ОСНОВНЫЕ ИСТОЧНИКИ ТЕХНОГЕННОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА

ОСНОВНЫЕ ИСТОЧНИКИ ТЕХНОГЕННОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОЧВЕННОГО
ПОКРОВА
MAIN SOURCES OF TECHNOGENIC POLLUTION OF A SOIL COVER
1
1,2,3
Уральский государственный горный университет
1
1,2,3
Шепель В.Н., 2 Койнова А.А., 3 Камчатов А.А.
Shepel V.N., 2 Koynova A.A., 3 Kamchatov A.A.
The Ural State Mining Univarsity
Содержание
1. Цветная металлургия – ведущая отрасль металлургии России
1.1. Специфика цветной металлургии
1.2. Стадии технологического процесса
1.3. Основные отрасли цветной металлургии
2. Влияние цветной металлургии на окружающую среду
2.1. Загрязнение почв
2.2 Кислотные загрязнения почв, как следствие деятельности цветной
металлургии
3. Химическая промышленность. Виды химической промышленности и
ее отраслевое состояние
3.1. Воздействие на педосферу
4. Легкая промышленность
4.1. Влияние текстильной промышленности
4.2. Пути попадания загрязнений в почву и классификация почвенных
загрязнений
Введение
Антропогенное воздействие оказывает очень большое влияние на
окружающую среду. Отходами хозяйственной деятельности загрязняется все
природные среды - почвенный покров, природные воды, растительный и
животный мир, и сам человек попадает в зону загрязнения.
Актуальность работы обусловлена тем, что наступивший век высоких
темпов всех видов материального производства проблема окружающей
среды приобрела на нашей планете глобальный характер. Состояние
окружающей человека природной среды - одна из актуальнейших
общемировых проблем современности.
Почвенный покров Земли играет решающую роль в обеспечении
человечества продуктами питания и сырьем для жизненно важных отраслей
промышленности. Антропогенное воздействие на почвенный покров с
каждым годом приобретает все более угрожающие масштабы.
Цветная и черная металлургия, тепловое загрязнение, целлюлознобумажное производство, легкая промышленность наносит большой урон
всем геосферам земли.
Целью данной работы является изучение антропогенного воздействия
на почву цветной металлургии, химической и легкой промышленности.
Рассмотреть специфику цветной металлургии и деление ее на отрасли,
выявить особенности сырьевой базы и технологического процесса.
Охарактеризовать основные отрасли химической промышленности,
степень воздействия химической промышленности на педосферу Земли.
Представить основные виды воздействия легкой промышленности на
примере текстильной промышленности.
Оценить экологические последствия загрязнения окружающей среды
от предприятий химической и легкой промышленности.
1. Цветная металлургия – ведущая отрасль металлургии России.
Цветная металлургия занимает ведущее четвертое место (после
топливной, машиностроения и пищевой) в структуре промышленности
России, её доля – 10,1%. (Лаврова С.Б., Каледина Н.В. 2003). Это одна из
самых экспортоориентированных отраслей. Она обладает богатейшей
сырьевой базой. Только в Норильском месторождении сосредоточено 35,8%
мировых запасов никеля, 14,5% кобальта, около 10% меди и 40% запасов
металлов платиновой группы. (Гладкий Ю.Н.1998)
В связи с разнообразием используемого сырья и широким применением
цветных металлов в современной промышленности цветная металлургия
характеризуется сложной структурой.
По физическим свойствам и назначению цветные металлы условно делятся
на группы: основные, к которым относятся:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Тяжелые (медь, свинец, цинк, олово, никель),
Легкие (алюминий, магний, титан, натрий, калий и др.),
Малые (висмут, кадмий, сурьма, мышьяк, кобальт, ртуть);
Легирующие (вольфрам, молибден, тантал, ниобий, ванадий);
Благородные (золото, серебро и платина с платиноидами);
Редкие и рассеянные (цирконий, галлий, индий, таллий, германий, селен
и др.).
1.1. Специфика цветной металлургии
Особенности сырьевой базы цветной металлургии. Цветная металлургия
России выпускает около 70 различных видов металлов. Такой полный набор
производства имеют три страны мира — США, Германия, Япония.
Особенности сырьевой базы цветной металлургии:
крайне низкое в количественном отношении содержание полезных
компонентов в сырье (медные от 1 до 5%, свинцо-цинковые от 1,5 до 5,5%
и т.д.), т.е. для получения 1 т меди требуется переработать не менее 100 т
руды;
исключительная многокомпонентность сырья (например: уральские
колчеданы содержат медь, железо, серу, золото, кадмий, серебро и другие,
в обшей сложности до 30 элементов);
высокая топливоемкость и энергоемкость сырья в процессе его обработки.
Особенностью цветной металлургии является высокая энергоемкость
сырья в процессе его подготовки к металлургическому переделу и
переработке. В связи с этим различают топливоемкие и электроемкие
производства. Высокая топливоемкость характерна, например, для
производства никеля, глинозема из нефелинов, черновой меди. Повышенной
электроемкостью отличается производство алюминия, магния, кальция,
титана и др. В целом по отрасли доля топливно-энергетических затрат
составляет от 10 до 50-65% общих затрат на 1 тонну производимой
продукции. Эта особенность производства обусловливает размещение
отраслей цветной металлургии в регионах, наиболее обеспеченных
электроэнергией (Лахтин Ю.М.1988).
1.2. Стадии технологического процесса
По стадиям технологического процесса она делится на добычу и
обогащение исходного сырья, металлургический передел и обработку
цветных металлов (Т.Г.Морозова, 1995).
Для цветной металлургии характерна организация замкнутых
технологических схем с многократной переработкой промежуточных
продуктов и утилизацией различных отходов. Одновременно расширяются
пределы производственного комбинирования, что дает возможность кроме
цветных металлов получать дополнительную продукцию – серную кислоту,
минеральные удобрения, цемент и др.
Вследствие значительной материалоемкости цветная металлургия
ориентируется главным образом на сырьевые базы. При этом обогащение
непосредственно «привязано» к местам добычи руд цветных и редких
металлов.
Руды цветных металлов отличаются крайне низким содержанием
полезных компонентов. Типичные руды, используемые для производства
меди, свинца, цинка никеля, олова, имеют всего несколько процентов, а
иногда и доли процента основного металла.
Руды цветных и редких металлов по составу многокомпонентные. В
этой связи огромное практическое значение имеет комплексное
использование сырья. Последовательный и глубокий металлургический
передел с неоднократным возвращением в «голову» технологического
процесса промежуточных продуктов и всесторонняя утилизация отходов для
наиболее полного извлечения полезных компонентов обусловливают
широкое развитие внутри цветной металлургии производственного
комбинирования.
Эффективность комбинирования, основанного на комплексной
переработке руд цветных и редких металлов, исключительно велика, если
учитывать, что, во-первых, большинство из сопутствующих элементов не
образует самостоятельных месторождений и может быть получено только
таким путем, а во-вторых, сырьевые базы цветной металлургии часто
расположены в пределах слабо освоенных территорий и поэтому требуются
дополнительные затраты на их промышленную разработку.
Комплексное использование сырья и утилизация производственных отходов
связывают цветную металлургию с другими отраслями тяжелой индустрии.
На этой основе в отдельных районах страны (Север, Урал, Сибирь и др.)
Формируются целые промышленные комплексы.
1.3. Основные отрасли цветной металлургии
Цветная металлургия России выпускает около 70 различных видов
металлов. Такой полный набор производства имеют три страны мира —
США, Германия, Япония.
Особенности сырьевой базы цветной металлургии:
крайне низкое в количественном отношении содержание полезных
компонентов в сырье (медные от 1 до 5%, свинцо-цинковые от 1,5 до 5,5%
и т.д.), т.е. для получения 1 т меди требуется переработать не менее 100 т
руды;
исключительная многокомпонентность сырья (например: уральские
колчеданы содержат медь, железо, серу, золото, кадмий, серебро и другие,
в обшей сложности до 30 элементов);
высокая топливоемкость и энергоемкость сырья в процессе его обработки.
Особенностью цветной металлургии является высокая энергоемкость
сырья в процессе его подготовки к металлургическому переделу и
переработке. В связи с этим различают топливоемкие и электроемкие
производства. Высокая топливоемкость характерна, например, для
производства никеля, глинозема из нефелинов, черновой меди. Повышенной
электроемкостью отличается производство алюминия, магния, кальция,
титана и др. В целом по отрасли доля топливно-энергетических затрат
составляет от 10 до 50-65% общих затрат на 1 тонну производимой
продукции. Эта особенность производства обусловливает размещение
отраслей цветной металлургии в регионах, наиболее обеспеченных
электроэнергией.
Алюминиевая промышленность. Алюминий обладает высокими
конструкционными свойствами, легкостью, достаточной механической
прочностью, высокой тепло- и электропроводностью, что обеспечивает его
применение в машиностроении, строительстве, производстве товаров
народного потребления. Алюминиевые сплавы (дюралюминий, силумин и
др.) по механическим свойствам не уступают высокосортным сталям.
Основным сырьем для производства алюминия являются бокситы, также
используются нефелины и алуниты, являющиеся комплексным сырьем.
Технологический процесс, складывается из двух основных стадий:
производства глинозема и производства металлического алюминия.
Территориально эти процессы во многих случаях разобщены, так как первая
стадия является материалоемкой и тяготеет к источникам сырья, а вторая
ориентируется в своем размещении на источники дешевой энергии.
В России все центры производства металлического алюминия (за
исключением уральских) в той или иной мере удалены от сырья, находясь
вблизи гидроэлектростанций (Волгоград, Волхов, Кандалакша, Нашюицы,
Братск, Шелехов, Красноярск, Саяногорск) и отчасти там, где действуют
крупные энергетические установки на дешевом топливе (Новокузнецк).
Совместное производство глинозема и алюминия осуществляется в
Северо-Западном районе (Волхов) и на Урале (Краснотурьинск и КаменскУральский).
Медеплавильная или медная промышленности. Медь обладает высокой
электропроводностью и ковкостью, находит широкое применение в
машиностроении, особенно в электротехнической промышленности,
сооружении линий электропередачи и связи, а также в производстве сплавов
с другими металлами.
Медная промышленность из-за относительно низкого содержания
концентратов приурочена (исключая рафинирование чернового металла) к
районам, располагающим сырьевыми ресурсами.
Основной тип руд, используемых сейчас в России для производства
меди, медные колчеданы, которые представлены в основном на Урале
(Красноуральское, Ревдинское, Блявинское, Сибайское, Гайское и другие
месторождения). Важным резервом служат медистые песчаники,
сосредоточенные в Восточной Сибири (Удоканское месторождение).
Встречаются также медно-молибденовые руды. В качестве дополнительного
сырья используют медно-никелевые и полиметаллические руды.
Основной район производства меди — Урал, для которого характерно
преобладание металлургического передела над добычей и обогащением.
Поэтому здесь вынуждены использовать привозные (большей частью,
казахстанские) концентраты.
На Урале функционируют предприятия по производству черновой
меди и ее рафинированию. К первым принадлежат Красноуральский,
Кировоградский, Среднеуральский (Ревда), Карабашский и Медногорский
медеплавильные заводы.(В.Г. Курьеров, 1997)
Никель-кобальтовая промышленность. Никель, обладающий высокой
твердостью, является легирующим металлом и используется в качестве
защитного покрытия металлических изделий. Никель входит в состав ценных
сплавов с другими цветными металлами.
Кобальт, добываемый из никелевых руд, используется для получения
кобальтовых сплавов: магнитных, жаропрочных, сверхтвердых,
коррозийностойких.
Никель-кобальтовая промышленность наиболее тесно связана с
источниками сырья, что обусловлено низким содержанием промежуточных
продуктов получаемых в процессе переработки исходных руд. В России
эксплуатируются руды двух видов: сульфидные (медно-никелевые), которые
известны на Кольском полуострове (Никель) и в низовьях Енисея
(Норильск), и окисленные — на Урале (Верхний Уфалей, Орск, Реж).
Особенно богат сульфидными рудами Норильский район. Здесь выявлены
источники сырья (Талнахское и Октябрьское месторождения), что дает
возможность еще больше расширить металлургический передел по никелю.
Свинцово-цинковая промышленность. Свинцово-цинковая
промышленность ориентируется на сырьевую и топливную базу: Кузбасс —
Салаир, Забайкалье — Нерчинск, Дальний Восток — Дальнегорск и др.
Развита оловянная промышленность на Дальнем Востоке: Шерловогорский,
Хрустальненский, Солнечный ГОК(В.Е. Гребцова,1997).
Алмазодобывающая промышленность. Алмазы — одна из важнейших
доходных статей отечественного экспорта. Ежегодно от их продажи страна
получает около 1,5 млрд долл. В настоящее время почти все отечественные
алмазы добываются в Якутии. В двух алмазоносных районах бассейна реки
Вилюй действуют несколько рудников, в том числе такие известные, как
«Юбилейный» и «Удачный» (85% общего объема добычи). На территории
восточных районов страны алмазы найдены также в Восточной Сибири
(Красноярский край и Иркутская область).
2. Влияние цветной металлургии на окружающую среду.
Предприятия цветной металлургии являются источниками выбросов
различных загрязняющих веществ в окружающую среду. Неблагоприятная
экологическая ситуация усугубляется применением устаревших технологий и
неэффективного очистного оборудования на многих заводах отрасли.
В 2000 г. Объем выбросов вредных веществ в атмосферу в цветной
металлургии достиг 3476, 9 тыс.т. Показатель улавливания вредных веществ
изменялся в 1996-2000 гг. В пределах 82-84%. Существующая технология
производства цветных металлов связана с образованием значительных
объемов отходящих газов, содержащих, главным образом, диоксид серы
(более 80% суммарных выбросов). На выбросы оксида углерода и твердых
веществ приходится 8-10%. Около 60%, или 2145,4 тыс. выбросов в
атмосферу составили газообразные отходы ОАО «Норильская горная
компания» (Красноярский край).
Также к предприятиям со значительными объемами выбросов
загрязняющих веществ в атмосферу относятся:
ОАО «Кольская горно-металлургическая компания», Мурманская область
(218,3 тыс.т);
ОАО «Святогор», г. Красноуральск свердловской области (71,7 тыс.т);
ОАО «Медногорский медно-серный комбинат», г. Медногорск
Оренбургской области (68,9 тыс.т);
ОАО «Среднеуральский медеплавильный завод», г. Ревда, Свердловская
область (63,1 тыс.т.) ;
ОАО «Уфалейникель», г. Верхний Уфалей, Челябинская область (55,9 тыс.т).
Из всей российской промышленности на долю предприятий цветной
металлургии приходится пятая часть выбросов в атмосферу и более
половины выбросов диоксида серы.
Вклад цветной металлургии в сброс нормативно очищенных сточных
вод промышленностью страны составляет 13%.
2.1. Загрязнение почв
Почва постоянно испытывает различные по времени, интенсивности,
масштабам, последствиям воздействия, обусловленные многообразной
производственной деятельностью человека. Ежегодно в атмосферу
выбрасывается тонны различных загрязняющих веществ, которые в
дальнейшем попадают в почву и воду.
В почву металлы могут попадать различными путями: из атмосферы в
виде грубодисперсных аэрозолей, входящих в состав выбросов
промышленных предприятий (или выхлопных газов автомобилей), а также с
дождем и снегом. Наиболее распространенным представителем цветных
металлов являются тяжелые металлы они прочно сорбируются и
взаимодействуют с почвенным гумусом, образуя труднорастворимые
соединения. Таким образом идет их накопление в почве. Наряду с этим в
почве под воздействием различных факторов происходит постоянная
миграция попадающих в нее веществ и перенос их на большие расстояния.
Предприятия цветной металлургии могут быть источниками
загрязнения почв Cd, Pb, Ni, Zn, Hg, Си, Fc, Mo и Sn. Выбросы предприятий
черной металлургии загрязняют почву Ni, Mn, Сг, Cd, Со, Си, Mo, Pb, Sn и
Zn. В атмосферных выпадениях вокруг алюминиевых заводов, кроме фтора,
обнаруживается значительное содержание алюминия и щелочных металлов,
особенно натрия, а также тяжелых металлов - свинца, марганца, меди и
цинка.(Ю.А.Другов, А.А.Родин, 2003).
Максимальное содержание металлов в почвах наблюдается на
расстояниях 1-5 км от источников загрязнения (ближняя зона). Они могут
превышать фоновые уровни на 1-2 порядка. По мере удаления от источника
загрязнения содержание металлов уменьшается и на расстоянии 15-20 км
приближается к фоновому уровню. Глубина проникновения металлов в
загрязненных почвах обычно не превышает 20 см, при сильном загрязнении
они проникают на глубину до 160 см. (Д.С. Орлов, 2002). Опасность такого
залегания состоит в том, что при кислой реакции среды имеется угроза
поступления токсичных металлов в виде воднорастворимых форм в
грунтовые воды. Для почв, расположенных вне зоны влияния источника
загрязнения, характерно, как правило, равномерное распределение тяжелых
металлов.
Наибольшей миграционной способностью обладают ртуть и цинк,
которые обычно равномерно распределяются в слое почвы на глубине 0-20
см. Свинец чаше накапливается в поверхностном слое (0-2,5 см), кадмий
занимает промежуточное положение между ними. Встречается накопление
РЬ, Cd и ртути и в гумусовых отложениях. Гумусовые горизонты почв
загрязненных территорий значительно обогащены тяжелыми металлами.
Металлы, как правило, извлекают из почв кислотами и после перевода
их в раствор анализируют электрохимическими или спектральными
методами.
Среди загрязняющих веществ по масштабам загрязнения и
воздействию на биологические объекты особое место занимают тяжелые
металлы. Многие из них необходимы живым организмам, однако в
результате интенсивного атмосферного рассеивания в биосфере и
значительной концентрации в почве они становятся токсичными для биоты
(Ю.Л.Хотунцев, 2002).
2.2. Кислотные загрязнения почв, как следствие деятельности цветной
металлургии
Медная промышленность – под отрасль цветной металлургии,
объединяющая предприятия по добыче и обогащению руд и производству
меди.
Медные руды содержат кроме меди железо, цинк, свинец, никель,
кобальт, молибден, драгоценные металлы, серу, теллур, селен, кадмий,
германий, рений, галлий и другие элементы. Поэтому при производстве
меди получают ещё около 20 ценных элементов и свыше 40 видов товарной
продукции.
Медная промышленность является мощным источником кислотного
загрязнения почв.
В течение десятилетий кислотные загрязнения действуют на буферную
ёмкость почвы. В отношении многих почв отмечается вымывание ионов,
важных для питания растений. Попадающие в почву протоны замещают
катионы, сорбционно-связанные с коллоидными частицами почвы, и в
результате эти катионы мигрируют в глубинные слои, становясь
недосягаемыми для корней деревьев. Поэтому, даже если рН почвы остаётся
постоянным, плодородие почвы падает. Продолжающееся закисление почвы
можно определить, например, по понижению концентрации ионов Fe2+ и
Mg2+. В ходе закисления не все почвы одинаково выделяют токсичные ионы
Al3+, так как не все почвы содержат одинаковое количество алюмоминералов.
Это связано также с различным значением рН у различных почв. Болотные
почвы имеют оптимальный рН 4,0-4,5; песчаные – 4,5-5,0; глинистые – около
7,0.
Независимо от выделения ионов Al3+ и других катионов, в том числе и
тяжёлых металлов, изменение рН почвы может сказываться на её свойствах и
иным образом. Например, снижение рН препятствует развитию
микроорганизмов так же, как это происходит в несозревших гумусовых
почвах. Ощутимым результатом разрушения микроорганизмов в почве
является нарушение её нормального дыхания. Низкие значения рН
способствуют присоединению анионов к железосодержащим коллоидным
частицам в почве, так как протоны сообщают комплексам положительный
заряд. У фосфатов возможен обмен их кислотных остатков с ОН-группами на
поверхности коллоидных частиц, при этом фосфатные остатки связываются,
и дальнейшее усвоение фосфора растениями становится невозможным (В.М.
Константинов,2000). Все изменения состава почвы, связанные с увеличением
её кислотности, подавляют рост растений.
Этот эффект характерен не только для лесных пород, он проявляется
также и у культурных растений. Опыт показал, что кислотные осадки с рН
3,3 снизили образование стручков бобовых растений на 7%.
Подвижность ионов меди очень высокая. Это создаёт более
благоприятные условия для усвоения меди растениями. Благодаря своей
высокой подвижности медь легче вымывается из почвы, чем свинец.
Растворимость соединений меди в почве заметно увеличивается при
значениях рН менее 5. Хотя медь в следовых концентрациях считается
необходимой для жизнедеятельности, у растений токсические эффекты
проявляются при содержании 20 мг на кг сухого вещества. Медь оказывает
токсическое действие и на микроорганизмы, при этом достаточна
концентрация около 0,1 мг/л. Подвижность ионов меди в гумусовом слое
ниже, чем в расположенном ниже минеральном слое. По различным
соображениям загрязнение почвы медью можно рассматривать как
критическое. К сравнительно подвижным элементам в почве также относят
цинк. Цинк принадлежит к числу распространённых в технике и быту
металлов, поэтому ежегодное внесение его в почву очень велико. Особенно
загрязнена почва вблизи предприятий по переработке цинка. Растворимость
цинка в почве начинает увеличиваться при значениях рН менее 6.
При более высоких значениях рН и в присутствии фосфатов
усвояемость цинка растениями значительно понижается. Для сохранения
цинка в почве важнейшую роль играют процессы адсорбции и десорбции,
определяемые значением рН, в глинах и различных оксидах. В лесных
гумусовых почвах цинк не накапливается; напротив, он быстро вымывается
благодаря пониженному естественному поддержанию кислой среды.
Для растений токсический эффект создаётся при содержании около 2 мг
цинка на кг сухого материала. Организм человека достаточно устойчив по
отношению к цинку и опасность отравления при использовании
сельскохозяйственных продуктов, содержащих цинк, невелика. Тем не менее
загрязнение почвы цинком представляет серьёзную экологическую
проблему, так как при этом страдают многие виды растений. При значениях
рН более 6 происходит накопление цинка в почве в больших количествах
благодаря взаимодействию с глинами (Т.А.Акимова, В.В. Хаскин, 1998).
3. Химическая промышленность. Виды химической промышленности и
ее отраслевое состояние
Химическая промышленность - комплексная отрасль, определяющая,
наряду с машиностроением, уровень НТП, обеспечивающая все отрасли
народного хозяйства химическими технологиями и материалами, в том числе
новыми, прогрессивными и производящая товары массового народного
потребления.
Химическая промышленность подразделяется на отрасли широкой
специализации (горная химия, основная химия, производства органического
синтеза и т. д.) и отрасли узкой специализации (производство минеральных
удобрений, пластмасс, красителей и т. д.). Продукция химической
промышленности по принятой в стране классификации сгруппирована в 6
классов, каждый из которых насчитывает от сотен до тысяч различных
наименований:
1 класс. Продукты неорганического синтеза.
2 класс. Полимерные материалы, синтетические каучуки, пластмассы,
химические волокна.
3 класс. Лакокрасочные материалы.
4 класс. Синтетические красители и полупродукты.
5 класс. Продукты органического синтеза (нефте. - коксо и лесохимия).
6 класс. Химические реактивы и чистые вещества.
7 класс. Химико-фармацевтические препараты.
Эта классификация условна, так как к собственно химическим
производствам не относятся металлургия, производство силикатных
материалов, хотя в них используются химические методы переработки. В
системе материального производства химическая промышленность занимает
особое место в силу присущих ей специфических особенностей:
1) особые методы воздействия на предметы труда, приводящие к химическим
превращениям, что позволяет производить новые вещества;
2) высокая материало- и энергоемкость;
3) высокая степень автоматизации производства;
4) разнообразие и узкая специализация применяемых машин и оборудования.
Химическая промышленность представляет собой одну из ведущих
отраслей тяжелой индустрии, является научно-технической и материальной
базой химизации народного хозяйства и играет исключительно важную роль
в развитии производительных сил, укреплению обороноспособности
государства и в обеспечении жизненных потребностей общества. Она
объединяет целый комплекс отраслей производства, в которых преобладают
химические методы переработки предметов овеществленного труда (сырья,
материалов), позволяет решить технические, технологические и
экономические проблемы, создавать новые материалы с заранее заданными
свойствами, заменять металл в строительстве, машиностроении, повышать
производительность и экономить затраты общественного труда.
Химическая промышленность, как и машиностроение, имеет широкие
связи. Ее изделия используются почти всеми отраслями народного хозяйства:
машиностроением
(детали
из
пластмасс
и
резины),
горной
промышленностью
(взрывчатые
вещества),
сельским
хозяйством
(минеральные удобрения и ядохимикаты для борьбы с сорняками,
вредителями растений), текстильной промышленностью (искусственные и
синтетические волокна).
Используя сырье и отходы других отраслей хозяйства, химическая
промышленность способствует взаимной увязке различных производств и
созданию крупных комбинатов, в том числе химико-металлургических
(например, Красноуральский медеплавильный, дающий медь, серную
кислоту, суперфосфат и т. д.), энергохимических, лесохимических.
Использование химией отходов ставит ее одновременно в зависимость
от размещения других отраслей хозяйства.
Таким образом, развитие химической промышленности создает
условия для быстрого роста технического прогресса и общественной
производительности труда. Исключительно велика роль химии в подъеме
сельского хозяйства и укреплении обороны страны.
Значение химической промышленности выражается в прогрессивной
химизации
всего
народнохозяйственного
комплекса:
расширяется
производство ценных промышленных продуктов; происходит замена
дорогого и дефицитного сырья более дешевым и распространенным;
производится комплексное использование сырья; улавливаются и
утилизируются многие производственные отходы, в том числе вредные в
экологическом отношении. На базе комплексного использования
разнообразного сырья и утилизации производственных отходов химическая
индустрия образует сложную систему связей со многими отраслями
промышленности и комбинируется с переработкой нефти, газа, угля, с
черной и цветной металлургией, лесной промышленностью. Из таких
сочетаний складываются целые промышленные комплексы.
В основе производственного процесса в химической промышленности
чаще всего лежит преобразование молекулярной структуры вещества.
Продукцию этой отрасли народного хозяйства можно подразделить на
предметы производственного назначения и предметы длительного или
кратковременного личного пользования.
Потребители продукции химической промышленности находятся во
всех сферах народного хозяйства. Машиностроение нуждается в
пластических массах, лаках, красках; сельское хозяйство – в минеральных
удобрениях, препаратах для борьбы с вредителями растений, в кормовых
добавках (животноводство); транспорт – в моторном топливе, смазочных
материалах, синтетическом каучуке. Химическая и нефтехимическая
промышленность становится источником сырья для производства товаров
широкого потребления, особенно химических волокон и пластмасс.
Современное самолетостроение, реактивная техника, радиолокация,
космическая техника, ракетостроение немыслимы без использования
синтетических материалов и новых видов синтетического горючего.
Стабилизация производства в химической промышленности связана с
формированием новых условий производства и форм собственности.
В последние годы получают распространение новые акционерные
хозяйственные структуры как внутриотраслевые, так и межотраслевые типа
холдинга. Межотраслевые холдинги связаны с комплексной добычей
минерального и углеводородного сырья и имеют достаточно сложную
структуру и состав заинтересованных в той или иной продукции холдинга
акционеров, способных вложить крупные средства в их развитие.
Внутриотраслевые холдинги могут объединить предприятия, связанные с
последовательной технологией переработки разных видов сырья,
полупродуктов, внутри самого химического комплекса. Предполагается
привлечение зарубежных инвесторов во вновь создаваемые структуры с
непременным комплексным решением вопросов по охране среды.
Химическая промышленность включает производство нескольких
тысяч различных видов продукции, по количеству которых уступает только
машиностроению.
В ее составе выделяют основную химию и химию органического
синтеза, горно-химическую промышленность, производство исходных
продуктов органического синтеза, полимерных материалов и их переработку
в готовую продукцию. К химической отрасли относятся фармацевтика,
промышленность химических реактивов и особо чистых веществ, бытовая
химия, лаков, красок и пр.
В химической промышленности применяется большое разнообразие
сырья, техники и технологии, а сырьевой базой служат все виды горючих
полезных ископаемых, минеральное сырье, многие виды отходов
производства черных и цветных металлов, а также химической
промышленности.
Многие факторы влияют на размещение производств и предприятий
химической промышленности, причем их влияние неодинаково для
различных отраслей химической промышленности.
Основная химия – это производство кислот, щелочей и минеральных
удобрений. Серная кислота – важнейший химический продукт, находящий
применение при производстве минеральных удобрений, в металлургии,
текстильной промышленности.
Основная химия в основном базируется на горно-химической
промышленности, производит минеральные удобрения, кислоты, щелочи,
соду и большое количество других продуктов.
Минеральные удобрения бывают трех видов: азотные – производятся
азотно-туковой промышленностью (туки – удобрения), калийные, фосфатные
или фосфорные – фосфатно-туковой промышленностью.
Азотные удобрения получают из соединения азота воздуха с водородом
(аммиачная селитра, мочевина и др.). Самый дешевый источник водорода в
наше время – попутный, природный, и кокосовый газы.
Калийные удобрения получают из калийно-натриевых солей, растворяя
их в воде, с последующей кристаллизацией из раствора отдельно солей калия
(KCL) и солей натрия (NaCL). Производство калийных удобрений
размещается рядом с месторождениями калийных солей.
Фосфатные удобрения получают из апатитов («камень плодородия») и
фосфоритов. Для производства фосфатных удобрений используются два вида
природного сырья: фосфориты и апатиты. Большая часть добычи сырья для
производства фосфорных удобрений сосредоточена в США, Марокко, Китае,
России, Казахстане.
Сернокислотная
промышленность.
Серная
кислота
широко
применяется при производстве минеральных удобрений (суперфосфат,
сульфат аммония), в металлургии (разложение руд, например урановых), для
очистки нефтепродуктов, выработки искусственных волокон, красителей,
лекарственных и моющих средств, взрывчатых веществ. Сырьевая база
включает, прежде всего, ископаемое сырье: серный колчедан – пирит (Урал)
и самородную серу (Поволжье – месторождение Алексеевское в районе
Самары). Кроме того, серная кислота вырабатывается из сернистого газа,
улавливаемого при плавке сульфидных руд, переработке сернистой нефти,
сероочистке природного и кокосового газа. Главным источником серы
являются отдельные газоконденсатные месторождения – Астраханское,
Оренбургское.
Содовая промышленность. Сода, имеющая несколько видов,
применяется в химической, стекольной, целлюлозно-бумажной и
текстильной промышленности, в цветной металлургии, а также а быту.
Предприятия содовой промышленности требуют сочетания соли, известняка
и угля (топливо). Предприятия по производству каустической и
кальцинированной соды в своем размещении ориентируются, в основном, на
сырьевые базы – месторождения поваренной соли (NaCl), а также соли
калийной (KCL), поскольку на калийных комбинатах, в виде отходов,
большое количество поваренной соли. Основные предприятия находятся на
Урале (Березники, Стерлитамак), в Восточной Сибири (Усолье).
Отрасли химической промышленности:
1)горно-химическая (добыча и обогащение химического минерального сырья
- фосфоритов, апатитов, калийных солей и др.);
2)основная химическая (производство неорганических кислот, минеральных
солей, щелочей, минеральных удобрений, химических кормовых средств,
хлора, аммиака и др.);
3) производство синтетических красителей (выработка
красителей, полупродуктов, синтетических дубителей);
органических
4) производство синтетических смол и пластических масс;
5) производство искусственных и синтетических волокон и нитей;
6) производство
катализаторов;
химических
реактивов,
особо
чистых
веществ
и
7) фотохимическая (производство фотокинопленки, магнитных лент и других
фотоматериалов);
8) лакокрасочная (получение белил, красок, лаков, эмалей, нитроэмалей и
т.п.);
9) химико-фармацевтическая (производство лекарственных веществ и
препаратов);
10) производство химических средств защиты растений;
11) производство товаров бытовой химии;
12) производство пластмассовых изделий, стекловолокнистых материалов,
стеклопластиков и изделий из них.
Кроме того, на базе отходящих газов и побочных продуктов
определенная
часть
химической
продукции
вырабатывается
в
коксохимической промышленности, цветной металлургии, целлюлознобумажной, деревообрабатывающей (лесохимия) и других отраслях.
По технологическому признаку к химической промышленности можно
отнести производство цемента и других вяжущих, керамики, фарфора,
стекла, ряда продуктов пищевой, а также микробиологической
промышленности (белково-витаминные концентраты, аминокислоты,
витамины, антибиотики и др.). Полимерные материалы вызвали подлинную
революцию почти во всех отраслях экономики. Применение пластмасс,
резины, лакокрасочных материалов и химических волокон облегчает массу
самолетов, кораблей, автомобилей, увеличивает их скорости, сберегает
значительное количество дорогих и дефицитных материалов, продлевает
жизнь машин и оборудования, повышает их производительность. Особенно
широко используются в машиностроении пластмассы и синтетические
смолы, синтетический каучук и резины, химические волокна и изделия из
них, краски и лаки. В сельском хозяйстве основная часть прироста урожая
достигается за счет применения минеральных удобрений, химических
средств защиты растений.
Мощными источниками загрязнения почвенных покровов как по
интенсивности, так и по разнообразию загрязняющих веществ являются
крупные предприятия цветной металлургии. В городах, где размещены
предприятия цветной металлургии, обнаруживаются в почвенном покрове
тяжелые металлы нередко в количестве, превышающем ПДК в 2--5 раз и
более. Первое место по суммарному индексу загрязнения почвенного
покрова занимает Рудная Пристань (Приморский край), где расположен
свинцовый завод. В радиусе 5 км вокруг Рудной Пристани наблюдается
загрязнение почв:
Свинцом - 300 ПДК, марганцем - 2 ПДК и другие. К опасной категории
загрязнения почв относятся города: Белове (Кемеровская область), в которых
содержание свинца в почвенном покрове достигает 50 ПДК; Ревда
(Свердловская область) - содержание ртути - до 7 ПДК, свинца - до 5 ПДК.
3.1. Воздействие на педосферу.
Почва – уникальная природная система. Главным свойством почвы
является неразрывная связь входящих в нее живых и неживых (косных)
компонентов. Их искусственное разделение делает невозможным
существование почвы и полностью разрушает ее как систему. В. И.
Вернадский удачно назвал почву «биокосным телом».
Состав почвы весьма сложен. В ней имеется не только твердая фаза, но
также жидкая (почвенный раствор) и газовая (почвенный воздух). Твердая
фаза представляет собой полидисперсную систему, в которой присутствуют
относительно крупные обломки размером более 0,01 мм и высокодисперсные
частицы размером менее 1 мкм. Компоненты разной крупности различаются
механическими и физико-химическими свойствами. Минеральная часть
очень разнородна и помимо обломков минералов исходных горных пород
представлена
также
различными
почвенно-гипергенными
новообразованиями. Почва состоит не только из минеральных, но и из
органических соединений. Главное своеобразие почвы в том, что среди ее
разнородных компонентов есть живые организмы.
Почвенный покров Земли представляет собой важнейший компонент
биосферы Земли. Именно почвенная оболочка определяет многие процессы,
происходящие в биосфере. Важнейшее значение почв состоит в
аккумулировании органического вещества, различных химических
элементов, а также энергии. Почвенный покров выполняет функции
биологического поглотителя, разрушителя и нейтрализатора различных
загрязнений. Если это звено биосферы будет разрушено, то сложившееся
функционирование биосферы необратимо нарушится. Именно поэтому
чрезвычайно важно изучение глобального биохимического значения
почвенного покрова, его современного состояния и изменения под влиянием
антропогенной деятельности. Одним из видов антропогенного воздействия
является загрязнение пестицидами.
Основные виды загрязнений почвы:
1.
2.
3.
4.
5.
Загрязнение почв кислотообразующими соединениями
Загрязнение почв тяжелыми металлами
Применение удобрений
Загрязнение почв пестицидами
Загрязнение нефтью и нефтепродуктами
Последствия:
1) Попадание в почву болезнетворных бактерий, возбудителей таких
заболеваний, как тифа, дизентерии, туберкулеза, полиомиелита,
газовой гангрены, сибирской язвы, ботулизма и некоторых других
микробов.
2) Попадание в почву веществ, способных оказывать токсическое
воздействие на живые организмы и их сообщества.
3) Загрязнение почв и нарушение нормального круговорота веществ.
4) Накопление в почве свинца и его отрицательное воздействие на
здоровье человека.
Пестициды как загрязняющий фактор. Открытие пестицидов химических средств защиты растений и животных от различных вредителей
и болезней - одно из важнейших достижений современной науки. Сегодня в
мире на 1 га. наносится 300 кг. химических средств. Однако в результате
длительного применения пестицидов в сельском хозяйстве медицине (борьба
с переносчиками болезней) почти повсеместно отличается снижение из
эффективности вследствие развития резистентных рас вредителей и
распространению "новых" вредных организмов, естественные враги и
конкуренты которых были уничтожены пестицидами. В то же время действие
пестицидов стало проявляться в глобальных масштабах. Из громадного
количества насекомых вредными являются лишь 0,3 % или 5 тыс. видов. У
250-ти видов обнаружена резистентность к пестицидам. Это усугубляется
явлением перекрёстной резистенции, заключающейся в том, что повышенная
устойчивость к действию одного препарата сопровождается устойчивостью к
соединениям других классов. С общебиологических позиций резистентность
можно рассматривать как смену популяций в результате перехода от
чувствительного штамма к устойчивому штамму того же вида вследствие
отбора, вызванного пестицидами. Это явление связано с генетическими,
физиологическими и биохимическими перестройками организмов.
Неумеренное применение пестицидов (гербицидов, инсектицидов,
дефолиантов) негативно влияет на качество почвы. В связи с этим усиленно
изучается судьба пестицидов в почвах и возможности и возможности их
обезвреживать химическими и биологическими способами. Очень важно
создавать и применять только препараты с небольшой продолжительностью
жизни, измеряемой неделями или месяцами. В этом деле уже достигнуты
определенные успехи и внедряются препараты с большой скоростью
деструкции, однако проблема в целом ещё не решена.
4. Легкая промышленность
Легкая промышленность как комплексная отрасль состоит из целого
ряда под отраслей: текстильной, меховой, обувной, кожевенной. Каждая из
них, в свою очередь делится на производства. Текстильная – включает в себя
производство сука, ковровое и швейное производство. Кожевенное
производство состоит из предприятий лаковых и искусственных кож и
производства кожгалантерейного картона. Меховая – производства
искусственного меха и обработки натурального меха. Обувная –
подразделяется на производство обуви, подошвенной резины и обувного
картона. Каждое производство имеет свои особенности воздействия на
окружающую среду и требует специфических приемов борьбы с
загрязнениями.
Кислые атмосферные выпады на сушу. Одна из острейших глобальных
проблем современности и обозримого будущего - это проблема
возрастающей кислотности атмосферных осадков и почвенного покрова.
Районы кислых почв не знают засух, но их естественное плодородие
понижено и неустойчиво; они быстро истощаются и урожаи на них низкие.
Кислотные дожди вызывают не только подкисление поверхностных вод и
верхних горизонтов почв. Кислотность с нисходящими потоками воды
распространяется на весь почвенный профиль и вызывает значительное
подкисление грунтовых вод. Кислотные дожди возникают в результате
хозяйственной деятельности человека, сопровождающейся эмиссией
колоссальных количеств окислов серы, азота, углерода. Эти окислы,
поступая в атмосферу, переносятся на большие расстояния, взаимодействуют
с водой и превращаются в растворы смеси сернистой, серной, азотистой,
азотной и угольной кислот, которые выпадают в виде "кислых дождей" на
сушу, взаимодействуя с растениями, почвами, водами. Одним из главными
источниками в атмосфере является влияние легкой промышленности.
Естественно, что это сказалось на повышении кислотности атмосферных
осадков, наземных и грунтовых вод. Для решения этой проблемы
необходимо увеличить объём систематических представительных измерений
соединений загрязняющих атмосферу веществ на больших территориях.
4.1. Влияние текстильной промышленности.
Текстильная промышленность имеет дело с волокнистыми материалами:
хлопковыми, льняными, конопляными, шерстяными и искусственными,
подвергающимися прядению, ткачеству и отделке. Эти материалы
разрыхляются, очищаются, от примесей, формируются в пряжу,
пропитываются, сушатся и ткутся. Все эти процессы сопровождаются
образованием большого количества пыли. Состав этой пыли может быть
очень разный и зависит от исходного сырья.
Кроме пыли, агентом загрязнения могут быть и продукты термического
разрушения волокон, в результате чего образуются аэрозоли и гели,
оседающие на оборудовании и конструкциях производственных помещений.
В отбельных, печатных, граверных, красильных и аппретурных цехах, кроме
пыли выделяются вредные газообразные вещества и пары легколетучих
соединений. Эти пары и аэрозоли красителей, оксиды азота, хлорводорода,
оксид хрома, аммиак, формальдегид и пары уксусной кислоты. Естественно,
что все эти вещества не только входят в состав выбросов предприятий, но и
являются основными загрязняющими компонентами сточных вод, и
почвенного покрова. Сточные воды и почва загрязнены также
замаслевателями, применяемыми для уменьшения электризации волокон.
Загрязнение сточных вод незакрепленными красителями представляет
серьезную экологическую проблему не только из-за потенциальной
опасности для здоровья человека и животных, но также и из-за загрязнений
взвешенными частицами, хорошо заметными невооруженным глазом.
Обычно при окрашивании может быть достигнута фиксация красителей в 90
%, но при набивке тканей при помощи химически активных красителей
обычными являются уровни фиксации в 60 % и менее. Это обозначает, что
более чем одна треть химически активного красителя поступает в сточные
воды и попадает в почву.
4.2. Пути попадания загрязнений в почву и классификация
почвенных загрязнений
Различные почвенные загрязнения, большинство из которых
антропогенного характера, можно разделить по источнику поступления этих
загрязнений в почву.
С атмосферными осадками. Многие химические соединения,
попадающие в атмосферу в результате работы предприятий, затем
растворяются в капельках атмосферной влаги и с осадками выпадают в
почву. Это, в основном, газы - оксиды серы, азота и др. Большинство из них
не просто растворяются, а образуют химические соединения с водой,
имеющие кислотный характер. Таким образом, и образуются кислотные
дожди, осаждающиеся в виде пыли и аэрозолей. Твёрдые и жидкие
соединения при сухой погоде обычно оседают непосредственно в виде пыли
и аэрозолей. Такие загрязнения можно наблюдать визуально, например,
вокруг котельных зимой снег чернеет, покрываясь частицами сажи.
Заключение
Охрана окружающей природной среды является важнейшей задачей
современности. Воздействие человека на окружающую среду принимает все
более угрожающие масштабы. Природа уже не в силах справляться с таким
огромным потоком антропогенного воздействия.
Существенное влияние на загрязнение окружающей среды оказывают
предприятия цветной и черной металлургии, химической и легкой
промышленности. Именно они формируют экологическую обстановку в
районе их расположения.
Очень большой вред наносится всем природным средам, будь то
литосфера, атмосфера, гидросфера, биосфера, но не маловажным является то,
что человек вредит самому себе.
В данной работе было изучено влияние предприятий цветной
металлургии, химической и легкой промышленности на почвенный покров.
Именно предприятия цветной металлургии, объединяя в себе
наибольшее количество отраслей, загрязняют почвы тяжелыми металлами,
которые являются особо опасными для всего живого. Именно тяжелые
металлы прочно сорбируются и взаимодействуют с почвенным гумусом,
образуя труднорастворимые соединения. Таким образом, происходит их
накопление в почве. Предприятия цветной металлургии могут быть
источниками загрязнения почв Cd, Pb, Ni, Zn, Hg, Си, Fc, Mo и Sn.
Предприятия химической промышленности являются источниками
многокомпонентных выбросов в окружающую среду химических примесей
(загрязнители) I, II, III, IV классов опасности (организованные
технологические выбросы, вентиляционные выбросы, открытые площадки с
оборудованием).
Легкая промышленность как комплексная отрасль состоит из целого
ряда под отраслей: текстильной, меховой, обувной, кожевенной. Кислые
атмосферные выпады на сушу. Одна из острейших глобальных проблем
современности и обозримого будущего - это проблема возрастающей
кислотности атмосферных осадков и почвенного покрова. Районы кислых
почв не знают засух, но их естественное плодородие понижено и
неустойчиво; они быстро истощаются и урожаи на них низкие. Кислотные
дожди вызывают не только подкисление поверхностных вод и верхних
горизонтов почв.
Важнейшей задачей современного общества является сохранение
природного богатства, рациональное использование природных ресурсов,
реализация стратегии устойчивого развития нашей страны и всего мира.
Список используемой литературы
1. Багров Н.М., Трофимов Г.А., Адреев В.В. «Основы отраслевых
технологий: учебное пособие» СПБ. Издательство СПбГУЭФ
2006 г. 251с.
2. Бирюкова, Органические соединения и оксиды углерода в почве
и биосфере / О. А. Бирюкова. - Москва: Юрайт - М, 2001. - 57 с.
3. Гринберг, Высшая школа Технология важнейших отраслей
промышленности / А. М. Гринберг, Б.А. Хохлова. - Москва:
Высшая школа, 1985. - 133 с.
4. Другов Ю.С., Родин А.А. - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний,
2007г.: ил. - (Методы в химии) Анализ загрязненной почвы и
опасных отходов: Практическое руководство.469с.
5. Еременко. Химическая промышленность / В. А. Еременко, А. С.
Печеркин. - Москва: Юрайт - М, 1992. - 176 с.
6. Лахтин Ю.М. «Основы металловедения» - учебник для
техникумов М. Металлургия 1988 г.320с.
7. Ревелль П.,Ревелль Ч. - Среда нашего обитания, кн.2. Загрязнение
воды и воздуха. Пер. с англ., М.: Мир, 1995, с.296.
8. Уткин Н.В. «Цветная металлургия» - учебник для ВУЗов по
специальности «Металлургия цветных металлов» 1988 г. 432с.
9. Царьков, Химическое производство / В.А. Царьков. - Москва:
Юрайт - М, 1980. - 154 с.
10. Экономическая география России./ под ред. Морозовой Т.Г. –
М.:2001.471с.