Статья посвящена актуальной проблеме современности — загрязнению окружающей среды. В работе рассматривается проблема загрязнения атмосферы, почвы, воды химическими веществами, а также предлагается эффективный метод очистки промышленных стоков гидрометаллургических производств.
Ключевые слова: биосфера, биобаланс почв, промышленные стоки, производство молибдена и вольфрама, сульфоаммиачная селитра.
Много новых изобретений и нововведений представляют угрозу для жизни человека, поскольку они созданы искусственно. Этот искусственный и бессистемный путь обеспечения наилучших условий для жизни создает компоненты, необходимые для человеческой жизни. Однако достаточно одного пристального взгляда на экологию чтобы понять, что увеличение нужд современного уклада жизни в конечном итоге нарушает баланс в экологии, приводит к загрязнению окружающей среды. Загрязнение — это результат прогресса и развития, который происходит на регулярной основе. Наиболее распространенные виды загрязнения окружающей среды, которые постепенно вызывают у людей различные заболевания: загрязнения воды, почвы, атмосферы, шумовое, радиоактивное загрязнения и другие. По источникам и видам загрязняющих веществ загрязнения делятся на механические, физические, химические, биологические и биотические.
Механические загрязнения (мусор) — это тела, не растворимые в воде, химически относительно инертные и занимающие площади на поверхности Земли — территории или акватории. Физические загрязнения проявляются в отклонении от нормы физических свойств окружающей среды (ОС). В основном это разнообразные излучения, воздействующие на биосферу. Биологические загрязнения — привнесение в экосистему и размножение там чуждых ей видов организмов; чаще всего это болезнетворные и паразитарные микроорганизмы и вирусы, как существовавшие в минувшие века (чума, холера, бешенство и т. п.), так и появившиеся в последние годы (СПИД, атипичная пневмония, коровье бешенство, птичий грипп). Биотические загрязнения — это пищевые отходы, нечистоты, отмершие организмы, а также животные экскременты — отходы ферм и птицефабрик. Химическими загрязнениями можно считать все растворимые (или малорастворимые) в воде вещества, не входящие в естественные трофические цепи. Такие вещества можно условно разделить на неорганические и органические.
Неорганические загрязнения — это катионы тяжелых металлов (главным образом ртути, кадмия и свинца) и анионы — нитраты (растворимые соли азотной кислоты) и арсенаты (соединения мышьяка), а также газы — угарный, углекислый, оксиды серы и азота. Соединения ртути очень токсичны. Примером является «болезнь Минамата» — это название японского залива, куда сливал свои неочищенные сточные воды, содержащие катионы ртути, комбинат по производству кино- и фотопленки. Катионы ртути накопились в рыбе, выловленной в заливе, результатом чего были массовые тяжелые отравления жителей городка на берегу залива.
Свинец в XIX в. входил в состав жести, из которой делали консервные банки. Многочисленные отравления такими консервами заставили быстро отказаться от свинца как составной части жести для консервов. В настоящее время свинец содержится в выбросах автомобилей, отравляющих воздух больших городов.
Широкое техническое применение кадмия (нанесение на поверхность неблагородных металлов, использование в производстве красок, лаков, эмалей, керамики) обусловливает попадание кадмия в ОС и ее загрязнение.
Нитраты (селитры) широко применяются в сельском хозяйстве в качестве удобрений. Повышенное содержание нитратов в почве приводит к тому, что они включаются в обменные процессы и накапливаются в листьях, стеблях и особенно в корнях растений. Непосредственно для растений избыток нитратов угрозы не представляет, но при попадании в организм животных и людей с пищей они вызывают тяжелые нарушения обмена веществ, аллергию, нервные расстройства, злокачественные опухоли, ухудшают состав крови.
К органическим загрязняющим веществам относятся нефть и нефтепродукты, а также фторхлорорганические соединения.
Нефть и нефтепродукты малорастворимы в воде и образуют на ней пленку, препятствующую кислородному обмену между водой и воздухом; в результате нефтяных разливов гибнут многие морские животные, рыбы и птицы; на суше нефтяные разливы приводят к деградации почвы и потере пахотных земель.
Фторхлорорганические соединения являются весьма токсичными. Среди них наиболее опасными являются диоксины — хлорсодержащие ароматические соединения. Они образуются при взаимодействии хлора, используемого для дезинфекции питьевой воды, с органическими веществами.
Промышленные стоки содержат отходы кислого и щелочного характера, что приводит к разрушению биобаланса почв. Почвенное загрязнение представляет собой огромную опасность для человека. Наибольшую опасность как для человека, так и для природных экосистем представляет такой вид почвенного загрязнения, связанный с применением пестицидов и удобрений, вызывающих химическое загрязнение продуктов питания, с которыми наш организм получает до 70 % загрязняющих веществ.Пестициды — опасные для здоровья человека химические вещества, используемые для уничтожения вредных насекомых (инсектициды), растений-сорняков (гербициды), грибковых культур (фунгициды) и др. В мировом производстве пестицидов инсектициды занимают 45 %, гербициды — 40 %, фунгициды — 15 % и прочие — 10 %. Многие пестициды сохраняются в почве длительное время и накапливаются по трофическим цепям, что со временем приводит к превышению безопасных для здоровья человека уровней.
Не меньшую опасность для организма человека представляет загрязнение атмосферного воздуха. Под загрязнением атмосферного воздуха следует понимать любое изменение его состава и свойств, которое оказывает негативное воздействие на здоровье человека и животных, состояние растений и экосистем.
По агрегатному состоянию выбросы вредных веществ в атмосферу классифицируются на:
газообразные (диоксид серы, оксиды азота, оксид углерода, углеводороды и др.);
жидкие (кислоты, щелочи, растворы солей и др.);
твердые (канцерогенные вещества, свинец и его соединения, органическая и неорганическая пыль, сажа, смолистые вещества и пр.).
В настоящее время основными источниками загрязнения атмосферного воздуха являются следующие отрасли: теплоэнергетика (тепловые и атомные электростанции, промышленные и городские котельные и др.), предприятия черной и цветной металлургии, машиностроение, производство стройматериалов, химическая, нефтедобывающая и нефтехимическая промышленность.
В наше время наиболее актуальной проблемой является загрязнение питьевой воды. Ведь из-за загрязнения питьевой воды в первую очередь страдает здоровье человека. Именно поэтому многие ученые сейчас озабочены вопросом очищения питьевой воды от вредных примесей. Загрязнение питьевой воды в наши дни происходит по многим причинам. Однако основной причиной является загрязнение подземных вод различными производствами и предприятиями. Водопроводную воду чаще всего очищают хлорсодержащими веществами, которые очень опасны для здоровья человека, потому как вода, очищенная при помощи хлора становиться более жесткой и практически «мертвой». К тому же в такой воде не исключением является наличие большого количества железа, марганца и завышенного радиационного фона.
Вода, как утверждали ещё наши предки, источник жизни. Любой живой организм в основе состоит из воды. Например, растения на 80–90 % состоят из воды. Организм животных и людей на 70 % состоит из воды. Человеческий мозг содержит до 80 % своего веса в виде специально сформированной чистой воды. Человеческий организм не может существовать без воды. Каждая клеточка нашего организма требует воды. Если клетка высыхает, ее работа прекращается. Даже кислород не может быть поглощен легкими, если их поверхность не будет влажной. Пища не может быть усвоена без воды. С ее помощью идет превращение белков, крахмалов и жиров в пищу, необходимую для нормальной работы желудка и выводу отработанных масс из организма.
К сожалению, загрязнение водоёмов привело к дефициту чистой питьевой воды. Водопроводная вода, как правило, проходит многоступенчатую очистку и пригодна для питья.
Промышленные отходы гидрометаллургических производств сильно влияют на нормальное состояние биосферы. При производстве молибдена, помимо газообразных отходов, образуется промышленный сток, содержащий в среднем следующие компоненты: 0,12 г/л молибдена, 30–60 г/л азотной кислоты, сумма нитратов и сульфатов- 200–250 г/л, железа- до 30 г/л, кобальта — до 0,05 г/л. Образующийся при производстве вольфрама промышленный сток содержит: сульфид-ион — 0,25–2,25 г/л, нитрат аммония — 80–140 г/л, нитрат кальция — 30–55 г/л; рН раствора — 9–11.
Нами разработана очистка выше указанных промышленных стоков в отдельности, с добавлением щелочных растворов с осаждением железа, кобальта и других металлов, имеющихся в отходах молибденового производства. Отходы вольфрамового производства предлагается очищать с добавлением солей сульфата железа или алюминия. Было установлено, что наиболее эффективным методом очистки отходов молибденового и вольфрамового производства является взаимодействие этих двух промстоков с получением сульфоаммиачной селитры. В результате взаимодействия отходов молибденового производства, представляющих собой кислый раствор, с щелочным раствором вольфрамового производства, помимо сульфата аммония образуются сульфид железа, сульфат кальция, выпадающие в осадок. Отфильтровав образовавшуюся пульпу, получаем чистый раствор сульфата аммония. В предлагаемом нами методе очистки отходов соотношение кислого промстока к щелочному равно 2:1. При таком соотношении образовавшаяся пульпа имеет рН, равный 7,0–7,5. Взаимодействие кислых и щелочных растворов проводилось при температуре 40–700 С. Отфильтрованный раствор сульфата аммония с концентрацией 8–10 % подвергается выпариванию для повышения концентрации.
Исследованием установлено, что увеличение соотношения кислого промышленного стока приводит к образованию гидроксида железа, который не даст полной нейтрализации раствора. Продукт взаимодействия кислого и щелочного растворов должен иметь рН от 7,0 до 8,0. При значении рН больше 8,0 образующийся раствор сульфоаммиачной селитры невозможно полностью очистить от сульфидов и полисульфидов молибдена и вольфрама. При рН ниже 7,0 не достигается полного осаждения железа (III), также происходит выделение сероводорода, что недопустимо с точки зрения охраны окружающей среды.
В оптимальных условиях промышленные стоки полностью очищаются от балластных веществ, получается товарная продукция — сульфоаммиачная селитра. В дальнейшем необходимо изучать выделение металлосодержащих компонентов из осадка.
Таким образом, окружающая среда охраняется от загрязнения газообразным сероводородом, парами кислот, почва и подземные водные источники от нитратов, сульфатов, тяжёлых металлов и других вредных веществ.
Литература:
- Белоконов Е. Н., Попова Г. Е., Пурас Г. Н. «Водоотведение и водоснабжение». Москва, 2009.
- Махмудова И. М. «Улучшение качества природных вод». Ташкент, ТИМИ, 2013г.
- http://suvsoz.uz/press/news
- http://www.xumuk.ru/encyklopedia/1536.html
