VII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2015

Введение

Каждый старается обеспечить себя самым необходимым, например, жильем, пищей и здоровой окружающей средой. А уже потом можно заняться остальными удобствами, созданием комфорта и уюта. Но, как ни странно, стремление к благоустроенности и здоровой окружающей среде не совместимо.

Проблема окружающей среды в последнее время стала очень актуальной темой для обсуждений. Научный прогресс помогает нам, он улучшает наши условия жизни, но одновременно и ухудшает экологию. Выбросы миллионов тонн химических веществ в воздух, в воду, неразлагаемые материалы в почве создают из чистого мира свалку. И дело, в общем, не только в прогрессе, а в самом менталитете окружающих, которые выбрасывают ненужное прямо возле себя, думая, что кто-то уберет.

О проблемах окружающей среды задумались в 1970-х годах когда, в 1972 году Генеральной ассамблеей ООН был официально учрежден праздник «Всемирный день охраны окружающей среды». Загрязнения буквально за 20-30 лет приобрели масштабный (мировой) характер. Хотя совсем недавно этот вопрос был актуален лишь в некоторых отдельных районах.

Рассмотреть все проблемы с их итоговыми последствиями тяжело, так как все взаимосвязано. Пластик, выброшенный в моря, пагубно влияет на обитателей, они погибают, а в итоге все замыкается вновь на человеке. И теперь можно считать, что люди стали бороться за выживание в гонке «Здоровый мир».

Химия – друг или враг? Чья сторона перевешивает? Проанализируем это дальше, в основной части.

1 Экологические проблемы1.1 Промышленность

Химическая промышленность включает в себя потенциальную опасность для всего мира. Риск заключается в возможных аварийных ситуациях и их последствиях. Чаще всего аварию можно заблаговременно избежать и исключить сопутствующие ей факторы, например, неисправность оборудования, ошибки при проектировании. Но человек не всегда способен предотвратить происшествие, так как причиной повреждения (разрушения) могут стать и природные явления.

В мире существует не менее серьезная проблема, связанная с несанкционированными выбросами в атмосферу, водоемы, почву. Причина проста – так дешевле. Однако общий экологический урон порой отнюдь не меньше, чем от аварий.

Наиболее весомые проблемы связаны с авариями при добыче, переработке и транспортировке нефти. В качестве примера можно назвать взрыв 20 апреля 2010 года на нефтяной платформе Deepwater Horizon. Площадь разлива нефти составила около 75 тысяч квадратных километров. От взрыва и дальнейшего пожара пострадали не только люди, но и около семи тысяч животных.

Промышленности несут за собой экологическую неустойчивость. Угольная влечет за собой изменение ландшафта, загрязнение сточных вод, выброс метана в атмосферу. Деревоперерабатывающая, легкая, пищевая оставляют очень много отходов. Лесная промышленность – это вырубка деревьев, поставщиков кислорода.

Промышленность, помимо предоставляемых удобств, делает состояние экосистемы Земли шатким и неустойчивым. В результате чего, погибают живые организмы – растения, животные, даже люди.

1.2 Отходы

Новые материалы, которые природа не может переработать сама, могут разлагаться даже не одну сотню лет. А на одну душу населения, по расчетам, приходится в среднем 500-700 килограмм мусора за год. Но на помощь пришли заводы, занимающиеся переработкой и утилизацией твердых бытовых отходов.

Существует несколько видов отходов. В первую очередь это производственные, т.е. промышленные и сельскохозяйственные вместе взятые. Они бывают как токсичными, так и нетоксичными. Следующим видом являются радиоактивные отходы. Менее опасными являются бытовые. В них входят испорченные продукты питания, лекарства, предметы быта и отходы, образующиеся в течение жизнедеятельности.

Мусор представляет собой целый ряд разнообразных материалов и композитов. Основными твердыми отходами являются: древесина, бумага, текстиль, металлы, стекло, камни и пластмассы. Другой вид мусора – гниющий, который полезен микроорганизмам, способным распространять инфекции и заболевания.

Химики занимаются поиском решения данных проблем. И существование таких методов, как получение дизельного топлива и бензина из пластмасс, тому доказательство.

Студенты-химики МГТУ в 2014 году нашли способ, как избавится от шлаков производства. Отходы собираются, размельчаются, расплавляются под давлением груза и вытекают в виде отрезков. Далее определяют их свойства – сколько композит может выдержать килограмм и какой у него процент деформации. В зависимости от этого, рассматривают места их дальнейшего применения. Композиты могут быть использованы в шумо-, тепло- и гидроизоляционных материалах, под паркетную доску или ламинат.

В Уорикском университете (Великобритания) в 2010 году была спроектирована и испытана новая машина. Она способна преобразовывать выброшенную пластмассу, причем без предварительной сортировки. Установка разделяет почти все виды полимеров на простые вещества. Это стало возможно благодаря технологии пиролиза и кипящего слоя в машине. Пластмасса, загруженная в конструкцию, разлагается на кусочки различных полимеров, которые в свою очередь, в мономеры. А происходит это в герметичной емкости, при температуре 500°C. В качестве примеров разложения можно привести полиэтилен и этилен, полистирол и стирол. С полученной смесью можно работать дальше, разделять ее перегонкой, и тем самым получать в результате стирол, углерод, воск, метилметакрилат и другое.

1.3 Кислотные дожди

Подарок индустриализации людям – кислотные дожди. Они выпадают с мокрыми осадками, дождем и снегом, и сухими, в виде аэрозолей с газообразными кислыми соединениями, которые появляются на окружающих нас поверхностях, земле и деревьях.

В состав кислотных осадков входят серная (H2SO4) и азотная ( HNO3) кислоты. Наличие серы и азота означает, что проблема заключается в выбросах данных элементов в атмосферу.

Последствия от таких дождей разнообразны. Они заметно повышают кислотность озер, приводят к вымиранию лесов и плохой урожайности, наносят ущерб памятникам архитектуры. Но самое неприятное в них то, что они могут наносить прямой вред человеку и животным. А у людей в зонах повышенной опасности преобладают заболевания верхних дыхательных путей.

Существует единственно верный способ разрешения сложившейся ситуации, по которому нужно бороться не с последствиями, а с причинами. Однако кто-то предпочитает противоборствовать. Так, в Швеции и США была найдена временная формула помощи пострадавшим водоемам и лесам. Она представляет собой известняк. Потому что именно он способен уменьшить кислотность. Но рост деревьев с этой формулой все же далек от оптимального, так как в почве возрастает значение pH. А в Германии смешали известняк и сульфат магния, что позволило деревьям с небольшими повреждениями вернуться в прежнее, здоровое, состояние.

1.4 Парниковый эффект

Как уже говорилось, люди стараются обеспечить себя самым необходимым и уютом. Поэтому в мире существует настоящая гонка за продуктами питания, различными потребительскими товарами, энергией и теплом. Но тем самым, в атмосфере стал увеличиваться коэффициент газообразных компонентов. Некоторые же из них способны поглощать солнечную энергию и преобразовывать ее в тепло, что чревато серьезными климатическими изменениями. Выброс таких газов приведет к ощутимым последствиям – явному глобальному потеплению, и результат не заставит себя долго ждать. Это наводнение от таяния полярных льдов, превращение плодородных земель в пустыню и как следствие всего голод.

А основными виновниками климатической катастрофы являются диоксид углерода, метан и оксиды азота. Первый образуется в громадных масштабах при горении минеральных топлив и биомассы, поэтому говорить о методах сокращения выбросов других загрязнителей в атмосферу не имеет смысла.

В настоящее время очень важно не засорять окружающую среду выбросами углекислого газа. Исследования парникового эффекта можно свести к следующим аспектам: сборка, хранение газов, их переработка и создание альтернативного вида топлива.

Решение «вылавливания» и хранения найдено в виде недорогого полимерного материала. Команда ученых описывает, в публикации одного из Американских журналов, новый твердый материал, созданный на основе полиэтиленимина. Его планируют размещать на заводских или выхлопных трубах автомобилей. Самое главное, что этот материал способен работать в реальных условиях – присутствия влаги в воздухе. Так как другие, предыдущие, методы очистки работали с переменным успехом; они полностью зависели от влажности. Более того, новый материал можно использовать многократно, выжимая из него, как из губки углекислый газ, и ставить на место.

Решение переработки и создания альтернативного вида топлива найдено тоже. Была осуществлена химическая реакция диоксида углерода и воды в муравьиную кислоту при помощи солнечных батарей. Сам процесс протекает внутри специальных электрохимических ячеек, включающих в себя металлические пластины. Если сложить три ячейки, то энергоэффективность возрастет в два раза. Получаемый продукт – муравьиная кислота, используется в топливных элементах. Более безопасным для окружающей среды является формиат – соль, муравьиной кислоты; он давно утилизируется в виде компонента топлива для самолетов.

Пока не будут устранены сами причины, все методы избавления от последствий напрасны.

Заключение

Теперь можно ответить на вопросы, поставленные в самом начале: «Химия друг или враг? Чья сторона перевешивает?». Ответ следующий: при помощи химии люди улучшает свою повседневную жизнь, делают ее ярче и удобнее. Но тем самым ухудшается окружающий мир, а, значит, и наше здоровье. Различные последствия, в виде масштабных и глобальных катастроф, наносят практически непоправимый вред растениям, животным и нам. Каждый в мире осознает, что сейчас из нынешней гонки за удобствами выйти невозможно никак. Человечество привыкло к окружающим высоткам, плакатам, средствам коммуникации, транспорту, электричеству, теплу, комфорту. Лишится всего накопленного нереально. Поэтому остается лишь искать пути решения, которые будут способны помочь вернуть здоровую экологию. Новые материалы, возможно, помогут исправить нанесенный вред. Переход на альтернативные и более безопасные источники энергии, в конце концов, будет найден, а главное применим на практике. И именно тогда, когда большинство методов по защите окружающей среды будут использоваться, то можно будет с уверенностью сказать, что химия – наш друг; она спасает наш мир от нас самих.

Список используемой литературы

1 ecologyproblems.ru: Экологические проблемы промышленности [Электронный документ] URL: http://ecologyproblems.ru/142-ekologicheskie-problemy-promyshlennosti

2 ecologyproblems.ru: Экологическая проблема отходов [Электронный документ] URL: http://ecologyproblems.ru/50-ekologicheskaya-problema-otkhodov

3 Черешнева, Ю., Грудев, Е. ГТРК «Южный Урал» Магнитогорск: Чем на свалке гнить – вторую жизнь подарить [Электронный документ] URL: http://www.mgntv.ru/vesti/society/4691-chem-na-svalke-gnit-vtoruyu-zhizn-podarit.html

4 Геоглобус.ру. Загрязнение воздуха в мировом масштабе: Что можно сделать для предотвращения кислотных дождей и деградации лесов [Электронный документ] URL: http://www.geoglobus.ru/info/review09/air07.php

5 newchemistry.ru, новые химические технологии: Парниковый эффект: как решить проблему? [Электронный документ] URL: http://newchemistry.ru/letter.php?n_id=2851

6 GlobalScience.ru, научно-популярные новости и статьи: Новый материал очищает воздух с беспредельной скоростью [Электронный документ] URL: http://globalscience.ru/article/read/20131/

7 GlobalScience.ru, научно-популярные новости и статьи: Разработано биотопливо из углекислого газа [Электронный документ] URL: http://globalscience.ru/article/read/24095/

10

Код для цитирования: Скопировать