Урок 30   Роль химии в обеспечении  экологической, энергетической и  пищевой безопасности

https://ya.ru/video/preview/3248645813414466553  видео к уроку

Роль химии в обеспечении энергетической, экологической и пищевой безопасности:

1. Энергетическая безопасность обеспечивается разработкой альтернативных видов топлива и химических источников энергии.
2. Экологическая безопасность обеспечивается разработкой малоотходных технологий, комплексной переработкой сырья, использованием вторичного сырья, разработкой способов улавливания вредных выбросов в атмосферу, очистки промышленных стоков, возвратом ценных компонентов в производство.
3. Пищевая безопасность обеспечивается повышением урожайности растений за счёт использования минеральных и органических удобрений, комплексных подкормок, разработки эффективных пестицидов для борьбы с вредителями, болезнями растений, сорняками, безопасных для человека, разработки новых технологий производства и хранения продуктов питания.

 фрагмент из книги Дж. Дарелла «Поймайте мне колобуса»

« Наш мир так же сложен и так же уязвим, как паутина. Коснёшься одной паутинки, и дрогнут все остальные. А мы не просто касаемся паутины – мы оставляем в ней зияющие дыры, ведём, можно сказать, биологическую борьбу против окружающей среды. Без нужды сводим леса, создаём очаги пыльных бурь и ветровой эрозии, изменяя тем самым климат. Засоряем реки промышленными отходами, загрязняем моря и океаны, атмосферу; с нашей близорукостью, нашей алчностью мы в ближайшие полвека, а то и раньше станем виновниками того, что на Земле будет просто невыносимо жить»

Прочитать отрывок из книги Р. Карсон «Безмолвная весна»

«В округе стала распространяться какая-то загадочная болезнь, чьё чумное дыхание начало преображать всё вокруг. Над городом словно тяготело какое-то проклятие: загадочные болезни уносило кур, коровы и овцы чахли и гибли. На всё легла тень смерти… Царила необычная тишина. Куда исчезли птицы? Деревья на улицах пожелтели и завяли… В водосточных желобках, в канавах и между черепицами крыш можно было местами найти крупицы какого-то белого порошка, он, словно снег, запорошил несколько недель назад крыши и траву, поля и реки.» Эту главу, мрачную фантазию, Карсон закончила словами: «Такого города в действительности не существует»

Но не прошло и 15 лет, как он появился. Это случилось 10 июля 1976г. В одном из городов Италии произошёл взрыв на химическом заводе, о котором большинство работающих знали только то, что здесь делают сырьё для производства дезодорантов. Из котла вырвалось облако дыма, вскоре покрывшего окрестности предприятия, словно белой вуалью. Это бал один из самых страшных ядов, какие только известны химикам. Его научное название – 2,3,7,8-тетрахлордибензодиоксин (ТХДД). Это вещество в 67 раз ядовитее цианистого калия и в 500 раз – стрихнина. Вы можете представить к каким последствиям привела эта авария.

Список катастроф можно было бы продолжить.

Мы живём в биосфере Земли. Биосфера – особая оболочка Земли, представляющая собой совокупность живых организмов, её образующих.

Биосфера не только среда, но одновременно и продукт жизни. Это подтверждает взаимосвязь живого и неживого в биосфере. Рассмотрение экологических проблем требует интеграции научных знаний химии и биологии, геофизики, географии, социологии и других дисциплин.

Химия не остаётся безучастной к биосфере. Продуктами химических производств и другой антропогенной деятельности загрязняются и очищаются разные её компоненты. Познанием и решением этих проблем занимается химическая экология.

Химическая экология – изучает характер последствий химического воздействия на окружающую среду; химические механизмы взаимодействия различных компонентов биосферы; степень влияния отдельных видов антропогенного воздействия на живую природу в целях установления допустимых уровней нагрузки по этим видам; способы и средства улучшения состояния окружающей среды.

Проблемы химической экологии

Химическая экология – непосредственно связана с производственной деятельностью человека. Затраты на переработку и обезвреживание отходов составляют 8-10% от стоимости производств основной продукции и неуклонно возрастает.

Химико-экологические проблемы и охрана атмосферы.

• Образование смога
• Загрязнение атмосферы токсикантами
• Кислотные дожди
• Разрушение озонового слоя
• Парниковый эффект

Основными источниками загрязнения атмосферы являются:

• Производства по выработки электроэнергии
• Производства неорганических веществ и металлургии; промышленный органический синтез
• Транспорт
• Коммунально-бытовой сектор
• Сельское хозяйство

Ежегодно выбрасывается в атмосферу 2,3 млрд тонн вредных примесей:

CO (48,5%), NO, NO₂ (15%), SO₂ (14,5%),твёрдые частицы (13б6%), углеводороды (8%). Доля промышленных выбросов составляет 14%, транспортных 44%, тепловых 20%, продуктов сжигания мусора 5%, отходов сельского хозяйства и других источников 17%.

Химико-экологические проблемы и охрана гидросферы.

Гидросфера занимает ¾ поверхности Земли.

Основными источниками загрязнения гидросферы являются:

• Сточные воды
• Нефть и нефтепродукты

Химико-экологические проблемы и охрана литосферы

• Нерациональное использование минеральных природных ресурсов
• Захоронение отходов
• Отравление почвы химическими средствами защиты растений
• Нерациональное использование минеральных удобрений

Экологические проблемы и здоровье человека

• Синтетические материалы
• Накопление отходов
• Энергетические объекты
• Химические вещества и лекарственные средства

В целях сокращения выбросов химических веществ к промышленным предприятиям предъявляются следующие требования:

• Проектировать любое производство так, чтобы выбросы были заведомо минимальны;
• Строго соблюдать технологические режимы производства
• Внедрять непрерывные технологические процессы и замкнутый круг производства, оборотное водо- и энергопотребление;
• Предотвращать аварии (например, планово – профилактический ремонт);
• Бороться с потерями при транспортировке, с выделением промышленных газов в атмосферу;
• Применять систему очистки сточных вод для борьбы с загрязнением;
• Проводить обязательную переработку и утилизацию отходов, вторичное использование отходов

Наша с вами задача – моделирование некоторых загрязнений и их устранение.

Работают три группы исследователей –инженеры-экологи, биохимики и аналитики.

последние 100 лет в атмосферу выделено около 400 млд. т оксида углерода (IУ); его концентрация в атмосфере возросла на 18%. За год в атмосферу выбрасывается более 200 млн. т оксида углерода (II), более 50 млн. т оксидов азота. За 8 часов полёта авиалайнера потребляется 50- 70т. кислорода, т.е. количество, которое вырабатывается за то же время 25-50 тыс. га леса.

В больших городах основным поставщиком СО с атмосферу является автомобильный транспорт.

Подсчитано, что в высокоразвитых странах на хозяйственные нужды человек тратит ещё на 10-16% больше кислорода, чем его возникает в результате фотосинтеза растений, в крупных городах возникает дефицит 0₂.

Каждый год от загрязнения гибнет, например, во Франции около 400 деревьев, 30 тыс. травянистых растений, 8 тыс. молодняка, 800 взрослых животных (диких и домашних), размножение снижается на 35%.

За полтора месяца плавания экипажем 46 человек за борт выброшено 5000 пустых консервных банок, 320 картонных коробок, 5 бочек и не поддающаяся никакому подсчёту масса пищевых и других отходов.

В мире на протяжении года с продуктами сгорания выбрасывается в атмосферу больше, чем 300 млн. т оксидов углерода, 50 млн. т углеводородов, 50 млн. т оксидов азота, 150 млн. т оксидов серы, 350 тыс. т соединений свинца.

Стены Лувра в нынешнее время разрушаются на 13 мм в год, это значит в 100 раз быстрей, чем в начале ХХ века.

В апреле 2005 г. в Севастополе на конференции по Чёрному морю стало известно, что на 78% сократились колонии мидий, на 90% устриц, почти исчезли скумбрия, пеламида, луфарь и в сто раз стало меньше кефали.

Природа как бы попятилась к простейшим — в 1000 раз больше стало в воде ноктилюки, планктона, засорившего Чёрное море.

Выделили основные проблемы:

• высокий уровень загрязнения атмосферного воздуха вследствие неконтролируемых промышленных выбросов.
• наши реки и водохранилища по составу химических веществ в недалёком будущем могут превратиться в демонстрационную таблицу элементов Д.И. Менделеева;
• нарушение равновесия в верхних зонах литосферы из-за проведения горных работ, промышленных и городских застроек привело к активации неблагоприятных физико-географических процессов;
• существенно изменилось качество грунтов, снизилось их плодородие, увеличилось загрязнение;
• наибольшего вреда природной среде принесла катастрофа на Чернобыльской АЭС, которая нарушила экологическое равновесие, что вызвало болезни и смерти людей.

Основными загрязнителями атмосферы являются предприятия таких отраслей:

• металлургическая -30,7%
• электроэнергетика -28,9%
• угольная -17,2%
• нефтехимическая -5%

Кроме промышленных предприятий атмосферу загрязняет ещё и автотранспорт.

По данным Центра наблюдений за состоянием окружающей среды, ежегодно на каждого россиянина приходится более чем 200 кг загрязнителей атмосферного воздуха.

Кроме того, значительная часть населения страны употребляет некачественную питьевую воду. Последние аварии на предприятиях привели к гибели рыбы. Реки несут отравленные воды в моря, побережья которых являются важными рекреационными зонами.

Жить можно, дышать сложно.

В большинстве городов воздух насыщен не столько ароматами, сколько смрадом выхлопных газов оксида азота, окиси углерода, сажи, сернистого ангидрида, бенз(а)пирена — канцерогена первого класса опасности!

До сих пор остаются не установленными причины массового заболевания токсикорденией. Медики предполагают в данной ситуации воздействие химических факторов. Загрязнение окружающей среды привело к возникновению новых острых и хронических болезней. Чем больше появляются новых ксеноиботиков (чужеродных для организма человека веществ), тем чаще возникает новые заболевания. Миру уже известна группа “японских” экологических болезней, стимулами которых стали метилртуть (болезнь Минамата), двуокись серы (Иоккаитская астма), соединения кадмия (болезнь итай-итай), полихлолированные фенилы (болезнь ЮШО).

Химические болезни — новая огромная группа заболеваний многие, из которых еще неизвестны. Любые ксенобиотики, попадая в организм, могут включаться в обмен веществ и проводить к более или менее тяжёлым последствиям.

Экологическая патология человека может быть, во-первых, явная, и, во-вторых, скрытая (когда воздействуют минимальные дозы каких либо химических элементов или их соединений, которые, накапливаясь в организме, вызывают определенную реакцию, но заболевания еще нет). Иными словами, есть явно выраженная химическая болезнь и химическая патология, которая развивается у многих в связи с резкой химизацией окружающей среды, продуктов питания, профессиональных и бытовых воздействий.

По статистическим данным, ежегодно в мире вырабатывается несколько тысяч новых химических соединений, которые могут негативно воздействовать на здоровье человека.

 Загрязнение атмосферного воздуха и гранично-допустимые концентрации вредных веществ в воздухе.

Пробуждение экологического сознания неразрывно связано с осознанием человеком своей роли на Земле.

В условиях технического прогресса, создав и используя мощную техническую базу, человек получил власть над природой, но не приобрёл чувства ответственности. Техногенное господство человека на планете привело к возникновению экологического кризиса. Но антропогенный фактор среды способен не только разрушать, но и восстанавливать целостность биосферы. Для этого общество и каждый человек должны обладать экологическим сознанием и экологическим мышлением. Первое включает экологические знания, умения и стремление их применять. Второе – глубокое, научное обоснованное понимание взаимного влияние человека и окружающей его среды, способствовать анализировать факты, выявлять причинно-следственные связи и принимать соответствующие решения.

Экологическое явление должно стать основой рационального природопользования. Но оно должно не быть тормозом прогрессу, а постоянно сопутствовать решению народнохозяйственных проблем как определяющий фактор.

Сегодня установлены жёсткие нормы предельно допустимых концентраций (ПДК) вредных веществ в воде и воздухе. На многих заводах введена должность инженер по охране окружающей среды.

Химическая промышленность занимает четвёртое место среди отраслей, загрязняющих окружающую среду, т.е.:

1. Топливная энергетика.
2. Цветная и чёрная металлургия.
3. Автомобильный транспорт.

В тоже время без продукции химических предприятий невозможно осуществить природоохранные мероприятия