Антропогенное воздействие на биосферу. Химическое загрязнение окружающей среды. «Зелёная» химия

1.

Антропогенное воздействие на
биосферу. Химическое загрязнение
окружающей среды. «Зелёная»
химия

2.

Интенсивное развитие в ХХ в. химической, металлургической промышленности и
транспорта привело к резкому возрастанию количества выбросов вредных веществ в
окружающую среду, т. е. к загрязнению окружающей среды вредными веществами.
Окисление лигнина — лишь один из способов образования диоксинов. В больших
количествах они образуются и при сжигании полихлорбифенилов — веществ,
которые в течение десятилетий применялись как изоляционные материалы. Высокая
летучесть и низкая реакционная способность диоксинов привели к тому,
что эти вещества обнаружены не только в воде, почве, воздухе, но и в грудном
молоке, которым вскармливают младенцев. Основные виды загрязнителей
окружающей среды представлены в таблице.

3.

4.

5.

6.

Сжигание твёрдого топлива приводит к возрастанию содержания в атмосфере
оксидов углерода(IV) и серы(IV). Попавший в атмосферу углекислый газ остаётся
в ней в среднем 3 года. За это время он повсеместно распространяется по всей
поверхности земли. При нагревании земной поверхности солнечными лучами
часть тепла в виде инфракрасного излучения выделяется обратно в
окружающую среду. Обладая способностью поглощать инфракрасные лучи,
содержащийся в атмосфере углекислый газ тем самым препятствует рассеянию
теплового излучения Земли. Это явление, называемое парниковым эффектом,
приводит к повышению температуры земной поверхности. Оно неизбежно
связано с расплавлением ледяных шапок на полюсах и риском затопления некоторых низменных территорий. Сернистый газ, подобно углекислому, также
ответствен за парниковый эффект, но, помимо этого, оказывает и прямое
токсическое действие. Под действием озона и водяного пара он окисляется до
серной кислоты. Процесс происходит через образование активных
свободных радикалов:

7.

Образующийся аэрозоль серной кислоты сохраняется в атмосфере в течение
нескольких суток, а затем выпадает вместе с дождями. Всё это приводит к увеличению
кислотности осадков, рН дождевой воды становится ниже 5,6 — значения,
обусловленного взаимодействием с водой растворённого в ней углекислого газа. На
кислотность осадков влияют и оксиды азота, образующиеся при взаимодействии
кислорода с азотом воздуха во время грозы и в автомобильных двигателях:
Особенно высока концентрация оксидов азота вблизи автотрасс.
Мельчайшие капли кислот способны образовывать и устойчивые туманы. Особенно
знамениты лондонские туманы, плотно окутывавшие город в первой половине XX в.
Их назвали смогом (от англ. smoke — дым и fog — туман). В смоге, помимо капель
жидкости, присутствуют и твёрдые частицы угольной сажи, образующие устойчивый
аэрозоль. Поверхность таких частиц активно адсорбирует вредные вещества —
соединения тяжёлых металлов, диоксины.

8.

Загрязнение окружающей среды:
а — изменение pH дождевой воды в Москве в 2002 г. по месяцам;
б — смог в Лондоне в перво й половине XX в.

9.

Под действием кислотных дождей разрушаются многие строительные материалы
— мрамор, известняк, различные силикаты. При рН ниже 4,5 из кристаллической
решётки начинают вымываться и ионы алюминия. Например, полевой шпат и
слюда, входящие в состав гранита, разрушаются до гидроксида алюминия и
кремниевой кислоты:
Ещё быстрее под действием кислотных выбросов разрушаются металлы.
Возникает вопрос: как бороться с загрязнением окружающей среды? Здесь
возможен целый комплекс мер — это и установка на автотранспорте
катализаторов полного сгорания топлива, и более тщательная очистка топлива
от соединений серы (обессеривание нефти). Для поглощения пыли на заводах
устанавливают пылесборники, с принципами действия некоторых из них вы
познакомились при изучении производства серной кислоты. Для поглощения пыли
вблизи автотрасс высаживают деревья и кустарники.

10.

Химики озабочены не только тем, как получить тот или иной продукт, но и тем, что с
ним будет потом, после того, как нужда в нём исчезнет. Хорошие «зелёные»
продукты не накапливаются в окружающей среде, а постепенно разлагаются под
действием воды, света или микроорганизмов до безопасных веществ. Особенно
полезны биоразлагаемые продукты, к числу которых относятся поликарбонаты.
Один из принципов «зелёной» химии связан с безопасностью химических
производств. Вещества и процессы следует выбирать так, чтобы минимизировать
вероятность несчастных случаев — утечек, взрывов и пожаров. Многие помнят
трагедию в городе Бхопал (Индия), где в результате аварии произошёл выброс
метилизоцианата CH3NCO, для производства которого используют отравляющее
вещество фосген COCl2 . Позже был создан намного более безопасный способ
синтеза метилизоцианата без использования фосгена.