Химия и проблемы охраны окружающей среды. Химия и проблемы охраны окружающей среды — Гипермаркет знаний
Живой оболочке Земли - серьезный урон, нарушив сложившееся за времн существования планеты экологическое равновесие. Загрязнение окружающей среды в нашем сознании связывается в первую очередь с отравлением воды, воздуха, земли, которое может непосредственно влиять на здоровье и самочувствие человека. Однако химическое загрязнение чревато и косвенными эффектами. Например, большие выбросы углекислого газа сказываются на климате, что, в свою очередь, отражается на производстве продуктов питания; изменение концентраций биогенных элементов (азота, серы, фосфора, кшшя к др.) приводит к гибели одних популяций и бурному размножению других.
Химическое загрязнение окружающей среды обусловлено следующими факторами:
1) повышением концентрации биогенных элементов из-за канализационных сбросов и стока с полей удобрении, вызывающих бурное развитие водорослей и нарушение баланса в существующих экосистемах;
2) отравлением воды, почвы и воздуха отходами химических производств;
3) воздействием на воду и почву продуктов сжигания топлива, снижающих качество воздуха и вызывающих кислотные дожди;
4) потенциальным заражением воздуха , воды и почвы радиоактивными отходами, образующимися при производстве ядерного оружия и атомной энергии;
5(выбросами углекислого газя и химических веществ, снижающих содержание озона, что может привести к изменению климата или образованию озоновых дыр.
Загрязнение минеральными веществами:
1) соединениями металлов (высокотоксичными - свинцом, ртутью, редкоземельными - кадмием, селеном, литием и др.), в результате чего при превышении предельно допустимой концентрации (ПДК) у людей поражаются органы слуха, зрения, нервная система, возможны случаи паралича и рождения детей с различными физическими и психическими аномалиями;
2) минеральными удобрениями, в результате попадания которых в водоемы наблюдается эвтрофикация, то есть неумеренное разрастание водной растительности (водоем со зловонной зеленой жижей вы, очевидно, видели не раз).
Загрязнение органическими веществами промышленного происхождения, входящими в состав стоков химической, нефтехимической, целлюлозно-бумажной и других видов промышленности. Среди таких веществ встречаются фенол, диоксин, CMC.
Загрязнение нефтью и ее производными. Одна тонна нефти, растекаясь по водной поверхности, способна занять площадь в 12 км2, а 1 л нефти может сделать непригодным к употреблению 1 млн л воды, то есть столько ее, сколько бы хватило для семьи из 4 человек в течение 20 лет. Нефтяная пленка представляет собой преграду для газообмена между водой и атмосферой. Она препятствует поглощению водой кислорода и углекислого газа, вызывая гибель планктона. Эта пленка представляет собой большую опасность для морских птиц и животных. Оперение птиц, вымазанное нефтью, теряет свои водонепроницаемые свойства, что приводит к их гибели.
Органические вещества биологического происхождения содержатся в бытовых и животноводческих стоках. Попадая в водоемы, эти стоки делают воду непригодной для питья, вызывают гибель рыбы, являются причиной эвтрофикации.
Пестициды. как и тяжелые металлы , двигаясь по трофической цепи: фитопланктон - зоопланктон - мелкие рыбы - крупные рыбы, достигают в теле последних такой концентрации, которые могут быть смертельными для человека.
Кардинальным решением проблемы борьбы с загрязнением водной среды (гидросферы) был бы полный переход на безопасные технологии, при которых исключался бы сброс каких-либо стоков, а также разработка технологий с минимальным потреблением воды. Но разработка и внедрение малоотходных технологий - дорогостоящи и сложны, поэтому первоочередное значение приобретает процесс очистки сточных вод, включающий:
1) очистку и обеззараживание бытовых и животноводческих стоков:
2) орчистку стоков от последствий обслуживания автотранспорта и сельскохозяйственной техники:
3) очистку стоков, содержащих нефтепродукты.
Перспективны способы очистки воды от нефтепродуктов с помощью микроорганизмов и растений. Известны микроорганизмы, способные питаться углеводородами. Эксперименты, проведенпые с использованием грибков Candido UpoUtica, показали, что небольшие водоемы могут быть очищены от нефти за 5-в дней.
Охрана земельных ресурсов
О роли почвы - тонкой пленки, покрывающей часть суши, толщина которой колеблется от 1,5-2см до 2 м, подробно рассказано в параграфе «Химия и сельское хозяйство». Здесь же мы рассмотрим факторы, понижающие почвенное плодородие, и факторы, вызывающие загрязнение земельных угодий.
Эрозия (от лат. erodere - разъедание) понижает плодородие почвы. Это явление, которое принесло и приносит человечеству страшные беды. На образование плодородного слон почвы уходят тысячелетня, уничтожен он может быть за 15- 20 лет, а при сильных ураганах и ливнях - за несколько дней или часов. Существуют два основных вида эрозии - водная и ветровая. Борьба с ними включает комплекс мероприятий:
Лесонасаждение;
агротехнические приемы, например создание долголетних культурных пастбищ, снегозадержание, внесение органических (но не минеральных) удобрений;
Почвозащитная система земледелия, заключающаяся в безотвальной вспашке и оставлении стерни на поверхности почвы;
создание и внедрение почвозащитного земледелия, препятствующего технической эрозии, которая возникает как результат непосредственного разрушения слоя почиы техническими средствами, в основном колесами и гусеницами машин;
недопущение загрязнения почвы остатками строительных деталей (панелей, блоков, кирпичей, золы, шлака), нефтью и нефтепродуктами, веществами, попадающими в иочьу из атмосферы (соединени I м 1 свинца, мышьяка, ртути, меди и т. д.);
правильное применение удобрений и пестицидов. Около 20%, а иногда и все 50% удобрений не усваиваются растениями и остаются в почве тяжелым грузом для ее биоценоза. Пестициды могут попасть в почву и нарушить сложившиеся в ней трофические связи.
В наши дни проблема охраны окружающей среды чрезвычайно возросла в связи со значительным, а очень часто и катастрофическим воздействием хозяйственной деятельности человека на природу.
Производственная деятельность человека нанесла биосфере - живой оболочке Земли - серьезный урон, нарушив сложившееся за время существования планеты экологическое равновесие. Загрязнение окружающей среды в нашем сознании связывается в первую очередь с отравлением воды, воздуха, земли, которое может непосредственно влиять на здоровье и самочувствие человека.
Однако химическое загрязнение чревато и косвенными эффектами. Например, большие выбросы углекислого газа сказываются на климате, что, в свою очередь, отражается на производстве продуктов питания; изменение концентраций биогенных элементов (азота, серы, фосфора, калия и др.) приводит к гибели одних популяций и бурному размножению других.
Основные типы загрязнения и их важнейшие источники иллюстрирует рисунок 52.
Рис. 52.
Загрязнение воды и воздуха
Химическое загрязнение окружающей среды обусловлено следующими факторами:
- повышением концентрации биогенных элементов из-за канализационных сбросов и стока с полей удобрений, вызывающих бурное развитие водорослей и нарушение баланса в существующих экосистемах;
- отравлением воды, почвы и воздуха отходами химических производств;
- воздействием на воду и почву продуктов сжигания топлива, снижающих качество воздуха и вызывающих кислотные дожди;
- потенциальным заражением воздуха, воды и почвы радиоактивными отходами, образующимися при производстве ядерного оружия и атомной энергии;
- выбросами углекислого газа и химических веществ, снижающих содержание озона, что может привести к изменению климата или образованию «озоновых дыр».
Охрана атмосферы от химического загрязнения
Как вы уже знаете, атмосферный воздух представляет собой смесь газов, содержащую (по объему) 78,09% азота N 2 , 20,95% кислорода O 2 , 0,93% аргона Аr, 0,03% углекислого газа СO 2 .
В процессе развития жизни на Земле все живые организмы, в том числе и человек, приспособились именно к такому составу атмосферы и очень чутко реагируют на его изменения.
Особое значение имеет кислород как главный компонент биологического окисления. Для поддержания обмена веществ требуется непрерывная доставка кислорода в ткани и клетки. Атмосферный азот служит источником веществ, необходимых для питания растений, а углекислый газ - для осуществления процесса фотосинтеза.
Атмосфера оказывает не только прямое влияние на живые организмы, но и косвенное, поскольку от нее зависит характер солнечной радиации, достигающей поверхности Земли, климат и другие факторы, регулирующие существование биосферы.
Атмосфера - регуляторный механизм биосферы
Атмосфера является одной из главных частей механизма, регулирующего круговорот воды, кислорода, азота, углерода. Значение атмосферы состоит в том, что она служит экраном, защищающим жизнь на Земле от губительных воздействий из космоса. Через атмосферу проникают солнечные лучи - источник жизни. Атмосфера прозрачна для электромагнитного излучения в диапазоне длин волн от 0,3 до 0,52 нм, в которых заключено 82% всей энергии солнечных лучей, а также для радиоволн с длиной от 1 мм до 30 м. Жесткое коротковолновое излучение - рентгеновские и γ-лучи - поглощается всей толщей атмосферы и не доходит до поверхности Земли.
Особое значение имеет атмосферный озон O 3 , интенсивно поглощающий коротковолновые ультрафиолетовые лучи с длиной волны менее 0,29 нм. Таким образом, атмосфера защищает жизнь на Земле от коротковолновых лучей. Вместе с тем она пропускает инфракрасное излучение солнца, но благодаря содержащимся в ней озону, углекислому газу и водяному пару непрозрачна для инфракрасного излучения Земли. Если бы эти газы не содержались в атмосфере, Земля превратилась бы в безжизненный шар, средняя температура на поверхности которого была бы -23 °С, в то время когда она фактически равна +14,8 °С. Жизнь в той форме, в которой она существует на Земле, возможна лишь при наличии атмосферы со всеми ее физическими и химическими свойствами.
Естественное загрязнение атмосферы можно рассматривать как фактор, способствующий ее регуляторной функции. Поэтому сам термин «загрязнение» здесь является в какой-то мере условным. В атмосферу попадают газы, выделяющиеся в результате горения лесов, извержения вулканов, биохимических реакций. Особое значение имеет естественная атмосферная пыль. Она образуется при выветривании горных пород, эрозии почв, лесных и торфяных пожарах. В атмосфере она создает ядра конденсации, без которых было бы невозможно образование осадков: снега, дождя.
Искусственное (антропогенное) загрязнение может быть связано с попаданием в атмосферу:
- твердых частиц (цементная и резиновая автомобильная пыль, пыль горно-металлургических предприятий и т. д.);
- газообразных веществ (углекислый и угарный газы, оксиды азота и серы, метан и аммиак, углеводороды и другие летучие соединения - бензин, растворители и т. д.);
- радиоактивных веществ, поступающих в воздух в результате взрывов атомных и ядерных бомб, аварий на атомных электростанциях, добычи урана и использования радиоактивных веществ в различных технологических процессах;
- свинца и других тяжелых металлов.
Охрана атмосферы от химического загрязнения
Атмосфера оказывает не только прямое влияние на живые организмы, но и косвенное, поскольку от нее зависит характер солнечной радиации, достигающей поверхности Земли, климат и другие факторы, регулирующие существование биосферы.
Атмосфера- регулярный механизм биосферы
Естественное загрязнение – фактор, способствующий ее регуляторной функции. В атмосферу попадают газы, выделяющиеся в результате горения лесов, извержения вулканов, биохимических реакций.
Искусственное загрязнение может связано с попаданием в атмосферу:
1)твердых частиц
2)газообразных веществ
3)радиоактивных веществ
4)свинца и др. тяжелых металлов
Изменение свойств атмосферы в результате загрязнения
Искусственное загрязнение оказывает и прямое, и косвенное воздействие на живые организмы. Прямое токсическое действие на организмы оказывают, например, оксиды серы и азота. Так же загрязнение оказывает косвенное воздействие на атмосферу, изменяя ее свойства. Озоновый экран разрушается оксидами азота, соединениями хлора и фтора, попадающими в атмосферу в результате распада фреонов.
Чтобы минимизировать загрязнения атмосферы, необходимо:
- производить очистку атмосферы от твердых и газообразных загрязняющих веществ с помощью электрофильтров, жидких и твердых поглотителей, циклонов;
- использовать экологически чистые виды энергии;
- применять малоотходные и безотходные технологии
- добиваться уменьшения токсичности автомобильных выхлопных газов путем совершенствования конструкции двигателей и применения катализаторов, а так же совершенствовать существующие и создавать новые электромобили и двигатели, работающие на водородном топливе
Охрана водных ресурсов
Загрязнения:
- твердыми частицами
- минеральными веществами(соединение металлов, минеральные удобрения)
- органическими веществами промышленного происхождения
- нефтью и ее производными
- органические вещества биологического происхождения
- пестициды
Процесс очистки сточных вод, включает:
- очистку и обеззараживание бытовых и животноводческих стоков;
- очистку стоков от последствий обслуживания автотранспорта и сельскохозяйственной техники;
- очистку стоков, содержащих нефтепродукты.
Охрана земельных ресурсов
- комплекс мероприятий борьбы против эрозии:
- лесонасаждение
- агротехнические приемы
- почвозащитная система земледелия
- создание и внедрение почвозащитного земледелия
- недопущение загрязнения почвы
- правильное применение удобрений и пестицидов
ХИМИЯ И ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА Презентацию подготовили: Доценко Анна, Воробьёв Даниил, Кудяков Влад ОПРЕДЕЛЕНИЕ Химия окружающей среды - раздел химии, изучающий химические превращения, происходящие в окружающей природной среде ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ Химия окружающей среды включает в себя более узкие разделы химии, такие, как геохимия, химия почв, гидрохимия, химия атмосферы, химия природных соединений органического происхождения и др. Химия окружающей среды изучает химические процессы во всех оболочках Земли, в том числе в биосфере, изучает миграции и превращения всех химических соединений, в том числе природных и антропогенных загрязнителей. Химия окружающей среды изучает химические процессы в комплексе - источники поступления и миграцию химических веществ в земных оболочках, их трансформацию, стоки из земных оболочек («глобальные циклы»), взаимодействие соединений и элементов между собой; служит основой для разработки и совершенствования методов защиты окружающей среды от загрязнений и т. п. Этот раздел химии тесно связан со многими другими науками, в том числе с экологией, геологией и др. ОЗОНОВЫЙ СЛОЙ Большую роль в защите окружающей среды от химических загрязнений начинает играть международное сотрудничество. В 1970-е в озоновом слое, защищающем нашу планету от опасного действия ультрафиолетового излучения Солнца, было обнаружено снижение концентрации О3. В 1985 многие страны договорились о защите озонового слоя. Обмен информацией и совместные исследования изменений концентрации атмосферного озона продолжаются. ЗАГРЯЗНЕНИЕ НА ПРИМЕРЕ АВТОМОБИЛЯ Автомобиль сжигает огромное количество ценных нефтепродуктов, нанося одновременно ощутимый вред окружающей среде, главным образом атмосфере. Поскольку основная его масса сконцентрирована в крупных и крупнейших городах, воздух не только обедняется кислородом, но и загрязняется вредными компонентами отработавших газов. КАКИЕ МОГУТ БЫТЬ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМЫ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ОКР. СРЕДЫ? Наилучшим решением проблемы загрязнения окружающей среды были бы безотходные производства, не имеющие сточных вод, газовых выбросов и твердых отходов. Однако безотходное производство сегодня и в обозримом будущем принципиально невозможно, для его реализации нужно создать единую для всей планеты циклическую систему потоков вещества и энергии. ЕДИНСТВЕННЫЙ ПУТЬ Пока единственным путем существенного уменьшения загрязнения окружающей среды являются малоотходные технологии. В настоящее время создаются малоотходные производства, в которых выбросы вредных веществ не превышают предельно допустимых концентраций (ПДК), а отходы не приводят к необратимым изменениям природы.
Цели:
- Обучающаяся: обобщить и систематизировать знания о природе, экологии.
- Развивающая: формирование индивидуального экологического сознания.
- Воспитательная: воспитывать требовательность к себе, ответственность за охрану окружающей среды.
Тип урока: Урок–конференция.
Методы обучения: наглядные, словесные, практические.
КМО: Мультимедиа проектор, коллекции нефтепродуктов, экологический вестник, музыкальные композиции: “Прости, Земля”, “Чистые пруды”, задачи, тест.
Межпредметные связи: материаловедение (получение пластмасс, красителей, нефтепромысел, состав и структура углеводородов нефти), техническое обслуживание и ремонт автомобиля, биология, экология, география.
Ход урока
I. Организационный момент (2 мин.).
II. Актуализация опорных знаний (5 мин.).
В наши дни проблема охраны окружающей среды чрезвычайно возросла в связи со значительным, а очень часто и катастрофическим воздействием хозяйственной деятельности человека на природу.
Производственная деятельность человека нанесла биосфере – живой оболочке Земли – серьезный урон, нарушив сложившееся за время существования планеты экологическое равновесие. Загрязнение окружающей среды в нашем сознании связывается в первую очередь с отравлением воды, воздуха, земли, которое может непосредственно влиять на здоровье и самочувствие человека. Однако химическое загрязнение чревато и косвенными эффектами. Например, большие выбросы углекислого газа сказываются на климате, что, в свою очередь, отражается на производстве продуктов питания; изменение концентраций биогенных элементов (азота, серы, фосфора, калия и др.) приводит к гибели одних популяций и бурному размножению других.
Химическое загрязнение окружающей среды обусловлено следующими факторами:
- повышение концентрации биогенных элементов из-за канализационных сбросов и стока с полей удобрений, вызывающих бурное развитие водорослей и нарушение баланса в существующих экосистемах;
- отравлением воды, почвы и воздуха отходами химических производств;
- воздействием на воду и почву продуктов сжигания топлива, снижающих качество воздуха и вызывающих кислотные дожди;
- потенциальным заражением воздуха, воды и почвы радиоактивными отходами, образующимися при производстве ядерного оружия и атомной энергии;
- выбросами углекислого газа и химических веществ, снижающих содержание озона, что может привести к изменению климата или образованию “озоновых дыр”.
III. Доклады обучающихся (50 мин.).
План:
- Охрана атмосферы от химического загрязнения.
- Атмосфера – регуляторный механизм биосферы.
- Омские предприятия, загрязняющие атмосферу (ТЭЦ-5, ЗТУ, ОНПЗ).
- Изменение свойств атмосферы в результате загрязнения.
- Загрязнение водных ресурсов.
- Питьевая вода.
- Экологическое состояние реки Иртыш.
- Рыбы-мутанты.
- Охрана водных ресурсов.
- Экологический мониторинг.
- Загрязнение литосферы.
- Бытовой мусор.
- Охрана земельных ресурсов.
- В Омской пыле вся таблица Д.И.Менделеева.
IV. Закрепление знаний (15 мин.).
Задача № 1: При сгорании в карбюраторе автомобиля 1 кг горючего в воздух попадает 800 г СО (II). Рассчитайте массу и объем СО, образующего при горении 100 кг горючего.
Задача № 2: Установлено, что за вегетационный период дерево имеет 10 кг листьев и может обезвредить без ущерба для себя свыше 500 г. – SO 2 , 250 – Cl 2 , 700 г. – CO 2 . Рассчитайте, какое количество и какую массу газов может обезвредить только одно дерево.
Задача № 3: На НПЗ негерметичное соединение коммуникаций приводит к утечке 1 капли бензина в секунду. Потери за месяц составили 130 л. Сколько составят потери за год? Сколько может проехать автомобиль на потерянном топливе, если расход составляет 15 л на 100 км? Какой вред могут нанести окружающей среде потери нефти и нефтепродуктов?
Задача № 4: После окончания лабораторной работы по химии ваш товарищ вылил использованные реактивы в раковину, а не в специально приготовленную для этих целей емкость. Как вы поступите?
- Выльете свои реактивы туда же, куда и он;
- Объясните ему, почему этого не следует делать;
- Расскажите о его действиях учителю.
Задача № 5: Мальчик разбил градусник в отсутствии родителей. Как ему следует поступить?
- Выбросить остатки градусника в ведро, чтобы не увидели родители;
- Оставить все, как есть, до прихода родителей;
- Вызвать представителей СЭС.
Задача № 6: Как бы вы поступили, если бы, прогуливаясь по берегу водоема, увидели ржавое ведро возле старого кострища:
- Очистили бы берег, выбросив ведро в воду;
- Не обратили бы на него внимания;
- Отнесли бы ведро на ближайшую свалку или закопали бы его в землю.
Задачи № 4–6 оцениваем по нравственно-этическим нормам гражданина России.
V. Рефлексивный этап (5 мин.).
Листочки можно не подписывать, в случае соглашения с утверждением ставят около него знак “+”.
Рефлексивный тест.
VI. Подведение итогов занятия (3 мин.).
Подводим итог занятию. Сообщение отметок обучающимся за работу на занятии.
VII. Домашнее задание.
Подготовка к контрольной работе № 9.