ЭКОЛОГИЯ, раздел «Химик»
Экология — от греческого «ойкос» — дом, жилище, местообитание—наука об отношениях растительных и животных организмов между собой и с окружающей средой, в буквальном же смысле слова — наука о местообитании. Объекты экологического исследования — биологические виды, популяции организмов, сообщества, экосистемы и биосфера в целом. Термин «экология» введен в научный обиход в 1860 г. немецким биологом Э. Геккелем.
Экологи исследуют биологические виды не на уровне отдельной особи, как это делают физиологи, а популяцию в целом, причем в естественной для нее среде, где на каждого из ее представителей действуют разнообразные силы внешнего мира. В своей работе экологи используют методы и понятия комплекса биологических и географических наук, а также математики, физики, химии.
Если раньше экология ограничивалась лишь теоретическими изысканиями, то в наши дни в связи со значительными, иногда катастрофическими воздействиями техносферы на среду обитания чрезвычайно возросло практическое значение этой науки. Иногда говорят о химической экологии, имея в виду изучение химических воздействий на среду обитания и способы их предотвращения.
Производственная деятельность человечества нанесла биосфере серьезный урон, нарушив всеобщее экологическое равновесие. Так, уже в нашем веке площади лесов на Земле сократились вдвое. И производство, и население нашей планеты растут так быстро, что для многих регионов и стран дефицит пресной воды становится реальностью.
Химические производства дают множество вещей, без которых немыслимы нормальная жизнь и дальнейшее развитие человечества. Но в то же время воздействие многих из этих производств на биосферу стало причиной различных экологических проблем. Возьмем, к примеру, нитраты — соли азотной кислоты, важный элемент минерального питания растений, вносимый в почву для ускорения их роста. Сами по себе нитраты мало токсичны, но при их избытке на полях, а значит и в нашей пище, возникает опасность для здоровья человека, поскольку под действием микрофлоры кишечника в организме идет процесс восстановления нитратов в нитриты, из которых, в свою очередь, получаются нитрозамины — канцерогенные вещества...
Из-за выброса в атмосферу оксидов серы и азота бедой многих промышленно развитых стран стали кислотные дожди. Такие дожди не только вызывают коррозию металлов, но и разрушают жизненно важный гумусовый слой почвы, без которого земля уже не сможет дать полноценного урожая.
Ученых, прежде всего химиков и экологов, волнует состояние озонного слоя земной атмосферы. С середины 70-х гг. количество озона в атмосфере заметно сокращается, над Арктикой и Антарктикой образовались «озонные дыры». Установлено, что озонный слой атмосферы разрушается под действием определенных химических реакций и веществ, и особую роль среди них отводят метану, оксидам азота и фторхлорорганическим фреонам, используемым в холодильных установках и аэрозольных баллонах. Фреоны, распадаясь, выделяют оксид хлора, наиболее активно участвующий в разрушении озона. Поэтому в рамках Организации Объединенных Наций принята программа повсеместного сокращения производства фреонов с заменой их на другие, безопасные для озонного слоя вещества.
Выбрасываемый в атмосферу во все больших количествах углекислый газ и в меньшей мере метан создали так называемый парниковый эффект, что ведет к изменению климата всей планеты.
Перед экологией встают проблемы, и в частности химические, связанные с загрязнением биосферы промышленными отходами. В числе способов их решения — очистка отходящих газов и сточных вод, создание безотходных и малоотходных технологий. В очистных сооружениях вредные вещества, содержащиеся в отходящих газах, удаляют, используя сорбционные процессы или каталитические реакции (см. Катализ), в результате которых эти вещества превращаются в неопасные соединения. Очистку газов от пылей и дымов производят с помощью гидромеханических процессов в циклонах, фильтрах и т. п.
Для очистки сточных вод применяют различные методы. С помощью отстаивания и фильтрования воду очищают от взвешенных твердых частиц. Физико-химические методы основаны на массообменных процессах (см. Сорбционные процессы, Экстракция). Так, путем адсорбции на активированных углях из сточных вод цветной металлургии извлекают цинк, медь, свинец и другие металлы. Химические методы очистки заключаются в обработке сточных вод химическими реагентами. В результате реакций нейтрализации, окислительно-восстановительных реакций ядовитые вещества переходят в нетоксичные продукты или выпадают в осадок. При биохимической очистке воду направляют в железобетонные бассейны — аэротенки, где помещаются особые бактерии. Пищей для них служат органические вещества, содержащиеся в стоках. Поглощая эти вещества, бактерии очищают воду. При термическом методе очистки воду сжигают, получая нетоксичные газообразные продукты горения и твердый осадок.
Действенный метод борьбы с загрязнением водоемов — создание на предприятиях водооборотных систем, которые не имеют стока, а циркулирующая в них вода непрерывно подвергается очистке.
И наконец, безотходные и малоотходные производства подразумевают разработку таких технологических процессов, которые обеспечивают максимально возможную комплексную переработку сырья. Это позволяет наиболее эффективно использовать природные ресурсы, снижать количество отходов и тем самым уменьшать их отрицательное влияние на окружающую среду.
