Екологічні аспекти виробництва, зберігання, транспортування і застосування органічних сполук
ХІМІЯ – Комплексна підготовка до зовнішнього незалежного оцінювання
РОЗДІЛ III. ОРГАНІЧНА ХІМІЯ
14. Синтетичні високомолекулярні речовини і полімерні матеріали на їхній основі
14.6. Екологічні аспекти виробництва, зберігання, транспортування і застосування органічних сполук
“Забезпечення екологічної безпеки і підтримання екологічної рівноваги на території України, подолання наслідків Чорнобильської катастрофи – катастрофи планетарного масштабу, збереження генофонду Українського народу є обов’язком держави”
Попри безперечні досягнення хімічної науки і промисловості слід згадати і про екологічний аспект.
І окремі компоненти, які використовують у виробництві, і проміжні, і кінцеві продукти можуть бути токсичними, вогненебезпечними, можуть викликати різноманітні ураження шкіри, очей, дихальних шляхів, внутрішніх органів людини. Тому надзвичайну увагу слід приділяти техніці безпеки під час виробництва, застосування та подальшого користування будь-якою хімічною продукцією.
Добування і переробка сировини, виробництво,
У результаті роботи транспорту (за звичайних умов на нього припадає 80-85 % викидів), спалювання палива для потреб енергетики, виробництва, спалювання та переробки побутових і промислових відходів (15-20 %) у повітря потрапляють сажа, пил і шкідливі гази1:
– оксиди Карбону;
– оксиди Сульфуру, сірководень;
– оксиди Нітрогену (їхня токсичність вища за токсичність чадного газу в 10 разів).
Вони утворюють фотохімічний смог, яким дихають не лише працівники промислових гігантів і мешканці мегаполісів, а й маленьких містечок і сіл. Ці гази переносяться вітром на великі відстані від джерела виникнення і, розчиняючись у воді, яка міститься в атмосфері, спричиняють випадіння кислих дощів, унаслідок чого гине флора і фауна, хворіють люди – виникають екологічні катастрофи цілих регіонів. Наприклад, комбінат “Запоріжсталь”, що виплавляє приблизно 5 млн. т сталі на рік, викидає щорічно 150 тис. т забруднювальних речовин. Це становить близько 50 % всіх викидів міста Запоріжжя. Викиди в атмосферу в Запоріжжі у 12 разів більші, ніж у Сімферополі. Загальна захворюваність населення Запоріжжя перевищує середній по країні показник в 1,22 разу.
Крім того, внаслідок діяльності людини в атмосферу потрапляють:
– аміак;
– важкі метали (Pb, Cu, Zn, Cd, Сr);
– радіоактивні ізотопи;
– недопалені вуглеводні, альдегіди, бензпірен, антрацен та інші леткі органічні речовини, включаючи розчинники, пестициди, продукти розкладу безлічі синтетичних органічних речовин (особливо на сміттєзвалищах), які викликають токсичні, канцерогенні, мутагенні та інші патогенні ефекти. Це часто доволі стійкі сполуки, їхній розпад у природі відбувається дуже повільно, а шкода підсилюється тим, що вони здатні накопичуватись у великих концентраціях у воді та особливо в фунті, у тканинах рослин і далі через трофічні ланцюжки – у різних біологічних об’єктах (б’юакумуляція).
Основними забруднювачами земель і води є нафта і нафтопродукти, пестициди, феноли, хлороорганічні сполуки, поліциклічні ароматичні вуглеводні, мийні засоби, пластикове побутове сміття, а також барвники і розчинники (лаки, фарби тощо), органічні кислоти, інші ксенобіотики2:
Нафта. У місцях видобутку виливання нафти на грунт відбувається не стільки внаслідок аварій, скільки через звичайну недбалість і недосконалість технологічних процесів. Зазвичай у підземних пластах нафта міститься під тиском. Буріння свердловин спричиняє витікання значних кількостей нафти на поверхню (“розлив”). Тільки у Західному Сибіру Росії нафтою забруднено мільйони гектарів земель, вони є мертвими. Транспортування нафти і нафтопродуктів також завдає збитків природі: прокладання трубопроводу (як і розробка самого родовища) руйнує грунти, а протікання на трубопроводах (внаслідок аварій або умисного пошкодження) вбиває все живе на багато кілометрів від місця пошкодження труби. Такі землі часто зовсім не піддаються рекультивації, оскільки вилучити нафтопродукти з них неможливо. Так, 1 кг торфу може утримувати від 100 до 500 г нафти.
Під час добування нафти на шельфі Світового океану, транспортування трубопроводами і танкерами відбуваються аварії, внаслідок яких значні кількості нафти (щорічно 12 млн. тонн) виливаються у воду, вкриваючи оліїстою плівкою десятки і сотні тисяч квадратних кілометрів поверхні моря і вбиваючи усіх його мешканців. Збір нафти буває ускладненим через швидкість розтікання нафти на поверхні води, припливи, погодні умови (вітер, шторм), віддаленість місця аварії від місць базування рятувальних служб.
Пестициди (від лат. pestis – зараза і caedo – убиваю) (сільськогосподарські отрутохімікати3) застосовують для боротьби зі шкідниками і хворобами рослин, зерна:
– для боротьби з бур’янами використовують гербіциди;
– водоростями – альгіциди;
– комахами – інсектициди;
– грибками – фунгіциди;
– бактеріями – бактерициди;
– теплокровними тваринами (гризунами) – зооциди тощо.
Головні проблеми їхнього використання:
1) неможливість їхнього вибіркового застосування: так у полі (лісі) отрута діє не лише на шкідливих комах (1-2 види), а й на усі інші живі організми: мікроорганізми, рослини, тварин (включаючи й теплокровних), людину;
2) серед цих організмів є й хижаки, що знищують шкідників, збудники їх хвороб та їх біологічні конкуренти. Через їх тотальне знищення кількість шкідників часто не меншає, а збільшується;
3) лише п’ята частина пестицидів досягає потрібного об’єкту, тобто 80-85 % їх використовується марно;
4) більшість із цих речовин здатна до накопичення (у тому числі й у продуктах харчування, наприклад, у зерні), переноситься на великі відстані від місця застосування (у середині 60-х років минулого століття у печінці антарктичних пінгвінів було знайдено ДДТ), розкладається повільно, зберігаючи токсичність тривалий час (десятиліття);
5) поява нечутливих до отрути шкідників;
6) неконтрольоване і необгрунтоване їх використання.
Фенол (світове виробництво – більше 8 млн. т на рік) використовують, головним чином, для синтезування пластмас. Також, незважаючи на високу токсичність, його продовжують застосовувати у медицині (консервант у вакцинах, антисептик тощо), харчовій промисловості (коптильний дим).
Хлорорганічні сполуки (ХОС). Діоксини та інші хлоровмісні сполуки можуть потрапляти в навколишнє середовище через повсякденну діяльність і аварійні скидання стічних вод целюлозно-паперових комбінатів, інших підприємств хімічного виробництва, які використовують хлор, а також унаслідок хлорування води і спалювання побутового сміття, яке містить Хлор. Період піврозпаду в природі – близько 1 року, але, потрапивши в організм людини або тварини, здатні накопичуватись у жировій тканині. Тоді період напіввиведення становить 30 років. Зрозуміло, що увесь час перебування всередині організму речовина справляє свою негативну дію.
Поліциклічні ароматичні вуглеводні (ПАВ)- антрацен, бензпірен, овален… – мають виражені канцерогенні, мутагенні та тератогенні властивості. Як уже вказувалось, у навколишнє середовище вони потрапляють через спалювання і переробку органічної сировини, а в організм людини – ще й унаслідок куріння тютюну.
Мийні засоби (детергенти), залежно від потреб, можуть містити у різних співвідношеннях:
– поверхнево-активні речовини (ПАР) – основні компоненти мийних засобів. Практично всі вони (і продукти їхнього часткового розкладу) є небезпечними для природи і людини, а отже, стоки, які їх містять, підлягають тривалому і ретельному очищенню;
– ароматичні добавки;
– ензими (ферменти);
– абразиви;
– речовини, які змінюють кислотність, твердість води, зменшують утворення піни та багато інших.
У результаті дослідження Північного моря виявлено, що близько 65 % забруднювальних речовин4 принесено ріками, 25 % – потрапили у воду з атмосфери (зокрема 7000 т свинцю від вихлопів автомобілів), 10 % – наслідок прямих скидів, головним чином, стічних вод. У Середземне море щорічно потрапляє близько 430 млрд. тонн відходів.
Пластикове побутове сміття. Величезна кількість найрізноманітніших технічних і побутових виробів, які ще 100 років тому виготовляли тільки з дерева і металу, зараз отримала нове життя завдяки розвитку хімії.
Проблемою планетарного масштабу стала утилізація виробів із пластику. П’ять величезних сміттєвих “островів” дрейфує океанами: по два – Тихим і Атлантичним, один – Індійським. Найбільший розміщено в Тихому океані між Каліфорнією і Гавайями: його розміри завбільшки із Францію, товщина – 30-50 м. Ці “острови” складаються з різноманітного пластикового сміття, що плаває на поверхні. Під впливом морських хвиль воно поступово перетирається на пил і осідає на дно, стаючи причиною смерті багатьох морських мешканців, які поїдають його.
Щоб осягнути глобальну екологічну проблему, яка постала перед людством, слід зауважити, що, крім хімічного, постійно збільшуються обсяги інших типів забруднення:
– механічні (інертне сміття, руйнування природних ландшафтів);
– фізичні (тепло, світло, шум, електромагнітні поля, радіоактивні речовини);
– біологічні (відсутність або недосконалість систем каналізації та очистки побутових стоків, розробка біологічної зброї, потенційна небезпека від широкого використання генетично модифікованих організмів).
______________________________________________________________________
1 Аналогічні процеси звичайно відбуваються і в природі: виверження вулканів, пожежі у лісах і на торф’яниках.
2 Ксенобіотики (від гр. ξένος – чужоріднй і βίος – життя) – група чужорідних для живих організмів хімічних речовин, які не входять у біотичний колообіг.
3 Зазвичай пестициди – це отрути, але не завжди: до них відносять також десиканти (речовини, які висушують організм) і регулятори росту. Більшість пестицидів – хімічні сполуки, але також не завжди: для боротьби з бур’янами і шкідниками застосовують також віруси та інші хвороботворні мікроорганізми. Крім сільського господарства існують галузі, де використання гербіцидів безумовно необхідно: знищення рослинності уздовж доріг (залізниць і автомобільних), на злітній смузі аеропортів.
4 3 ними вчені-екологи пов’язують масову (більше 11 тисяч) загибель тюленів у 1987-1988 pp., зростання захворюваності та смертності інших теплокровних, риб, ракоподібних, молюсків тощо.
