РЕФЕРАТ
на тему:
Хімія і екологія 1
Хіміко-технологічне перетворення природи людиною, поряд з механічною
зміною ландшафтів і структури земної кори, є головний засіб негативного
впливу на біосферу. Тому є потреба в аналізі хіміко-технологічної
діяльності людства: виявленні її історико-культурних форм, масштабів і
структури.
Хімічна діяльність людства дуже різноманітна і супроводжує його
практично з перших кроків знарядійної практики. Власне кажучи, хімічна
переробка природи є невід’ємна риса усього живого.
До промислової революції хіміко-технологічна діяльність мала кустарний,
ремісничий характер. Кожне виробництво було унікальним, хоча
високотемпературні технології (металургія, кераміка, виробництва скла)
були пов’язані між собою спільною технічною проблемою – одержання
високої температури. Вогонь залишався головним джерелом енергії в
хімічних процесах. Хімічні знання носили суто емпіричний характер
(алхімія – феномен середньовічної Західної Європи).
Хіміко-технологічні процеси, за винятком високотемпературних, уявляли
собою свідоме використання природних процесів (бродіння, дублення), або
виділення у чистому вигляді природних речовин ( барвники, отрута,
парфумерні та косметичні засоби). Хімічне конструювання речовин та
хіміко-технологічних процесів не застосовувалися. Синтетичні, тобто
такі, що не мають аналогів у природі, речовини не вироблялися.
За відносно короткий історичний період, який пройшов від часу виникнення
хімічної промисловості, хіміко-технологічна діяльність встигла витримати
декілька істотних структурних перебудов, які були викликані різними
факторами. Можна виділити такі головні чинники: 1) аксиологічний –
загальна спрямованість культури і, відповідно, певний розвиток хімічних
знань і технології; 2) технічний – він об”єднує досягнуті технічні
можливості цивілізації; 3) геохімічний – наявність певної сировини.
Останнім часом значно зросла роль науки та політики. Геохімічний чинник
в міру розвитку транспорту та геологічної науки зменшив своє значення,
оскільки дослідження мінеральних ресурсів набуло систематичного та
цілеспрямованого характеру, а доставка сировини на місце переробки
завдяки розвитку залізничного, водного та трубопровідного транспорту
значно полегшилася та перестала залежати від відстані.
Історичному та економічному аналізу розвитку хімічної промисловості
присвячено ряд цікавих досліджень. Але хіміко-технологічна діяльність не
вкладається в межі лише хімічної промисловості. Практично усі галузі
використовують хімічні процеси або як основні, або як допоміжні. А тому
цікаво розглянути етапи розширення хіміко-технологічної діяльності,
починаючи з кінця XVIII століття, щоб з”ясувати логіку її розвитку і
сучасну структуру.
Успіхи хімічної науки були дуже великі. Затвердилося нове розуміння
хімічного елементу, кисневої теорії горіння та дихання, складено перший
список хімічних елементів, розроблена перша раціональна хімічна
номенклатура, відкрито стехіометричні закони за допомогою кількісних
методів дослідження. Лише за першу чверть XIX століття було відкрито 18
нових хімічних елементів, більшість з яких вдалося виділити лише завдяки
новому електрохімічному методу дослідження [4,с.168].
Поряд з винайденням пороху, компаса та друкарства, які відіграли значну
роль у підготовці промислової революції, слід назвати і відкриття
мінеральних кислот, які, за словами Г. Фестера, “як сильні реагенти,
зовсім змінили весь характер хімічної роботи, яка до того обмежувалася,
головним чином, операціями у розплавленому стані. Цим відкриттям було
покладено початок зовсім непередбаченому розвитку хімічного
виробництва”.
Промислова революція значно підвищила попит на всю хімічну продукцію:
“Переворот у способі виробництва, який відбувся в одній сфері
промисловості, обумовлює переворот в інших сферах. Це стосується
насамперед таких галузей промисловості, які переплітаються між собою як
фази одного спільного процесу, хоча суспільний розподіл праці так сильно
розмежував їх, що кожна з них виробляє самостійно товар.
Так, наприклад, машинне прядіння висунуло необхідність машинного
ткацтва, а обидва разом зробили необхідною механіко-хімічну революцію у
білильному, ситцефарбувальному та фарбувальному виробництвах”. Зросли
масштаби виробництва, з”явилися перші великі хімічні підприємства.
Наприкінці XVIII століття почали використовувати кам”яне вугілля, а
потім кокс для виплавляння чавуну та сталі, що дало змогу збільшити
розміри доменних печей і покращити якість металу.
Початок використання кам’яного вугілля став важливим етапом у
нарощуванні хіміко-технологічної діяльності. У другій половині XIX
століття виникла велика коксохімічна промисловість. Розвиток скляної,
миловарної промисловості, відбілення тканин, кількість яких значно
зросла, стримувалися недосконалими способами виробництва соди і сірчаної
кислоти. У 1791 році французом Лебланом був запропонований дешевий
спосіб виробництва соди з доступної сировини (кам”яна сіль, вугілля,
вапняк).
Цей рік і вважається датою виникнення хімічної промисловості. Содове
виробництво значною мірою визначило структуру хімічної промисловості XIX
століття. Ось як про це писав академік Д.П. Коновалов: “Доки спосіб
виробництва соди Леблана зберігав панівне положення, сукупність хімічних
виробництв укладалася у три розподіли: велика хімічна промисловість,
мінеральні хімічні виробництва спеціального призначення та органічні
виробництва” .
Почалася інтенсивна розробка нових видів мінеральної сировини, яку
раніше не використовували: чилійська селітра (1830), калійні солі
поблизу Стасфурта (1856), а з початку XX століття і у Солігорську
(1903). Починають широко застосовувати фосфорні добрива. Розробка
наукових засад хімії барвників (М.М.Зінін, У. Перкін, А. Гофман, А.
Байер) дали змогу створити велику промисловість барвників, яка підвищила
попит на коксохімічну продукцію. Коксохімія перестала бути придатком
металургійних заводів.
У другій половині XIX столітті розпочалося виробництво перших пластмас,
штучних волокон, синтетичного каучуку. Розвиток хімії та хімічної
технології (каталіз, електроліз, електропіч) істотно змінили структуру
хімічної промисловості. До середини XIX століття увага хімічної
промисловості зосереджувалася головним чином, як і хімічної науки, на
мінеральних речовинах. Але з цього часу вивчення органічних сполук
починає привертати все більшу увагу хіміків.
В лабораторіях почали синтезувати нові сполуки, які не зустрічаються у
природі. І ці успіхі хімії не залишилися без уваги хімічної
промисловості. Відтак виникає нова велика група виробництв органічних
сполук.
Новий, аміачний спосіб виробництва соди, запропонований Сольве, розірвав
зв”язок між одержанням соди і виробництвом сірчаної кислоти, виникло
виробництво азотної кислоти з азоту повітря, яке не потребує сірчаної
кислоти, і разом з тим підвищилося значення азотної кислоти внаслідок
зростаючого попиту на виробництво вибухівки, органічних сполук та
виробництва азотних добрив. Початок XX ст. ознаменувався в хімічній
промисловості великими успіхами у справі використання азоту повітря.
Сірчана кислота, яка втратила своє колишнє значення у циклі виробництва,
які складали раніше велику хімічну промисловість, не втратила свого
значення, але її виробництво відокремилося. Нарешті виробництва цього
типу включається як допоміжні виробництва, виробництво сірчаної кислоти.
Таким чином і саме розуміння великої хімічної промисловості втратило
своє колишнє значення і взаємозв”язок окремих хімічних виробництва більш
гнучким.
Розвиток промисловості органічного синтезу та нафтохімії призвели до
значного зростання попиту на хлор, оскільки хлорування поки що незамінна
стадія багатьох процесів. Галогенування, а отже і хлорування, – це один
з найважливіших процесів органічного синтезу. Його використовують для
одержання хлорорганічних проміжних продуктів, хлор – та фтормономерів,
хлорорганічних розчинників, хлор – та броморганічних пестицидів.
Хімічна промисловість з промисловості неорганічних речовин (сода,
сірчана кислота, соляна кислота, потім виробництво добрив) перетворилися
значною мірою на промисловість нафтохімічного синтезу. Цей процес
супроводжувався зміною сировинної бази – спершу лише кам”яна сіль,
вапняк, пірит, потім чилійська селітра, фосфорити, калійні солі. З
розвитком органічної хімії найважливішою сировиною хімічної
промисловості стає вугілля. Виникає коксохімічна промисловість.
Поступово вугілля було замінене нафтою та газом. Відповідно до цього
змінювалася і вся інфраструктура промислового комплексу – розвиток
транспорту, енергетики, підготовки кадрів. З”явилися нові великі
споживачі хімічної продукції : сільське господарство, військовий
комплекс (вибухівка, бойові отруйні речовини, паливо особливого
призначення), транспорт на рідкому та газовому паливі. З”явився потужний
хімічний агент – атомна та теплова енергетика.
Структура та масштаби хіміко-технологічної діяльності, що склалися в наш
час, не могли не призвести до кризи.
Перебудова хімічної промисловості, поява атомної енергетики, практичної
космонавтики, зростання транспорту тиснуть на біосферу не лише своїм
масштабом, але й чужерідністю нових хімічних речовин. Особливо згубним є
дисбаланс у відношенні важких і легких елементів між біосферою і
техносферою. Кількість легких елементів у щорічно відновлюваній біомасі
більше, ніж їх видобування людиною.
Починаючи з титану, спостерігається зворотна картина: людина, як
правило, видобуває у 7-10 разів більше, ніж утилізується живою
речовиною.
Сучасний побут, який значною мірою змінився завдяки широкому
використанню хімічних продуктів, перетворився на небезпечне джерело
забруднення біосфери. Побутові відходи містять значну кількість
синтетичних та штучних речовин, які не засвоюються у природі. А отже
надовго вибувають з природних геохімічних циклів. Спалювання побутових
відходів часто неможливе через те, що навколишнє середовище
забруднюється токсичними продуктами згорання (сажа, поліциклічні
ароматичні вуглеводні, хлорорганічні сполуки, соляна кислота тощо). А
тому виникають звалища відпрацьованих автопокришок і пластикових
упаковок. Такі звалища виявляються добрими екологічними нішами для
пацюків та супутніх з ними мікроорганізмів.
Не виключені і випадки пожеж, які можуть перетворити цілі райони у зону
екологічного лиха (зниження прозорості атмосфери, токсичні продукти
горіння тощо). А тому гостро стоїть проблема створення полімерів, які у
природних умовах швидко саморуйнуються і повертаються до нормального
геохімічного кругообігу. Особливу групу складають виробництво бойових
отруйних речовин, ліків та засобів захисту рослин, оскільки це синтез
біологічно активних речовин.
Насамперед із значним ризиком пов”язаний сам процес виробництва,
оскільки персонал постійно працює в атмосфері з підвищеною концентрацією
цих речовин. Значні складності пов”язані із зберіганням, а як тепер
з”ясувалося, і з знищенням бойових отруйних речовин. Хімічні засоби
захисту рослин, або отрутохімікати, призначені спеціально для
розпорошення у біосфері.
Загальну кількість цих отрут важко назвати, оскільки постійно
випускаються нові і припиняється випуск старих, які виявилися на
практиці надто шкідливими або до них вже пристосувалися ті види
шкідників, проти яких їх застосовують. Але приблизно їх кількість вже
перевищила 1000 сполук, здебільшого хлор-, фосфор-, миш”як- та
ртутьорганічних.
Якою б не була персистентність останніх двох груп пестицидів, вони не
втратять свої отруйні властивості через те, що хімічні елементи миш”як
та ртуть не підлягають руйнації і включаються до геохімічного
круговороту, якого раніше у природі не існувало. Біологічна та
економічна ефективність пестицидів не викликає сумніву, але й ризик,
пов”язаний з їх використанням – також. Перші два позитивні критерії
необхідні, але важко сказати, чи достатні вони для використання
отрутохімікатів.
Може так статися, що отриманий прибуток буде використано не на зростання
добробуту населення, а на додаткові витрати по очищенню питної води, яка
забруднена пестицидами, на налагодження більш жорсткого контролю за
якістю продуктів харчування, які містять пестициди (а наукові розробки
та обладнання коштують дорого), та в решті решт на лікування хворої
людини та природи. Хімічні процеси використовуються майже в усіх галузях
промисловості:
Надто широке застосування [розчинники, трансформаторні масла, речовини
для просочування матеріалів тощо [ мають так звані поліхлорбіфеніли
(ПХБ). Корисні властивості хлору та його сполук на певний час затьмарили
небезпеку, пов”язану з їх використанням. Хлорорганічні сполуки виявилися
дуже отруйними та стійкими у навколишньому середовищі. Сумну славу мають
гексахлорциклогексан (ГХЦГ), гексахлорбензол, ДДТ.
Здатні циркулювати у трофічних ланцюгах і накопичуватися в організмі, ці
речовини призводять до захворювань та загибелі тварин і людини.
Наприклад, ПХБ впливає на цикл розмноження тюленів, птахів; збільшилась
кількість хворої риби (майже 30%), пухлини, нариви; ПХБ навіть виявляють
у жіночому молоці. Але головну небезпеку, пов”язану з використанням
хлору, фахівці вбачають в утворенні диоксину (синоніми
тетрахлордібензо-п-діоксин).
Небезпека, пов”язана з діоксином, полягає в слідуючому: 1) він
вважається однією з найсильніших отрут, яка створена людиною (“.у 67
тисяч разів більш отруйний за ціанистий калій і у 500 разів -за
стрихнін”), має канцерогенну, ембріотоксичну дію, а також шкіронаривну;
2) він має виключно високу стійкість (практично не розкладається до 750
0 C (і постійно накопичується у навколишньому середовищі, а при
досягненні критичного порогу, який, до речі, різний для різних
організмів, розпочинається активний прояв його отруйної дії ; 3) він
утворюється скрізь, де використовують хлор (виробництво хлорорганічних
продуктів, хлорування води, у двигунах внутрішнього згорання, при
спаленні сміття тощо). Таким чином, діоксин – це виключно токсична
речовина, яка постійно накопичується у навколишньому середовищі і
утворюється скрізь де є хлор. Вперше людство зіткнулося з діоксином у
1947 р., коли у США розпочалося виробництво пестицидів.
Розширення діапазону хімічного втручання людини у біосферу є неминучим
наслідком зміни масштабів і структури хіміко-технологічної діяльності,
особливо за останні 50 – 100 років: “хімізація” транспорту, енергетики,
сільського господарства, засобів зв”язку, військової справи, медицини,
побуту, будівництва; глибока хімічна переробка природної сировини
(виробництво штучних і особливо синтетичних матеріалів); різке зростання
енергоємності хімічних виробництв. З”ясування структури
хіміко-технологічної діяльності та змін, що сталися в ній за останній
час, ще непояснюють причин екологічної кризи. Для цього потрібен окремий
аналіз співвідношення людської діяльності, в тому числі і
хімікотехнологічної, з природними процесами.
До такого аналізу людство повинно було дорости і зараз як ніколи
актуальні слова видатного росїйського мислителя Петра Чаадаева, сеазані
понад півтора сторіччя тому:”.на мою думку, для того, щоб нам цілком
переродитися в дусі прозріння, ми повинні пройти через яке – небудь
велике випробування, через всесильне спокутування, яке весь
християнський світпережив би в усій його повноті, яке на всій земній
поверхні відчувалося б як величезна фізична катастрофа.
Використана література:
Островский В.Г. Химия и география. – М.: Знание, 1996
Злобін Ю.А. Основи екології.- К.: Лібра, 1998. – 249.
Корсак К.В., Плахотнік О.В. Основи екології, – К.: МАУП, 2000. – 238 с.
Кучерявий В.П. Екологія, – Львів: Світ, – 500 с.
Одум Ю. – Экология. – М.: Мир, 1986. – Т. 2.
PAGE
PAGE 3
Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter
