combustibili ecologici și noi surse de energie care reduc poluarea mediului.

Vezi și SMOG; CHIMIA HIDROSFEREI; PROTOCOLUL DE LA KYOTO. REDUCEREA POLUAREA MEDIULUI:

Producție fără deșeuri Producție cu deșeuri reduse Prelucrarea integrată a materiilor prime Tehnologii și materiale noi

INDUSTRIA CHIMĂ LA CURSUL SECOLLOR

(Continuare)

Congresul rus „Industria chimică la începutul secolului: rezultate și perspective” a avut loc la Moscova la Ministerul Științei și Tehnologiei al Federației Ruse în perioada 6-8 septembrie 1999. Publicăm câteva dintre rezumatele rapoartelor, în principal referitoare la perspectivele tehnologiilor catalitice și conexe.

Secțiune; Tehnologii chimice și materiale chimice ecologice și economisitoare de resurse ale secolului XXI

PROBLEME DE MEDIU ALE INDUSTRIEI CHIMICE SI SOLUTIILE LOR: EXPERIENTA BASF

DYUMURZIN

(Reprezentanța BASF în Rusia)

Grupul de companii BASF este o preocupare chimică care operează cu succes în peste 170 de țări din întreaga lume, cu condiții politice, sociale și culturale diferite. Activitățile companiei acoperă domenii precum producția de materii prime și resurse energetice, diverse produse chimice, produse agricole, materiale plastice, coloranți, auxiliare textile, precum și produse de larg consum precum lacuri, vopsele, sisteme informatice și medicamente. Activitățile noastre sunt în concordanță cu conceptul de dezvoltare durabilă, care a fost convenit ca obiectiv comun al comunității mondiale la conferința ONU din 2992 de la Rio de Janeiro. O astfel de dezvoltare este înțeleasă ca un proces care răspunde nevoilor economice, de mediu și sociale ale societății actuale, permițând în același timp generațiilor viitoare să-și atingă propriile obiective. Programul Responsible Care al companiei implică o serie de măsuri voluntare pentru îmbunătățirea continuă a mediului, siguranței și sănătății. BASF consideră că problemele de siguranță, sănătate și protecția mediului sunt de cea mai mare importanță și prioritate, atât în unitățile de producție existente, cât și în dezvoltarea de noi produse și procese. Costurile companiei în 1998 legate de protecția mediului s-au ridicat la peste 1,5 miliarde de mărci.

Descrierea muncii

POLUAREA MEDIULUI - introducerea de agenți fizici, chimici și biologici noi, necaracteristici sau depășirea nivelului lor natural.

Industria chimică este una dintre industriile cu cea mai rapidă dezvoltare. Aparține industriilor care stau la baza progresului științific și tehnologic modern. În structura industriei chimice, cu toată importanța chimiei de bază, poziția de lider a trecut în industria materialelor plastice, fibrelor chimice, coloranților, farmaceutice, detergenților și cosmeticelor.

Reactivii și materialele produse de industria chimică sunt utilizate pe scară largă în procesele tehnologice dintr-o mare varietate de industrii. În epoca modernă, industria chimică a devenit un fel de indicator care determină gradul de modernizare a mecanismului economic al oricărei țări.

Este recomandabil să distingem 5 grupuri de producție în industria chimică rusă:

1. Industria minieră și chimică, inclusiv extracția materiilor prime chimice primare.
2. Chimie de bază, specializată în producerea de îngrășăminte minerale, acizi, sifon și alte substanțe care constituie „hrană” pentru alte sectoare ale economiei.
3. Producția de substanțe polimerice.
4. Prelucrarea materialelor polimerice.
5. Un grup eterogen de alte ramuri, ușor interconectate, ale acestei industrii: fotochimice, chimicale de uz casnic etc.
6. Produse chimice de uz casnic- un subsector al industriei chimice care a cunoscut în prezent o dezvoltare semnificativă. Toată lumea, într-un fel sau altul, aproape constant fie folosește „fructele” industriei chimice, fie se confruntă cu activități care necesită cunoștințe despre manipularea în siguranță a substanțelor. O gospodină bună nu va pune niciodată o sticlă de acid acetic lângă alte recipiente similare pt Produse alimentare. O persoană educată citește întotdeauna instrucțiunile înainte de a lucra cu lichide de uz casnic, cum ar fi înălbitor cu clor sau detergenți pentru sticlă, și știe că după ce a acoperit podeaua cu linoleum sau covor nou, este întotdeauna necesar să aerisești camera. Toate acestea sunt tehnici pentru manipularea în siguranță a substanțelor. Capacitatea de a prepara soluții, cunoașterea metodelor de purificare a substanțelor, proprietățile celor mai obișnuiți compuși, efectul lor asupra sănătății umane - generația tânără învață toate acestea la lecțiile de chimie de la școală. Principalele probleme în dezvoltarea industriei sunt legate de mediu. Trebuie remarcat faptul că în prezent dezvoltarea industriei, inclusiv a industriei chimice, agravează semnificativ problemele de mediu. Progresul științific și tehnologic dezvoltă forțele productive, îmbunătățește condițiile de viață ale omului și crește nivelul acestuia. În același timp, intervenția umană în creștere introduce uneori schimbări în mediu care pot duce la consecințe ireversibile în sens ecologic și biologic. Rezultatul influenței active a omului asupra naturii este poluarea, înfundarea și epuizarea acesteia. Ca urmare a activității economice umane, compoziția gazelor și conținutul de praf din straturile inferioare ale atmosferei se modifică. Astfel, atunci când deșeurile din producția chimică industrială sunt eliberate în atmosferă, un numar mare de particule în suspensie și diverse gaze. Compușii chimici care sunt foarte activi în termeni biologici pot provoca efecte pe termen lung asupra oamenilor: boli inflamatorii cronice ale diferitelor organe, modificări sistem nervos, un efect asupra dezvoltării intrauterine a fătului, ducând la diferite anomalii la nou-născuți. De exemplu, conform Centrului de Hidrometeorologie Volgograd, în ultimii 5 ani nivelul de poluare cu praf, oxizi de azot, funingine, amoniac și formaldehidă a crescut de 2-5 ori. Acest lucru se datorează în principal imperfecțiunii procese tehnologice. Poluarea ridicată cu clorură de hidrogen și substanțe organoclorate în zona industrială de sud a Volgogradului se explică prin lipsa frecventă de materii prime la întreprinderile chimice, ceea ce duce la funcționarea echipamentelor la sarcini reduse, la care este foarte dificil să se mențină standardele tehnologice.

Principala contribuție la poluarea aerului în orașul Volgograd vine din partea întreprinderilor petrochimice (35%). Cantitatea de substanțe nocive emise de întreprinderile petrochimice: hidrogen sulfurat - 0,4 mii tone pe an, fenol - 0,3 mii tone pe an, amoniac - 0,5 mii tone pe an, acid clorhidric - 0,2 mii tone pe an.

Toate cele de mai sus se explică printr-o serie de factori, de la calitatea scăzută a materiilor prime până la starea nesatisfăcătoare. echipamente tehnologiceși dispozitive de colectare a prafului și gazelor pentru întreprinderi în general.

Întreprinderile industriale, de exemplu, Khimprom, Kaustik, uzina de azot-oxigen Volzhsky, o instalație de sinteză organică și numeroase iazuri de depozitare ale altor întreprinderi provoacă pagube enorme luncii inundabile. Daune deosebite sunt cauzate solurilor cu un conținut scăzut de humus și materie organică, precum și cernoziomurile carbonatate. În ele, ca adezivi pot predomina fracțiuni fine de carbonați, care sunt instabile la efectele precipitațiilor acide. Iar îndepărtarea fracției lipidice sub influența solvenților organici emiși de întreprinderi în atmosferă poate duce, împreună cu alți factori, la pierderea structurii valoroase din punct de vedere agronomic a terenurilor irigate și la retragerea acestora din uz agricol. Prin sol substanțe chimice poate pătrunde în alimente, apă și aer.

Deșeurile industriale intră în corpurile de apă și distrug rapid conexiunile ecologice care s-au dezvoltat în natură de-a lungul a mii de ani. Cu impact cronic, are loc degradarea ecosistemelor acvatice situate în zona în care sunt amplasate instalațiile de depozitare a deșeurilor lichide. Substanțele chimice conținute în apele uzate pot migra în apele subterane și apoi pot pătrunde în corpurile de apă deschise. Astfel, mai mult de 50% din componentele detectate (în apele uzate) au provenit din rezervoarele de stocare a apelor uzate în apele subterane și 38% în Oceanul Mondial. Efluenții lichizi din industriile chimice au, de asemenea, un efect negativ asupra proceselor de autoepurare naturală a apei din mări și oceane. Astfel, încălcarea reglementărilor de tratare a apelor uzate și plasarea apelor uzate în rezervoarele de stocare și evaporatoare este însoțită de o poluare intensă a obiectelor de mediu, în special a mărilor și oceanelor planetei.

De menționat că în ultimii 5-7 ani calitatea apelor țării noastre s-a îmbunătățit oarecum. Acest lucru se explică prin faptul că multe întreprinderi industriale de vârf și-au redus programe de producție. Deci, în 1980-91. în apa Volga, mercurul a fost determinat în intervalul 0,013-0,069 μ/l, depășind semnificativ MPC. Apoi (înainte de 1995) a fost detectat mercur în concentrații mai mici - până la 0,0183 μg/l, iar după 1996 nu a fost detectat. În prezent, mulți (dar nu toți!) indicatori ai Volgăi din punct de vedere al utilizării economice și culturale a apei nu depășesc concentrația maximă admisă.

Probleme ecologice se poate rezolva doar prin stabilizarea situatiei economice si crearea unui astfel de mecanism economic de management al mediului, atunci cand plata pentru poluarea mediului va corespunde costurilor curatarii complete a acestuia.

În general, pot fi identificate următoarele direcții pentru rezolvarea problemelor de mediu create de industria chimică:

· respectarea reglementărilor, standardele de stat si altii documente de reglementare in domeniul protectiei mediului;
· exploatarea instalaţiilor de tratare, echipamente de control;
· implementarea planurilor și măsurilor pentru protecția mediului;
· respectarea cerințelor, normelor și regulilor în timpul amplasării, construcției, punerii în funcțiune, exploatării și dezafectării instalațiilor din industria chimică;
· îndeplinirea cerințelor specificate în încheierea evaluării de mediu de stat.

Ecologia industriei chimice- una dintre cele mai problemele curente industrie. Problema siguranței mediului în timpul funcționării instalațiilor de producție din această industrie nu a fost anterior atât de răspândită. Dar acum este de mare interes pentru întreaga comunitate profesională.

Problemele de mediu ale industriei

Întreprinderile din industria chimică sunt puncte cu risc ridicat de contaminare cu substanțe toxice. În timpul funcționării multora dintre ele, substanțe periculoase sunt eliberate în mediu. Volumele unor astfel de emisii nu sunt la scară mare, dar au un impact grav și pot provoca daune semnificative. Prin urmare, acum sunt introduse cerințe pentru a minimiza evacuarea și eliminarea deșeurilor periculoase pentru a asigura nivelul necesar de siguranță. Cu toate acestea, aceste scheme necesită reechipare serioasă a întreprinderilor și utilizarea tehnologiilor costisitoare. În acest sens, ele sunt folosite doar de un număr mic de industrii mari, restul continuă să funcționeze ca înainte.

Trebuie remarcată și problema depozitării deșeurilor toxice. Depozitele conțin acum multe tone de sulfat de fier, fosfogips și alte reziduuri de prelucrare, care continuă să provoace daune enorme mediului. Astfel de locuri sunt supuse prafului și eroziunii, drept urmare substanțele periculoase pătrund în atmosferă, apă și sol. Acum zonele din jurul unor astfel de gropi de gunoi nu au nimic în comun cu mediul natural normal. Iar restaurarea lor va dura mai mult de un deceniu.

Industria chimică este astăzi una dintre cele mai mari surse de poluare a mediului din țara noastră. Și acest lucru se aplică nu numai cantității de substanțe emise în timpul operațiunilor de producție, ci și toxicității și toxicității acestora în accidente. Prin urmare, șefii întreprinderilor și agențiilor guvernamentale acordă multă atenție respectării standardelor tehnice, precum și regulilor pentru transportul mărfurilor periculoase.

Rezolvarea problemelor de mediu ale industriei

După ce Rusia a aderat la OMC, întreprinderile din industria chimică au fost supuse în continuare standardelor internaționale, inclusiv celor de mediu. Acest lucru a dus la multe fabrici acum pe punctul de a se închide. Echipamentul lor trebuie înlocuit și procesul de producție trebuie modernizat. Dar o astfel de muncă necesită costuri financiare enorme. În condițiile moderne de piață întreprinderile rusești cel mai adesea nu au posibilitatea de a efectua acțiunile necesare pentru a se asigura că producția lor respectă standardele internaționale ecologia industriei chimice.

Acest lucru a provocat dezbateri aprinse în rândul experților și îngrijorare serioasă în rândul producătorilor. Comunitatea profesională a fost de acord cu necesitatea stimulentelor financiare pentru întreprinderi și acordarea de sprijin guvernamental. În prezent în Rusia, dezvoltare și cercetare în domeniul ecologia industriei chimice majoritatea companiilor nu pot cheltui mai mult de 5% din veniturile lor.

Pentru a îmbunătăți situația, s-a decis combinarea eforturilor statului, științei și afacerilor în dezvoltarea chimiei la scară largă și rezolvarea problemelor de siguranță industrială. Expoziția de Chimie, organizată anual în capitală, a devenit o platformă pentru schimbul de experiență și introducerea de tehnologii inovatoare de mediu. Expocentre Fairgrounds, în ale cărui pavilioane se organizează acest eveniment, are o vastă experiență în găzduirea unor evenimente internaționale majore. Expozanții notează eficiența ridicată a participării la acestea.

Acest eveniment este de o importanță enormă pentru îmbunătățire ecologia industriei chimice, deoarece face posibilă introducerea unor tehnologii inovatoare de mediu într-un număr mai mare de întreprinderi. În plus, expoziția de Chimie va deveni o platformă pentru prezentări ale multor experți, profesori asociați și grupuri de cercetare care vor putea evidenția rezultatele muncii lor, problemele existente industrii și posibile modalități de a le rezolva. Centrele și grupurile de știință și tehnologie folosesc acest eveniment pentru a lansa noi proiecte și pentru a găsi surse de finanțare pentru acestea. Astăzi, multe companii sunt interesate să stimuleze dezvoltarea industriei și să dezvolte noi tehnologii, în special în domeniul siguranței mediului.

Astăzi nu este nevoie să convingem pe nimeni de importanța enormă a problemelor legate de protecția mediului pentru întreaga umanitate. Această problemă este complexă și cu mai multe fațete. Include nu numai aspecte pur științifice, ci și economice, sociale, politice, juridice și estetice.

În centrul proceselor care determină starea curenta biosferei, sunt transformările chimice ale substanțelor. Aspectele chimice ale problemei protecției mediului formează o nouă secțiune a chimiei moderne, numită ecologie chimică. Această direcție examinează procesele chimice care au loc în biosferă, poluarea chimică a mediului și impactul acesteia asupra echilibrului ecologic, caracterizează principalii poluanți chimici și metode de determinare a nivelului de poluare, elaborează metode fizico-chimice de combatere a poluării mediului și caută. pentru noi surse de energie prietenoase cu mediul etc.

Înțelegerea esenței problemei protecției mediului necesită, desigur, familiarizarea cu o serie de concepte preliminare, definiții, judecăți, al căror studiu detaliat ar trebui să contribuie nu numai la o înțelegere mai profundă a esenței problemei, ci și la dezvoltarea educației pentru mediu. Sferele geologice ale planetei, precum și structura biosferei și procesele chimice care au loc în ea sunt rezumate în diagrama 1.

De obicei se disting mai multe geosfere. Litosfera este învelișul dur exterior al Pământului, format din două straturi: cel superior, format din roci sedimentare, inclusiv granit, și cel inferior, bazalt. Hidrosfera reprezintă toate oceanele și mările (Oceanul Mondial), alcătuind 71% din suprafața Pământului, precum și lacurile și râurile. Adâncimea medie a oceanului este de 4 km, iar în unele depresiuni este de până la 11 km. Atmosfera este un strat deasupra suprafeței litosferei și hidrosferei, atingând 100 km. Stratul inferior al atmosferei (15 km) se numește troposferă. Include vapori de apă suspendați în aer, care se mișcă atunci când suprafața planetei este încălzită neuniform. Stratosfera se extinde deasupra troposferei, la ale cărei limite se află auroră boreală. În stratosferă la o altitudine de 45 km există un strat de ozon care reflectă distrugerea vieții radiații cosmiceși parțial raze ultraviolete. Deasupra stratosferei se extinde ionosfera - un strat de gaz rarefiat format din atomi ionizați.

Printre toate sferele Pământului, biosfera ocupă un loc aparte. Biosfera este învelișul geologic al Pământului împreună cu organismele vii care o locuiesc: microorganisme, plante, animale. Include top parte litosfera, intreaga hidrosfera, troposfera si partea de jos stratosferă (inclusiv stratul de ozon). Limitele biosferei sunt determinate de limita superioară a vieții, limitată de concentrația intensă a razelor ultraviolete, iar limita inferioară, limitată de temperaturile ridicate din interiorul pământului; Doar organismele inferioare - bacteriile - ajung la limitele extreme ale biosferei. Ocupă un loc special în biosferă strat protector de ozon. Atmosfera conține doar vol. % ozon, dar a creat condiții pe Pământ care au permis vieții să apară și să continue să se dezvolte pe planeta noastră.

În biosferă au loc cicluri continue de materie și energie. Practic aceleași elemente sunt implicate constant în ciclul substanțelor: hidrogen, carbon, azot, oxigen, sulf. Din natura neînsuflețită trec în compoziția plantelor, din plante - în animale și oameni. Atomii acestor elemente sunt reținuți în cercul vieții timp de sute de milioane de ani, ceea ce este confirmat de analiza izotopilor. Aceste cinci elemente sunt numite biofile (iubitoare de viață) și nu toți izotopii lor, ci doar cei ușori. Astfel, dintre cei trei izotopi ai hidrogenului, numai . Dintre cei trei izotopi naturali ai oxigenului numai biofil și din izotopi de carbon - numai.

Rolul carbonului în apariția vieții pe Pământ este cu adevărat enorm. Există motive să credem că, în timpul formării scoarței terestre, o parte din carbon a intrat în straturile sale profunde sub formă de minerale precum carburile, iar cealaltă parte a fost reținută de atmosferă sub formă de CO. Scăderea temperaturii în anumite etape ale formării planetei a fost însoțită de interacțiunea CO cu vaporii de apă prin reacția kcal, astfel încât până la apariția apei lichide pe Pământ, carbonul atmosferic trebuie să fi fost sub formă de dioxid de carbon. . Conform diagramei ciclului carbonului de mai jos, dioxidul de carbon atmosferic este extras de plante (1), iar prin conexiunile alimentare (2) carbonul intră în corpul animalelor:

Respirația animalelor și plantelor și degradarea rămășițelor lor returnează în mod constant mase enorme de carbon în atmosferă și ape oceanice sub formă de dioxid de carbon (3, 4). În același timp, există o anumită îndepărtare a carbonului din ciclu datorită mineralizării parțiale a resturilor de plante (5) și animale (6).

O îndepărtare suplimentară și mai puternică a carbonului din ciclu este procesul anorganic de degradare a rocilor (7), în care metalele pe care le conțin sub influența atmosferei sunt transformate în săruri de dioxid de carbon, care sunt apoi spălate de către apă și transportată de râuri către ocean, urmată de sedimentare parțială. Conform estimărilor aproximative, până la 2 miliarde de tone de carbon sunt legate anual atunci când rocile sunt degradate din atmosferă. Un astfel de consum enorm nu poate fi compensat de diferite procese naturale care apar liber (erupții vulcanice, surse de gaze, efectul furtunilor asupra calcarului etc.), conducând la tranziția inversă a carbonului din minerale în atmosferă (8). Astfel, atât etapele anorganice, cât și cele organice ale ciclului carbonului au ca scop reducerea conținutului din atmosferă. În acest sens, trebuie remarcat faptul că activitatea umană conștientă influențează semnificativ ciclul general al carbonului și, afectând în mod esențial toate direcțiile proceselor care au loc în timpul ciclului natural, compensează în cele din urmă scurgerile din atmosferă. Este suficient să spunem că numai datorită arderii cărbunelui, peste 1 miliard de tone de carbon au fost returnate în atmosferă anual (la jumătatea secolului nostru). Luând în considerare consumul altor tipuri de combustibili fosili (turbă, petrol etc.), precum și o serie de procese industriale care duc la eliberarea de , putem presupune că această cifră este de fapt și mai mare.

Astfel, influența umană asupra ciclurilor de transformare a carbonului este direct opusă în direcția rezultatului total al ciclului natural:

Bilanțul energetic al Pământului este alcătuit din diverse surse, cu toate acestea, cele mai importante dintre ele sunt energia solară și radioactivă. În timpul evoluției Pământului, dezintegrarea radioactivă a fost intensă, iar în urmă cu 3 miliarde de ani era de 20 de ori mai multă căldură radioactivă decât acum. În prezent, căldura razelor solare care cad pe Pământ depășește semnificativ căldura internă de la dezintegrare radioactivă, deci principala sursă de căldură poate fi acum considerată energia Soarelui. Soarele ne oferă kcal de căldură pe an. Conform schemei de mai sus, 40% energie solara reflectat de Pământ în spațiul cosmic, 60% este absorbit de atmosferă și sol. O parte din această energie este cheltuită pentru fotosinteză, o parte este destinată oxidării substanțelor organice, iar o parte este conservată în cărbune, petrol și turbă. Energia solară excită procesele climatice, geologice și biologice de pe Pământ la o scară grandioasă. Sub influența biosferei, energia solară este transformată în diverse forme de energie, provocând transformări enorme, migrații și circulația substanțelor. În ciuda măreției sale, biosfera este un sistem deschis, deoarece primește în mod constant un flux de energie solară.

Fotosinteza include un set complex de reacții de natură diferită. În acest proces, legăturile din molecule și sunt rearanjate, astfel încât în locul legăturilor anterioare carbon-oxigen și hidrogen-oxigen, ia naștere un nou tip de legături chimice: carbon-hidrogen și carbon-carbon:

În urma acestor transformări, apare o moleculă de carbohidrați, care este un concentrat de energie în celulă. Astfel, în termeni chimici, esența fotosintezei constă în rearanjarea legăturilor chimice. Din acest punct de vedere, fotosinteza poate fi numită procesul de sinteză a compușilor organici folosind energia luminii. Ecuația generală a fotosintezei arată că, pe lângă carbohidrați, se produce și oxigen:

dar această ecuație nu oferă o idee despre mecanismul ei. Fotosinteza este un proces complex, în mai multe etape, în care, din punct de vedere biochimic, rolul central îi revine clorofilei, o substanță organică verde care absoarbe o cantitate de energie solară. Mecanismul proceselor de fotosinteză poate fi reprezentat prin următoarea diagramă:

După cum se poate observa din diagramă, în faza ușoară a fotosintezei, excesul de energie a electronilor „excitați” dă naștere procesului: fotoliză - cu formarea oxigenului molecular și a hidrogenului atomic:

și sinteza acidului adenozin trifosforic (ATP) din acidul adenozin difosforic (ADP) și acid fosforic (P). In faza intunecata are loc sinteza carbohidratilor, pentru care se consuma energie ATPși atomi de hidrogen care apar în faza luminoasă ca urmare a conversiei energiei luminoase de la Soare. Productivitatea totală a fotosintezei este enormă: în fiecare an vegetația Pământului captează 170 de miliarde de tone de carbon. În plus, plantele implică miliarde de tone de fosfor, sulf și alte elemente în sinteza, în urma cărora anual sunt sintetizate aproximativ 400 de miliarde de tone de substanțe organice. Cu toate acestea, cu toată măreția sa, fotosinteza naturală este un proces lent și ineficient, deoarece frunză verde folosește doar 1% din energia solară incidentă asupra ei pentru fotosinteză.

După cum sa menționat mai sus, ca urmare a absorbției dioxidului de carbon și a transformării sale ulterioare în timpul fotosintezei, se formează o moleculă de carbohidrați, care servește ca schelet de carbon pentru construcția tuturor compușilor organici din celulă. Substanțele organice produse în timpul fotosintezei se caracterizează printr-o aprovizionare ridicată energie interna. Dar energia acumulată în produsele finale ale fotosintezei nu este disponibilă pentru utilizare directă în reacțiile chimice care au loc în organismele vii. Conversia acestei energii potentiale in forma activa se realizeaza intr-un alt proces biochimic - respiratia. Principal reactie chimica Procesul de respirație este absorbția oxigenului și eliberarea de dioxid de carbon:

Cu toate acestea, procesul de respirație este foarte complex. Presupune activarea atomilor de hidrogen ai substratului organic, eliberarea si mobilizarea energiei sub forma de ATP si generarea de schelete de carbon. În timpul procesului de respirație, carbohidrații, grăsimile și proteinele, în reacții de oxidare biologică și de restructurare treptată a scheletului organic, renunță la atomii lor de hidrogen pentru a forma forme reduse. Acesta din urmă, atunci când este oxidat în lanțul respirator, eliberează energie, care se acumulează în formă activă în reacțiile cuplate ale sintezei ATP. Astfel, fotosinteza și respirația sunt aspecte diferite, dar foarte strâns legate ale schimbului general de energie. În celulele plantelor verzi, procesele de fotosinteză și respirație sunt strâns legate. Procesul de respirație în ele, ca și în toate celelalte celule vii, este constant. În timpul zilei, împreună cu respirația, în ele are loc și fotosinteza: celulele plantelor transformă energia luminii în energie chimică, sintetizând materia organică și eliberând oxigen ca produs secundar al reacției. Cantitatea de oxigen eliberată de o celulă vegetală în timpul fotosintezei este de 20-30 de ori mai mare decât absorbția acesteia în timpul procesului simultan de respirație. Astfel, ziua, când la plante au loc ambele procese, aerul este îmbogățit cu oxigen, iar noaptea, când fotosinteza se oprește, se păstrează doar procesul de respirație.

Oxigenul necesar respirației pătrunde în corpul uman prin plămâni, ai căror pereți subțiri și umezi au suprafata mare(aproximativ 90) si sunt patrunse de vasele de sange. Intrând în ele, se formează oxigen cu hemoglobina conținută în celulele roșii din sânge - eritrocite - un compus chimic fragil - oxihemoglobina și în această formă este transportat de sângele arterial roșu către toate țesuturile corpului. În ele, oxigenul este separat de hemoglobină și este inclus în diferite procese metabolice, în special, oxidează substanțele organice care intră în organism sub formă de alimente. În țesuturi, dioxidul de carbon se alătură hemoglobinei, formând un compus fragil - carbhemoglobina. Sub această formă și, de asemenea, parțial sub formă de săruri ale acidului carbonic și în formă dizolvată fizic, dioxidul de carbon intră în plămâni cu fluxul de sânge venos întunecat, unde este excretat din organism. Schematic, acest proces de schimb de gaze în corpul uman poate fi reprezentat prin următoarele reacții:

De obicei, aerul inspirat de o persoană conține 21% (din volum) și 0,03%, iar aerul expirat conține 16% și 4%; pe zi o persoană expiră 0,5. Similar cu oxigenul, monoxidul de carbon (CO) reacționează cu hemoglobina, iar compusul rezultat este heme. CO este mult mai durabil. Prin urmare, chiar și la concentrații scăzute de CO în aer, o parte semnificativă a hemoglobinei devine legată de aceasta și încetează să participe la transferul de oxigen. Când aerul conține 0,1% CO (în volum), adică la un raport de CO și 1:200, cantități egale din ambele gaze sunt legate de hemoglobină. Din această cauză, la inhalarea aerului otrăvit cu monoxid de carbon, poate apărea moartea prin sufocare, în ciuda prezenței excesului de oxigen.

Fermentarea ca proces de descompunere a substanțelor zaharoase în prezența unui tip special de microorganisme are loc atât de des în natură încât alcoolul, deși în cantități nesemnificative, este o constantă. parte integrantă apă din sol și vapori: este întotdeauna conținut în cantități mici în aer. Cea mai simplă schemă de fermentație poate fi reprezentată prin ecuația:

Deși mecanismul proceselor de fermentație este complex, se poate susține totuși că derivații acidului fosforic (ATP), precum și o serie de enzime, joacă un rol extrem de important în acesta.

Putregaiul este un proces biochimic complex, în urma căruia excrementele, cadavrele și resturile vegetale returnează solului azotul legat anterior din acesta. Sub influența bacteriilor speciale, acest azot legat se transformă în cele din urmă în amoniac și săruri de amoniu. În plus, în timpul dezintegrarii, o parte din azotul legat se transformă în azot liber și se pierde.

După cum reiese din diagrama de mai sus, o parte din energia solară absorbită de planeta noastră este „conservată” sub formă de turbă, petrol și cărbune. Schimbări puternice ale scoarței terestre au îngropat mase uriașe de plante sub straturi de roci. Când organismele vegetale moarte se descompun fără acces la aer, se eliberează produși de descompunere volatili, iar reziduul se îmbogățește treptat în carbon. Aceasta are un efect corespunzător asupra compoziției chimice și puterii calorice a produsului de descompunere, care, în funcție de caracteristicile sale, se numește turbă, maro și cărbune (antracit). Asemenea vieții vegetale, și viața animală din epocile trecute ne-a lăsat o moștenire valoroasă - uleiul. Oceanele și mările moderne conțin acumulări uriașe de organisme simple în straturile superioare ale apei până la o adâncime de aproximativ 200 m (plancton) și în regiunea inferioară a locurilor nu foarte adânci (bentos). Masa totală a planctonului și bentosului este estimată la o cifră uriașă (~ t). Ca bază de nutriție pentru toate organismele marine mai complexe, planctonul și bentosul este puțin probabil să se acumuleze ca resturi. Cu toate acestea, în epoci geologice îndepărtate, când condițiile dezvoltării lor erau mai favorabile și erau mult mai puțini consumatori decât acum, rămășițele de plancton și bentos, precum și, posibil, animale mai bine organizate, care au murit în masă pentru o singură dată. motivul sau altul, ar putea deveni principalul material de construcții pentru formarea uleiului. Țițeiul este un lichid uleios, insolubil în apă, de culoare neagră sau Maro. Este format din 83-87% carbon, 10-14% hidrogen și cantități mici de azot, oxigen și sulf. Puterea sa calorică este mai mare decât cea a antracitului și este estimată la 11.000 kcal/kg.

Biomasa este înțeleasă ca totalitatea tuturor organismelor vii din biosferă, adică. cantitatea de materie organică și energia conținută în aceasta a întregii populații de indivizi. Biomasa este de obicei exprimată în unități de greutate în termeni de substanță uscată pe unitatea de suprafață sau de volum. Acumularea de biomasă este determinată de activitatea vitală a plantelor verzi. În biogeocenoze, ei, ca producători de materie vie, joacă rolul de „producători”, animalele erbivore și carnivore, ca consumatori de materie organică vie, joacă rolul de „consumatori” și distrugătoare de reziduuri organice (microorganisme), aducând descompunerea materiei organice în compuși minerali simpli, sunt „descompozitori”. O caracteristică energetică specială a biomasei este capacitatea sa de a se reproduce. Conform definiției lui V.I. Vernadsky, „materia vie (un set de organisme) ca o masă de gaz se răspândește peste suprafața pământuluiși exercită o anumită presiune în mediu, ocolește obstacolele care îi împiedică progresul sau le stăpânește, le acoperă. Această mișcare se realizează prin reproducerea organismelor." La suprafața pământului are loc o creștere a biomasei în direcția de la poli la ecuator. În aceeași direcție, crește numărul de specii care participă la biogeocenoze (vezi mai jos). Sol. biocenozele acoperă întreaga suprafață de uscat.

Solul este un strat de suprafață liber al scoarței terestre, modificat de atmosferă și organisme și reumplut în mod constant cu reziduuri organice. Grosimea solului, împreună cu biomasa de suprafață și sub influența acesteia, crește de la poli la ecuator. Solul este dens populat de organisme vii, iar în el are loc un schimb continuu de gaze. Noaptea, pe măsură ce gazele se răcesc și se comprimă, intră puțin aer în el. Oxigenul din aer este absorbit de animale și plante și face parte din compușii chimici. Azotul introdus în aer este captat de unele bacterii. În timpul zilei, când solul se încălzește, din acesta se eliberează amoniac, hidrogen sulfurat și dioxid de carbon. Toate procesele care au loc în sol sunt incluse în ciclul substanțelor din biosferă.

Hidrosfera Pământului, sau Oceanul Mondial, ocupă mai mult de 2/3 din suprafața planetei. Proprietăți fiziceȘi compoziție chimică Apele oceanice sunt foarte constante și creează un mediu favorabil vieții. Animalele acvatice îl excretă prin respirație, iar algele îmbogățesc apa prin fotosinteză. Fotosinteza algelor are loc în principal în stratul superior al apei - la o adâncime de până la 100 m, planctonul oceanic reprezintă 1/3 din fotosinteza care are loc pe întreaga planetă. În ocean, biomasa este în mare parte dispersată. În medie, biomasa de pe Pământ, conform datelor moderne, este de aproximativ t, masa plantelor terestre verzi este de 97%, animalele și microorganismele sunt de 3%. Există de 1000 de ori mai puțină biomasă vie în Oceanul Mondial decât pe uscat. Utilizarea energiei solare pe zona oceanului este de 0,04%, pe uscat - 0,1%. Oceanul nu este atât de bogat în viață pe cât se credea recent.

Omenirea reprezintă doar o mică parte din biomasa biosferei. Cu toate acestea, stăpânind diferite forme de energie - mecanică, electrică, atomică - a început să aibă o influență extraordinară asupra proceselor care au loc în biosferă. Activitatea umană a devenit o forță atât de puternică încât această forță a devenit comparabilă cu forțele naturale ale naturii. O analiză a rezultatelor activității umane și a impactului acestei activități asupra biosferei în ansamblu a condus Academicianul V.I. Vernadsky la concluzia că în prezent umanitatea a creat o nouă înveliș a Pământului - „inteligentă”. Vernadsky a numit-o „noosferă”. Noosfera este „mintea colectivă a omului, concentrată atât în capacitățile sale potențiale, cât și în influențele cinetice asupra biosferei. Aceste influențe, de-a lungul secolelor, au fost însă de natură spontană și uneori de pradă, iar consecința unei astfel de influențe a amenințat mediul. poluare, cu toate consecințele care decurg”.

Luarea în considerare a problemelor legate de problema protecției mediului necesită clarificarea conceptului " mediu inconjurator„. Acest termen înseamnă întreaga noastră planetă plus învelișul subțire al vieții – biosfera, plus spaţiu care ne înconjoară și ne afectează. Cu toate acestea, de dragul simplității, mediul înseamnă adesea doar biosfera și o parte a planetei noastre - Scoarta terestra. Potrivit lui V.I. Vernadsky, biosfera este „regiunea existenței materiei vii”. Materia vie este totalitatea tuturor organismelor vii, inclusiv a oamenilor.

Ecologia ca știință despre relațiile organismelor între ele, precum și între organisme și mediul lor, acordă o atenție deosebită studiului acestor sisteme complexe(ecosisteme), care apar în natură pe baza interacțiunii organismelor între ele și a habitatului anorganic. Prin urmare, un ecosistem este o colecție de componente vii și nevii ale naturii care interacționează. Acest concept se aplică unităților de diferite dimensiuni - de la un furnicar (microecosistem) la ocean (macroecosistem). Biosfera în sine este un ecosistem gigant al globului.

Conexiunile dintre componentele ecosistemului iau naștere în primul rând pe baza conexiunilor alimentare și a metodelor de obținere a energiei. Conform metodei de obținere și utilizare a materialelor nutritive și a energiei, toate organismele biosferei sunt împărțite în două grupe puternic diferite: autotrofe și heterotrofe. Autotrofele sunt capabile să sintetizeze substanțe organice din compuși anorganici (, etc.). Din acești compuși săraci în energie, celulele sintetizează glucoză, aminoacizi și apoi compuși organici mai complecși - carbohidrați, proteine etc. Principalii autotrofe de pe Pământ sunt celulele plantelor verzi, precum și unele microorganisme. Heterotrofii nu sunt capabili să sintetizeze substanțe organice din compuși anorganici. Au nevoie de livrare de compuși organici gata preparate. Heterotrofele sunt celulele animalelor, ale oamenilor, ale majorității microorganismelor și ale unor plante (de exemplu, ciuperci și plante verzi care nu conțin clorofilă). În procesul de hrănire, heterotrofei descompun în cele din urmă materia organică în dioxid de carbon, apă și săruri minerale, de exemplu. substanțe adecvate pentru reutilizare de către autotrofi.

Astfel, în natură are loc un ciclu continuu de substanțe: substanțele chimice necesare vieții sunt extrase de către autotrofe din mediul înconjurător și returnate din nou la acesta printr-o serie de heterotrofe. Pentru a realiza acest proces, este necesar un flux constant de energie din exterior. Sursa sa este energia radiantă a Soarelui. Mișcarea materiei cauzată de activitatea organismelor are loc ciclic și poate fi folosită din nou și din nou, în timp ce energia din aceste procese este reprezentată de un flux unidirecțional. Energia Soarelui este transformată doar de organisme în alte forme - chimice, mecanice, termice. În conformitate cu legile termodinamicii, astfel de transformări sunt întotdeauna însoțite de disiparea unei părți a energiei sub formă de căldură. Deși schema generală a ciclului substanțelor este relativ simplă, în condiții naturale reale acest proces îmbracă forme foarte complexe. Nici un singur tip de organism heterotrof nu este capabil să descompună imediat materia organică a plantelor în produse minerale finale (, etc.). Fiecare specie folosește doar o parte din energia conținută în materia organică, ducând descompunerea acesteia la un anumit stadiu. Reziduurile nepotrivite pentru o specie dată, dar încă bogate în energie, sunt folosite de alte organisme. Astfel, în procesul de evoluție, în ecosistem s-au format lanțuri de specii interconectate, extragând succesiv materiale și energie din substanța alimentară inițială. Toate speciile care formează lanțul trofic există pe materia organică generată de plantele verzi.

În total, doar 1% din energia radiantă a Soarelui care cade pe plante este transformată în energia substanțelor organice sintetizate, care poate fi folosită de organismele heterotrofe. Cea mai mare parte a energiei conținute de alimentele vegetale este cheltuită în corpul animal pentru diferite procese vitale și, transformându-se în căldură, este disipată. Mai mult decât atât, doar 10-20% din această energie alimentară merge direct la construcția unei noi substanțe. Pierderile mari de energie utilă predetermină faptul că lanțurile trofice constau dintr-un număr mic de verigi (3-5). Cu alte cuvinte, ca urmare a pierderii de energie, cantitatea de materie organică produsă la fiecare nivel ulterior al lanțurilor trofice scade brusc. Acest model important este numit regula piramidei ecologice iar pe diagramă este reprezentată printr-o piramidă, în care fiecărui nivel ulterior îi corespunde un plan paralel cu baza piramidei. Există diferite categorii de piramide ecologice: piramida numerelor - care reflectă numărul de indivizi la fiecare nivel al lanțului trofic, piramida biomasei - care reflectă cantitatea corespunzătoare de materie organică, piramida energiei - care reflectă cantitatea de energie din alimente.

Orice ecosistem este format din două componente. Una dintre ele este organică, reprezentând un complex de specii care formează un sistem auto-susținut în care are loc circulația substanțelor, care se numește biocenoză, celălalt este o componentă anorganică care dă adăpost biocenozei și se numește bioton:

Ecosistem = bioton + biocenoză.

Alte ecosisteme, precum și influențele geologice, climatice și cosmice în relație cu un anumit sistem ecologic acționează ca forțe externe. Durabilitatea unui ecosistem este întotdeauna legată de dezvoltarea acestuia. Conform vederilor moderne, un ecosistem are tendința de a se dezvolta spre starea sa stabilă - un ecosistem matur. Această schimbare se numește succesiune. Stadiile incipiente ale succesiunii sunt caracterizate de o diversitate scăzută a speciilor și o biomasă scăzută. Ecosistem în stadiul inițial dezvoltarea este foarte sensibilă la perturbări, iar un impact puternic asupra fluxului principal de energie o poate distruge. În ecosistemele mature, flora și fauna cresc. În acest caz, deteriorarea unei componente nu poate avea un impact puternic asupra întregului ecosistem. Prin urmare, ecosistemul matur are grad înalt durabilitate.

După cum sa menționat mai sus, influențele geologice, climatice, hidrogeologice și cosmice în relație cu un anumit sistem ecologic acționează ca forțe externe. Printre forțele externe care influențează ecosistemele, influența umană ocupă un loc aparte. Legile biologice ale structurii, funcționării și dezvoltării ecosistemelor naturale sunt asociate numai cu acele organisme care sunt componentele lor necesare. În acest sens, o persoană, atât din punct de vedere social (personalitate), cât și din punct de vedere biologic (organism), nu face parte din ecosistemele naturale. Acest lucru rezultă cel puțin din faptul că orice ecosistem natural în apariția și dezvoltarea sa se poate descurca fără oameni. Omul nu este element necesar acest sistem. În plus, apariția și existența organismelor este determinată doar de legile generale ale ecosistemului, în timp ce omul este generat de societate și există în societate. Omul ca individ și ca ființă biologică este o componentă a unui sistem special - societatea umana, care are legi economice în schimbare istorică pentru distribuirea alimentelor și alte condiții ale existenței sale. În același timp, o persoană primește elementele necesare vieții, cum ar fi aerul și apa, din exterior, deoarece societatea umană este sistem deschis, în care energia și materia vin din exterior. Astfel, o persoană este un „element extern” și nu poate intra în conexiuni biologice permanente cu elemente ale ecosistemelor naturale. Pe de altă parte, acționând ca o forță externă, o persoană exercită influență mare asupra ecosistemelor. În acest sens, este necesar să se sublinieze posibilitatea existenței a două tipuri de ecosisteme: naturale (naturale) și artificiale. Dezvoltare (succesiune) ecosistemelor naturale respectă legile evoluției sau legile influențelor cosmice (constanță sau catastrofe). Ecosisteme artificiale- acestea sunt colecții de organisme vii și plante care trăiesc în condițiile pe care omul le-a creat cu munca și cu gândul său. Puterea influenței umane asupra naturii se manifestă tocmai în ecosistemele artificiale, care astăzi acoperă cea mai mare parte a biosferei Pământului.

Intervenția ecologică umană a avut loc, evident, întotdeauna. Toată activitatea umană anterioară poate fi considerată ca un proces de subordonare a multor sau chiar a tuturor sistemelor ecologice, a tuturor biocenozelor nevoilor umane. Intervenția umană nu a putut decât să afecteze echilibrul ecologic. Mai mult om străvechi Arzând pădurile, a dat peste cap echilibrul ecologic, dar a făcut-o încet și la scară relativ mică. O astfel de intervenție a fost de natură mai locală și nu a provocat consecințe globale. Cu alte cuvinte, activitatea umană din acea vreme a avut loc în condiții apropiate de echilibru. Cu toate acestea, acum impactul uman asupra naturii, datorită dezvoltării științei, ingineriei și tehnologiei, a luat o asemenea amploare încât perturbarea echilibrului ecologic a devenit amenințătoare la scară globală. Dacă procesul de influență umană asupra ecosistemelor nu a fost spontan și, uneori, chiar prădător, atunci întrebarea de criza ecologica nu ar fi atât de ascuțit. Între timp, activitatea umană de astăzi a devenit atât de proporțională cu forțele puternice ale naturii, încât natura însăși nu mai este capabilă să facă față sarcinilor pe care le experimentează.

Astfel, esența principală a problemei protecției mediului este că umanitatea, datorită acesteia activitatea muncii s-a transformat într-o forță de formare a naturii atât de puternică, încât influența sa a început să se manifeste mult mai repede decât influența evoluției naturale a biosferei.

Deși termenul „protecție a mediului” este foarte comun astăzi, încă nu reflectă strict esența problemei. Fiziologul I.M. Sechenov a subliniat odată că un organism viu nu poate exista fără interacțiune cu mediul. Din acest punct de vedere, termenul „management de mediu” pare a fi mai strict. În general, problema utilizării raționale a mediului constă în căutarea unor mecanisme care să asigure funcționarea normală a biosferei.

ÎNTREBĂRI DE CONTROL

1. Definiți conceptul de „mediu”.

2. Care este esența principală a problemei protecției mediului?

3. Enumeraţi diferitele aspecte ale problemei de mediu.

4. Definiți termenul „ecologie chimică”.

5. Enumerați principalele geosfere ale planetei noastre.

6. Precizaţi factorii care determină superioare şi limite inferioare biosferă.

7. Enumerați elementele biofile.

8. Comentează impactul activităților umane asupra ciclului natural al transformărilor carbonului.

9. Ce poți spune despre mecanismul fotosintezei?

10. Dați o diagramă a procesului de respirație.

11. Dați o diagramă a proceselor de fermentație.