Problèmes environnementaux de l'industrie chimique. Rapport sur la chimie sur le thème : « Problèmes environnementaux de l'industrie chimique

29.09.2019

Les principaux problèmes de la chimie moderne

2. Industrie chimique et problèmes environnementaux de la chimie

L'industrie chimique est l'une des industries qui se développe le plus rapidement. Elle appartient aux industries qui constituent la base du progrès scientifique et technologique moderne. En structure industrie chimique Malgré toute l'importance de la chimie de base, la position de leader est passée à l'industrie des plastiques, des fibres chimiques, des colorants, des produits pharmaceutiques, des détergents et des cosmétiques.

Les réactifs et les matériaux produits par l'industrie chimique sont largement utilisés dans les processus technologiques d'une grande variété d'industries. DANS ère moderne L'industrie chimique est devenue une sorte d'indicateur qui détermine le degré de modernisation du mécanisme économique de n'importe quel pays.

Il convient de distinguer 5 groupes de production au sein de l'industrie chimique russe :

1. Industrie minière et chimique, y compris l'extraction de matières premières chimiques primaires.

2. Chimie de base, spécialisée dans la production d'engrais minéraux, d'acides, de soude et d'autres substances qui constituent en quelque sorte de la « nourriture » pour d'autres secteurs de l'économie.

3. Production de substances polymères.

4. Traitement des matériaux polymères.

5. Un groupe hétérogène d'autres branches légèrement interconnectées de cette industrie : photochimique, chimie domestique, etc. Zelenin K.N., Sergutina V.P., Solod O.V. Passer l'examen de chimie. Saint-Pétersbourg, 2001. pp. 2-3. .

La chimie domestique est un sous-secteur de l’industrie chimique qui connaît actuellement un développement important. Tout le monde, d'une manière ou d'une autre, utilise presque constamment les « fruits » de l'industrie chimique ou est confronté à des activités qui nécessitent des connaissances sur la manipulation sûre des substances. Bonne hôtesse ne placera jamais une bouteille d’acide acétique à côté d’autres contenants alimentaires similaires. Une personne instruite lit toujours les instructions avant de travailler avec des liquides ménagers tels que de l'eau de Javel ou des nettoyants pour vitres, et sait qu'après avoir recouvert le sol d'un nouveau linoléum ou d'un nouveau tapis, il est toujours nécessaire d'aérer la pièce. Toutes ces techniques permettent une manipulation sûre des substances. Pour plus de détails, voir : Artamonova V. Shampoings : chimie et biologie dans une bouteille // Chimie et vie. 2001. N° 4. p. 36-40. . La capacité de préparer des solutions, la connaissance des méthodes de purification des substances, les propriétés des composés les plus courants, leur effet sur la santé humaine - la jeune génération apprendra tout cela dans les cours de chimie à l'école. Pour plus de détails, voir : " Table ronde» au troisième marathon pédagogique de Moscou matières éducatives 8 avril 2004 « Par où commencer à étudier la chimie, ou Comment s'intéresser à la chimie » // Chimie (Maison d'édition Pervoe September). 2004. N° 33. p. 3-7..

Les principaux problèmes du développement de l’industrie sont liés à l’environnement. Il convient de noter qu’actuellement le développement de l’industrie, notamment de l’industrie chimique, aggrave considérablement les problèmes environnementaux. Le progrès scientifique et technologique développe les forces productives, améliore les conditions de vie humaine et augmente son niveau. Dans le même temps, l’intervention humaine croissante introduit parfois des changements dans l’environnement qui peuvent entraîner des conséquences irréversibles au sens écologique et biologique. Le résultat de l’influence active de l’homme sur la nature est sa pollution, son colmatage et son épuisement.

Par conséquent activité économique l'homme, la composition des gaz et la teneur en poussières des couches inférieures de l'atmosphère changent. Ainsi, lorsque des déchets issus de la production chimique industrielle sont rejetés, une grande quantité de particules en suspension et divers gaz pénètrent dans l'atmosphère. Les composés chimiques très actifs sur le plan biologique peuvent avoir des effets à long terme sur l'homme : maladies inflammatoires chroniques de divers organes, modifications système nerveux, un effet sur le développement intra-utérin du fœtus, entraînant diverses anomalies chez les nouveau-nés. Par exemple, selon le Centre d'hydrométéorologie de Volgograd, au cours des 5 dernières années, le niveau de pollution par la poussière, les oxydes d'azote, la suie, l'ammoniac et le formaldéhyde a augmenté de 2 à 5 fois. Ceci est principalement dû à des imperfections processus technologiques. La forte pollution par le chlorure d'hydrogène et les substances organochlorées dans la zone industrielle sud de Volgograd s'explique par le manque fréquent de matières premières dans les entreprises chimiques, ce qui conduit au fonctionnement d'équipements à charges réduites, pour lesquelles il est très difficile de maintenir les normes technologiques. Voir : Alexandrov Yu.V., Borzenko A.S., Polyakov A.V. La santé de la population comme critère de l'état social et écologique du territoire // Volga Ecological Bulletin : Vol. 4. Volgograd, 2003. P. 34..

La principale contribution à la pollution de l'air dans la ville de Volgograd provient des entreprises pétrochimiques (35 %). La quantité de substances nocives émises par les entreprises pétrochimiques : sulfure d'hydrogène - 0,4 mille tonnes par an, phénol - 0,3 mille tonnes par an, ammoniac - 0,5 mille tonnes par an, chlorure d'hydrogène - 0,2 mille tonnes par an Ibid. P. 35. .

Tout ce qui précède s'explique par un certain nombre de facteurs, allant de la mauvaise qualité des matières premières à l'état insatisfaisant des équipements de traitement et des dispositifs de collecte des poussières et des gaz dans l'ensemble des entreprises.

Les entreprises industrielles, par exemple Khimprom, Kaustik, l'usine d'azote-oxygène de Volzhsky, une usine de synthèse organique et de nombreux bassins de stockage d'autres entreprises, causent d'énormes dégâts à la plaine inondable. Des dommages particuliers sont causés aux sols à faible teneur en humus et en matière organique, ainsi qu'aux chernozems carbonatés. Dans ceux-ci, de fines fractions de carbonates instables aux effets des précipitations acides peuvent prédominer comme adhésifs. Et l'élimination de la fraction lipidique sous l'influence des solvants organiques émis par les entreprises dans l'atmosphère peut, avec d'autres facteurs, conduire à la perte de la structure agronomiquement précieuse des terres irriguées et à leur retrait de l'usage agricole. Les produits chimiques peuvent pénétrer dans la nourriture, l'eau et l'air à travers le sol. Voir : Kovshov V.P., Golubchik M.M., Nosonov A.M. Utilisation des ressources naturelles et conservation de la nature. Saransk, 2002. P. 56. .

Les déchets industriels pénètrent dans les plans d’eau et détruisent rapidement les liens écologiques développés dans la nature au fil des milliers d’années. Avec des impacts chroniques, il se produit une dégradation des écosystèmes aquatiques situés dans la zone où se trouvent les installations de stockage des déchets liquides. Les produits chimiques contenus dans les eaux usées peuvent migrer dans les eaux souterraines puis pénétrer dans les plans d'eau libres. Ainsi, plus de 50 % des composants détectés (dans les eaux usées) provenaient des réservoirs de stockage des eaux usées dans les eaux souterraines et 38 % dans l'océan mondial. Les eaux usées liquides provenant de la production chimique ont également un effet négatif sur les processus d'auto-épuration naturelle de l'eau dans les mers et les océans. Ainsi, la violation des réglementations sur le traitement des eaux usées et le placement des eaux usées dans des réservoirs de stockage et des évaporateurs s'accompagnent d'intenses conséquences. pollution des objets environnement, en particulier, les mers et océans de la planète.

Il convient de noter qu’au cours des 5 à 7 dernières années, la qualité des eaux de notre pays s’est quelque peu améliorée. Cela s'explique par le fait que de nombreuses grandes entreprises industrielles ont réduit leurs programmes de production. Donc, en 1980-91. dans l'eau de la Volga, le mercure a été déterminé dans la plage de 0,013 à 0,069 μ/l, dépassant largement le MPC. Ensuite (avant 1995), le mercure a été détecté à des concentrations plus faibles, jusqu'à 0,0183 μg/l, et après 1996, il n'a plus été détecté. Actuellement, de nombreux indicateurs (mais pas tous !) de la Volga du point de vue de l'utilisation économique et culturelle de l'eau ne dépassent pas la concentration maximale autorisée.

Les problèmes environnementaux ne peuvent être résolus qu’en stabilisant situation économique et la création d'un tel mécanisme économique de gestion de l'environnement, lorsque le paiement de la pollution de l'environnement correspondra aux coûts de son nettoyage complet.

De manière générale, on peut souligner les indications suivantes solutions aux problèmes environnementaux créés par l’industrie chimique :

Ш le respect des réglementations, des normes de l'État et autres documents réglementaires dans le domaine de la protection de l'environnement;

Ш exploitation des installations de traitement, équipements de contrôle ;

Ш mise en œuvre de plans et de mesures de protection de l'environnement ;

Ш le respect des exigences, normes et règles lors du placement, de la construction, de la mise en service, de l'exploitation et du déclassement des installations de l'industrie chimique ;

Ш le respect des exigences spécifiées dans la conclusion de l'évaluation environnementale de l'État.

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8.1.Problèmes environnementaux La révolution scientifique et technologique a permis d'élargir et de réduire le coût de la base de matières premières pour l'obtention des engrais minéraux, d'organiser le transport massif de semi-produits liquides pour engrais (ammoniac, acide phosphorique)...

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Raisons de l'impact environnemental

En termes d'intensité d'impact sur l'environnement, la production industrielle a l'un des impacts les plus forts. La raison principale est des technologies de production obsolètes et une concentration excessive de la production sur un seul territoire ou au sein d'une seule entreprise. La plupart des grandes entreprises ne disposent pas de système de protection de l'environnement ou c'est assez simple.

Note 1

La plupart des déchets industriels sont rejetés dans l'environnement sous forme de déchets. DANS produits finis Fondamentalement, 1 à 2 % des matières premières sont utilisées, le reste est rejeté dans la biosphère, polluant ses composants.

Principales sources de pollution

Selon la nature de l'impact de l'industrie sur l'environnement, les complexes de production industrielle se répartissent en :

carburant et énergie,
métallurgique,
forêt chimique
bâtiment

La principale pollution de l’air provient du dioxyde de soufre. [Commentaire]

Le dioxyde de soufre est une combinaison de soufre et d'oxygène.

Ce type de pollution est destructeur. Pendant le processus de libération, il s'accumule dans l'atmosphère acide sulfurique, qui résulte en outre de l’apparition de pluies acides. Les principales sources de pollution sont les produits de l’industrie automobile qui utilisent du charbon, du pétrole et du gaz contenant du soufre dans leur fonctionnement.

En outre, la métallurgie des métaux ferreux et non ferreux ainsi que l’industrie chimique ont un impact considérable sur l’environnement. En raison des gaz d'échappement, la concentration de substances nocives augmente chaque année.

Selon les données statistiques, la part des substances nocives aux États-Unis représente 60 % du volume total de toutes les substances nocives.

La croissance de la production est assez sérieuse. Chaque année, l’industrialisation présente à l’humanité de nouvelles technologies qui accélèrent la capacité industrielle. Malheureusement, les mesures de protection ne suffisent plus à réduire le niveau de pollution qui en résulte.

Mesures pour prévenir les catastrophes environnementales

La plupart des catastrophes environnementales résultent soit de la négligence humaine, soit de l’usure des équipements. Les fonds qui auraient pu être économisés grâce aux accidents évités à temps auraient pu être utilisés pour reconstruire le complexe combustible et énergétique. Cela réduirait à son tour considérablement le niveau d’intensité énergétique de l’économie.

Une gestion irrationnelle de l’environnement entraîne des dommages irréparables à la nature. Afin d'analyser les mesures clés de prévention de la pollution, il est tout d'abord nécessaire de relier les résultats des activités économiques et le respect de l'environnement des produits et de leur technologie de production.

Cet événement nécessite des coûts de production importants, qui doivent être inclus dans la production prévue. Une entreprise doit diviser les coûts en trois composantes :

coûts de production,
les coûts environnementaux,
coûts de production d'un produit de qualité environnementale ou de remplacement d'un produit par un produit plus respectueux de l'environnement.

En Russie, la principale industrie est la production de pétrole et de gaz. Malgré le fait que les volumes de production ont tendance à diminuer au stade actuel, le complexe des combustibles et de l'énergie reste la plus grande source de pollution industrielle. Les problèmes environnementaux commencent déjà au stade de l’extraction et du transport des matières premières.

Chaque année, il y a plus de 20 000 accidents liés aux marées noires, qui pénètrent dans les plans d'eau et s'accompagnent de la mort de la flore et de la faune. De plus, les accidents entraînent des pertes économiques importantes.

Afin d’éviter autant que possible la propagation des catastrophes environnementales, le moyen de transport du pétrole le plus respectueux de l’environnement consiste à utiliser des pipelines.

Ce type de transport comprend non seulement un système de canalisations, mais également des stations de pompage, des compresseurs et bien plus encore.

Note 2

Malgré le respect de l'environnement et la fiabilité de ce système, le processus ne se déroule pas sans accidents. Car environ 40 % du système de transport par pipeline est usé et sa durée de vie est expirée depuis longtemps. Au fil des années, des défauts apparaissent sur les canalisations et une corrosion des métaux se produit.

C'est donc l'un des accidents les plus graves de l'histoire Dernièrement est une percée dans l’oléoduc. À la suite de cet accident, environ 1 000 tonnes de pétrole se sont retrouvées dans la rivière Belaya. Selon les statistiques, l'environnement russe subit chaque année des dommages dus à 700 incidents liés à des marées noires. Ces accidents entraînent des processus irréversibles dans l'environnement.

Les équipements de production et de forage pétroliers fonctionnent dans des conditions assez difficiles. Les surcharges, les contraintes statiques et dynamiques, les hautes pressions entraînent l'usure des équipements.

Une attention particulière doit être accordée aux machines de pompage obsolètes. Lors de l'utilisation de pompes multiphasées, la sécurité environnementale et l'efficacité économique augmentent. De plus, il devient possible d’utiliser le gaz obtenu de manière plus économique et plus respectueuse de l’environnement. Aujourd'hui, le gaz du puits est brûlé, bien que ce gaz soit une matière première assez précieuse pour l'industrie chimique.

Selon les scientifiques, en plusieurs années, la charge sur l'environnement a augmenté de 2 à 3 fois. La consommation d'eau potable augmente, et elle est impitoyablement gaspillée dans la production industrielle et l'agriculture.

Le problème de l'eau potable est devenu si aigu au stade actuel du développement humain que souvent le niveau de l'approvisionnement en eau détermine le niveau de l'industrie et la croissance des villes.

Malgré des prévisions décevantes, les États des pays en développement ont commencé à accorder une grande attention au nettoyage et au contrôle de la sécurité environnementale. Une nouvelle production ne reçoit pas d'autorisation sans l'installation et la mise en service d'installations de traitement.

En matière environnementale, une sérieuse question de réglementation gouvernementale est nécessaire.

Aujourd’hui, il n’est plus nécessaire de convaincre qui que ce soit de l’énorme importance que revêtent les questions liées à la protection de l’environnement pour l’ensemble de l’humanité. Ce problème est complexe et multiforme. Elle inclut non seulement des aspects purement scientifiques, mais aussi économiques, sociaux, politiques, juridiques et esthétiques.

Les processus qui déterminent l’état actuel de la biosphère reposent sur des transformations chimiques de substances. Les aspects chimiques du problème de la protection de l'environnement constituent une nouvelle section de la chimie moderne, appelée écologie chimique. Cette direction envisage procédés chimiques survenant dans la biosphère, la pollution chimique de l'environnement et son impact sur l'équilibre écologique, caractérise les principaux polluants chimiques et les méthodes de détermination du niveau de pollution, développe des méthodes physiques et chimiques de lutte contre la pollution de l'environnement, recherche de nouvelles sources d'énergie respectueuses de l'environnement , etc.

Comprendre l'essence du problème de la protection de l'environnement nécessite bien entendu de se familiariser avec un certain nombre de concepts, définitions et jugements préliminaires, dont une étude détaillée devrait contribuer non seulement à une compréhension plus approfondie de l'essence du problème, mais également à la développement de l’éducation environnementale. Les sphères géologiques de la planète, ainsi que la structure de la biosphère et les processus chimiques qui s'y déroulent sont résumés dans le diagramme 1.

On distingue généralement plusieurs géosphères. La lithosphère est la coque externe dure de la Terre, composée de deux couches : la couche supérieure, formée de roches sédimentaires, dont le granit, et la couche inférieure, de basalte. L'hydrosphère regroupe l'ensemble des océans et des mers (l'océan mondial), représentant 71 % de la surface de la Terre, ainsi que les lacs et les rivières. La profondeur moyenne de l'océan est de 4 km et, dans certaines dépressions, elle peut atteindre 11 km. L'atmosphère est une couche au-dessus de la surface de la lithosphère et de l'hydrosphère, atteignant 100 km. La couche inférieure de l'atmosphère (15 km) est appelée troposphère. Il comprend de la vapeur d'eau en suspension dans l'air, qui se déplace lorsque la surface de la planète est inégalement chauffée. La stratosphère s'étend au-dessus de la troposphère, aux limites de laquelle apparaissent les aurores boréales. Dans la stratosphère, à une altitude de 45 km, se trouve une couche d'ozone qui reflète les rayonnements cosmiques destructeurs de vie et en partie les rayons ultraviolets. Au-dessus de la stratosphère s'étend l'ionosphère, une couche de gaz raréfié composée d'atomes ionisés.

Parmi toutes les sphères de la Terre, la biosphère occupe une place particulière. La biosphère est la coquille géologique de la Terre avec les organismes vivants qui l'habitent : micro-organismes, plantes, animaux. Elle comprend la partie supérieure de la lithosphère, l'ensemble de l'hydrosphère, la troposphère et la partie inférieure de la stratosphère (y compris la couche d'ozone). Les limites de la biosphère sont déterminées par la limite supérieure de la vie, limitée par la concentration intense de rayons ultraviolets, et la limite inférieure, limitée par les températures élevées de l'intérieur de la Terre ; Seuls les organismes inférieurs – les bactéries – atteignent les limites extrêmes de la biosphère. Occupe une place particulière dans la biosphère couche protectrice d'ozone. L'atmosphère ne contient que du vol. % d'ozone, mais il a créé sur Terre des conditions qui ont permis à la vie d'apparaître et de continuer à se développer sur notre planète.

Des cycles continus de matière et d’énergie ont lieu dans la biosphère. Fondamentalement, les mêmes éléments sont constamment impliqués dans le cycle des substances : hydrogène, carbone, azote, oxygène, soufre. De la nature inanimée, ils passent à la composition des plantes, des plantes aux animaux et aux humains. Les atomes de ces éléments sont retenus dans le cercle de la vie pendant des centaines de millions d'années, ce qui est confirmé par l'analyse isotopique. Ces cinq éléments sont appelés biophiliques (aimants de la vie), et pas tous leurs isotopes, mais uniquement les plus légers. Ainsi, parmi les trois isotopes de l’hydrogène, seul . Des trois isotopes naturels de l’oxygène biophilique uniquement et à partir des isotopes du carbone - uniquement.

Le rôle du carbone dans l’émergence de la vie sur Terre est véritablement énorme. Il y a des raisons de croire que lors de la formation de la croûte terrestre, une partie du carbone est entrée dans ses couches profondes sous forme de minéraux comme les carbures, et l'autre partie a été retenue par l'atmosphère sous forme de CO. La diminution de la température à certaines étapes de la formation de la planète s'est accompagnée de l'interaction du CO avec la vapeur d'eau via la réaction kcal, de sorte qu'au moment où l'eau liquide est apparue sur Terre, le carbone atmosphérique devait être sous forme de dioxyde de carbone. . Selon le diagramme du cycle du carbone ci-dessous, le dioxyde de carbone atmosphérique est extrait par les plantes (1) et, via les connexions alimentaires (2), le carbone pénètre dans le corps des animaux :

La respiration des animaux et des plantes et la décomposition de leurs restes rejettent constamment d'énormes masses de carbone dans l'atmosphère et les eaux océaniques sous forme de dioxyde de carbone (3, 4). Dans le même temps, il y a une certaine élimination du carbone du cycle en raison de la minéralisation partielle des restes de plantes (5) et d'animaux (6).

Un autre moyen, plus puissant, d'éliminer le carbone du cycle est le processus inorganique d'altération des roches (7), dans lequel les métaux qu'elles contiennent, sous l'influence de l'atmosphère, sont transformés en sels de dioxyde de carbone, qui sont ensuite éliminés par les eaux. l'eau et transportée par les rivières jusqu'à l'océan, suivie d'une sédimentation partielle. Selon des estimations approximatives, jusqu'à 2 milliards de tonnes de carbone sont liées chaque année lorsque les roches sont altérées par l'atmosphère. Une dépense aussi énorme ne peut être compensée par divers flux fluides processus naturels(éruptions volcaniques, sources de gaz, effet des orages sur les calcaires, etc.), conduisant au transfert inverse du carbone des minéraux vers l'atmosphère (8). Ainsi, les étapes inorganiques et organiques du cycle du carbone visent à réduire la teneur dans l’atmosphère. À cet égard, il convient de noter que l'activité humaine consciente influence de manière significative le cycle global du carbone et, affectant essentiellement toutes les directions des processus se produisant au cours du cycle naturel, compense en fin de compte les fuites de l'atmosphère. Il suffit de dire qu’en raison de la seule combustion du charbon, plus d’un milliard de tonnes de carbone étaient rejetées dans l’atmosphère chaque année (au milieu de notre siècle). En prenant en compte la consommation d'autres types de combustibles fossiles (tourbe, pétrole, etc.), ainsi qu'un certain nombre de processus industriels conduisant à l'émission de , on peut supposer que ce chiffre est en réalité encore plus élevé.

Ainsi, l’influence humaine sur les cycles de transformation du carbone est directement opposée au résultat total du cycle naturel :

Le bilan énergétique de la Terre est constitué de diverses sources, mais les plus importantes d'entre elles sont l'énergie solaire et radioactive. Au cours de l’évolution de la Terre, la désintégration radioactive a été intense et il y a 3 milliards d’années, il y avait 20 fois plus de chaleur radioactive qu’aujourd’hui. Actuellement, la chaleur des rayons du soleil tombant sur la Terre dépasse largement la chaleur interne provenant de la désintégration radioactive, de sorte que la principale source de chaleur peut désormais être considérée comme l'énergie du Soleil. Le soleil nous apporte des kcal de chaleur par an. D'après le schéma ci-dessus, 40 % de l'énergie solaire est réfléchie par la Terre dans l'espace, 60 % est absorbée par l'atmosphère et le sol. Une partie de cette énergie est consacrée à la photosynthèse, une autre à l’oxydation des substances organiques et une autre partie est conservée dans le charbon, le pétrole et la tourbe. L'énergie solaire stimule les processus climatiques, géologiques et biologiques sur Terre à une échelle grandiose. Sous l’influence de la biosphère, l’énergie solaire se transforme en diverses formes d’énergie, provoquant d’énormes transformations, migrations et circulations de substances. Malgré sa grandeur, la biosphère est un système ouvert, car elle reçoit constamment un flux d'énergie solaire.

La photosynthèse comprend un ensemble complexe de réactions de nature différente. Dans ce processus, les liaisons dans les molécules sont réarrangées, de sorte qu'au lieu des liaisons carbone-oxygène et hydrogène-oxygène précédentes, nouveau genre liaisons chimiques: carbone-hydrogène et carbone-carbone :

À la suite de ces transformations, une molécule glucidique apparaît, qui est un concentré d'énergie dans la cellule. Ainsi, en termes chimiques, l’essence de la photosynthèse réside dans le réarrangement des liaisons chimiques. De ce point de vue, la photosynthèse peut être appelée le processus de synthèse de composés organiques utilisant l'énergie lumineuse. L'équation globale de la photosynthèse montre qu'en plus des glucides, de l'oxygène est également produit :

mais cette équation ne donne pas une idée de son mécanisme. La photosynthèse est un processus complexe en plusieurs étapes dans lequel, d'un point de vue biochimique, le rôle central appartient à la chlorophylle, une substance organique verte qui absorbe une quantité d'énergie solaire. Le mécanisme des processus de photosynthèse peut être représenté par le schéma suivant :

Comme le montre le schéma, dans la phase légère de la photosynthèse, l'excès d'énergie des électrons « excités » donne lieu au processus : photolyse - avec formation d'oxygène moléculaire et d'hydrogène atomique :

et la synthèse de l'acide adénosine triphosphorique (ATP) à partir de l'acide adénosine diphosphorique (ADP) et de l'acide phosphorique (P). Dans la phase sombre, la synthèse des glucides se produit, pour laquelle l'énergie des atomes d'ATP et d'hydrogène provenant de phase lumineuseà la suite de la transformation de l’énergie lumineuse du Soleil. La productivité globale de la photosynthèse est énorme : chaque année, la végétation de la Terre séquestre 170 milliards de tonnes de carbone. De plus, les plantes impliquent des milliards de tonnes de phosphore, de soufre et d'autres éléments dans la synthèse, ce qui permet de synthétiser environ 400 milliards de tonnes de substances organiques chaque année. Néanmoins, malgré toute sa grandeur, la photosynthèse naturelle est un processus lent et inefficace, puisqu'une feuille verte n'utilise que 1 % de l'énergie solaire qui tombe sur elle pour la photosynthèse.

Comme indiqué ci-dessus, à la suite de l'absorption du dioxyde de carbone et de sa transformation ultérieure au cours de la photosynthèse, une molécule de glucide se forme, qui sert de squelette carboné pour la construction de tous les composés organiques de la cellule. Les substances organiques produites lors de la photosynthèse se caractérisent par un apport élevé d'énergie interne. Mais l’énergie accumulée dans les produits finaux de la photosynthèse n’est pas disponible pour être utilisée directement dans les réactions chimiques se produisant dans les organismes vivants. La conversion de cette énergie potentielle en forme active s'effectue dans un autre processus biochimique : la respiration. Principal réaction chimique Le processus de respiration est l’absorption d’oxygène et la libération de dioxyde de carbone :

Cependant, le processus respiratoire est très complexe. Cela implique l'activation des atomes d'hydrogène du substrat organique, la libération et la mobilisation d'énergie sous forme d'ATP et la génération de squelettes carbonés. Au cours du processus de respiration, les glucides, les graisses et les protéines, dans des réactions d'oxydation biologique et de restructuration progressive du squelette organique, abandonnent leurs atomes d'hydrogène pour former des formes réduites. Ces derniers, lorsqu'ils sont oxydés dans la chaîne respiratoire, libèrent de l'énergie qui s'accumule sous forme active dans des réactions couplées de synthèse d'ATP. Ainsi, la photosynthèse et la respiration sont des aspects différents, mais très étroitement liés de l’échange général d’énergie. Dans les cellules des plantes vertes, les processus de photosynthèse et de respiration sont étroitement liés. Le processus de respiration en elles, comme dans toutes les autres cellules vivantes, est constant. Pendant la journée, parallèlement à la respiration, la photosynthèse s'y produit : les cellules végétales convertissent l'énergie lumineuse en énergie chimique, synthétisant la matière organique et libérant de l'oxygène comme sous-produit de la réaction. La quantité d'oxygène libérée par une cellule végétale lors de la photosynthèse est 20 à 30 fois supérieure à son absorption au cours du processus simultané de respiration. Ainsi, pendant la journée, lorsque les deux processus se produisent chez les plantes, l'air s'enrichit en oxygène, et la nuit, lorsque la photosynthèse s'arrête, seul le processus de respiration est préservé.

L'oxygène nécessaire à la respiration pénètre dans le corps humain par les poumons, dont les parois fines et humides ont grande surface(environ 90) et sont pénétrés par des vaisseaux sanguins. En y pénétrant, l'oxygène se forme avec l'hémoglobine contenue dans les globules rouges - les érythrocytes - un composé chimique fragile - l'oxyhémoglobine et sous cette forme est transporté par le sang artériel rouge vers tous les tissus du corps. En eux, l'oxygène est séparé de l'hémoglobine et est inclus dans divers processus métaboliques, en particulier, il oxyde les substances organiques qui pénètrent dans l'organisme sous forme de nourriture. Dans les tissus, le dioxyde de carbone rejoint l'hémoglobine, formant un composé fragile - la carbhémoglobine. Sous cette forme, ainsi que partiellement sous forme de sels d'acide carbonique et sous forme physiquement dissoute, le dioxyde de carbone pénètre dans les poumons avec le flux de sang veineux foncé, où il est excrété par le corps. Schématiquement, ce processus d'échange gazeux dans le corps humain peut être représenté par les réactions suivantes :

Généralement, l'air inhalé par une personne en contient 21 % (en volume) et 0,03 %, et l'air expiré en contient 16 % et 4 % ; par jour, une personne expire 0,5. Comme l’oxygène, le monoxyde de carbone (CO) réagit avec l’hémoglobine et le composé résultant est l’hème. Le CO est beaucoup plus durable. Ainsi, même à de faibles concentrations de CO dans l'air, une partie importante de l'hémoglobine s'y lie et cesse de participer au transfert d'oxygène. Lorsque l'air contient 0,1% de CO (en volume), soit à un rapport de CO et 1:200, des quantités égales des deux gaz sont liées par l'hémoglobine. Pour cette raison, lors de l'inhalation d'air empoisonné par le monoxyde de carbone, la mort par suffocation peut survenir, malgré la présence d'un excès d'oxygène.

La fermentation, en tant que processus de décomposition de substances sucrées en présence d'un type particulier de micro-organismes, se produit si souvent dans la nature que l'alcool, bien qu'en quantités insignifiantes, est un composant constant de l'eau du sol et ses vapeurs sont toujours contenues en petites quantités. dans l'air. Le schéma de fermentation le plus simple peut être représenté par l'équation :

Bien que le mécanisme des processus de fermentation soit complexe, on peut néanmoins affirmer que les dérivés de l'acide phosphorique (ATP), ainsi qu'un certain nombre d'enzymes, y jouent un rôle extrêmement important.

La pourriture est un processus biochimique complexe, à la suite duquel les excréments, les cadavres et les restes de plantes restituent au sol l'azote lié qui y était précédemment extrait. Sous l'influence de bactéries spéciales, cet azote lié se transforme finalement en ammoniac et en sels d'ammonium. De plus, lors de la décomposition, une partie de l'azote lié se transforme en azote libre et est perdue.

Comme le montre le schéma ci-dessus, une partie de l’énergie solaire absorbée par notre planète est « conservée » sous forme de tourbe, de pétrole et de charbon. De puissants déplacements de la croûte terrestre ont enseveli d'énormes masses végétales sous des couches de roches. Lorsque les organismes végétaux morts se décomposent sans accès à l’air, des produits de décomposition volatils sont libérés et les résidus s’enrichissent progressivement en carbone. Cela a un effet correspondant sur la composition chimique et le pouvoir calorifique du produit de décomposition, qui, selon ses caractéristiques, est appelé tourbe, brun et houille (anthracite). Tout comme la vie végétale, la vie animale des époques passées nous a également laissé un héritage précieux : le pétrole. Les océans et les mers modernes contiennent d'énormes accumulations d'organismes simples dans les couches supérieures de l'eau jusqu'à une profondeur d'environ 200 m (plancton) et dans la région inférieure des endroits peu profonds (benthos). La masse totale de plancton et de benthos est estimée à un chiffre énorme (~ t). En tant que base de l'alimentation de tous les organismes marins plus complexes, il est actuellement peu probable que le plancton et le benthos s'accumulent sous forme de restes. Cependant, à des époques géologiques lointaines, lorsque les conditions de leur développement étaient plus favorables et qu'il y avait beaucoup moins de consommateurs qu'aujourd'hui, les restes de plancton et de benthos, ainsi que, peut-être, d'animaux plus hautement organisés, qui mouraient en masse pendant un Pour une raison ou une autre, il pourrait devenir le principal matériau de construction pour la formation du pétrole. Le pétrole brut est un liquide huileux insoluble dans l’eau, noir ou brun. Il se compose de 83 à 87 % de carbone, de 10 à 14 % d’hydrogène et de petites quantités d’azote, d’oxygène et de soufre. Son pouvoir calorifique est supérieur à celui de l'anthracite et est estimé à 11 000 kcal/kg.

La biomasse désigne l'ensemble de tous les organismes vivants de la biosphère, c'est-à-dire la quantité de matière organique et l'énergie qu'elle contient de l'ensemble de la population d'individus. La biomasse est généralement exprimée en unités de poids en termes de matière sèche par unité de surface ou de volume. L'accumulation de biomasse est déterminée par l'activité vitale des plantes vertes. Dans les biogéocénoses, ils jouent, en tant que producteurs de matière vivante, le rôle de « producteurs », les animaux herbivores et carnivores, en tant que consommateurs de matière organique vivante, jouent le rôle de « consommateurs » et de destructeurs de résidus organiques (microorganismes), amenant les la décomposition de la matière organique en composés minéraux simples, sont des « décomposeurs ». Une caractéristique énergétique particulière de la biomasse est sa capacité à se reproduire. Selon la définition de V.I. Vernadsky, « la matière vivante (un ensemble d'organismes) comme une masse de gaz se répand sur la surface de la terre et exerce une certaine pression sur l'environnement, contourne les obstacles qui entravent sa progression, ou les maîtrise, les recouvre. Ce mouvement est obtenu grâce à la reproduction des organismes. " À la surface des terres, une augmentation de la biomasse se produit dans la direction des pôles vers l'équateur. Dans la même direction, le nombre d'espèces participant aux biogéocénoses augmente également (voir ci-dessous). Les biocénoses du sol couvrent toute la surface terrestre.

Le sol est une couche superficielle meuble de la croûte terrestre, modifiée par l'atmosphère et les organismes et constamment reconstituée en résidus organiques. L'épaisseur du sol, ainsi que la biomasse superficielle et sous son influence, augmentent des pôles jusqu'à l'équateur. Le sol est densément peuplé d'organismes vivants et des échanges gazeux continus s'y produisent. La nuit, à mesure que les gaz se refroidissent et se compriment, un peu d'air y pénètre. L'oxygène de l'air est absorbé par les animaux et les plantes et fait partie des composés chimiques. L'azote introduit dans l'air est capté par certaines bactéries. Pendant la journée, lorsque le sol se réchauffe, de l'ammoniac, du sulfure d'hydrogène et du dioxyde de carbone s'en dégagent. Tous les processus se produisant dans le sol sont inclus dans le cycle des substances de la biosphère.

Hydrosphère de la Terre, ou l'océan mondial, occupe plus des 2/3 de la surface de la planète. Les propriétés physiques et la composition chimique des eaux océaniques sont très constantes et créent un environnement favorable à la vie. Les animaux aquatiques l’excrétent par respiration et les algues enrichissent l’eau par photosynthèse. La photosynthèse des algues se produit principalement dans la couche supérieure de l'eau - à une profondeur allant jusqu'à 100 m. Le plancton océanique représente 1/3 de la photosynthèse présente sur la planète entière. Dans l’océan, la biomasse est en grande partie dispersée. En moyenne, la biomasse sur Terre, selon les données modernes, est d'environ t, la masse des plantes vertes est de 97 %, celle des animaux et des micro-organismes de 3 %. Dans l’océan mondial, il y a 1 000 fois moins de biomasse vivante que sur terre. L'utilisation de l'énergie solaire dans la zone océanique est de 0,04%, sur terre de 0,1%. L’océan n’est pas aussi riche en vie qu’on le pensait récemment.

L'humanité ne représente qu'une petite partie de la biomasse de la biosphère. Cependant, après avoir maîtrisé diverses formes d'énergie - mécanique, électrique, atomique - elle a commencé à avoir un impact considérable sur les processus se déroulant dans la biosphère. L'activité humaine est devenue une force si puissante que cette force est devenue comparable aux forces naturelles de la nature. Une analyse des résultats de l'activité humaine et de l'impact de cette activité sur la biosphère dans son ensemble a conduit l'académicien V.I. Vernadsky à la conclusion qu'à l'heure actuelle, l'humanité a créé une nouvelle coquille de la Terre - « intelligente ». Vernadsky l'appelait « noosphère ». La noosphère est « l'esprit collectif de l'homme, concentré à la fois dans ses capacités potentielles et dans les influences cinétiques sur la biosphère. Ces influences, cependant, au fil des siècles, ont été de nature spontanée et parfois prédatrice, et la conséquence d'une telle influence a été une menace pour l'environnement. pollution, avec toutes les conséquences qui en découlent."

La prise en compte des questions liées à la problématique de la protection de l'environnement nécessite une clarification du concept " environnement". Ce terme désigne notre planète entière plus une fine coquille de vie - la biosphère, plus l'espace qui nous entoure et nous affecte. Cependant, par souci de simplicité, l'environnement désigne souvent uniquement la biosphère et une partie de notre planète - la croûte terrestre. D'après V.I. Vernadsky, la biosphère est « la région d’existence de la matière vivante ». La matière vivante est la totalité de tous les organismes vivants, y compris les humains.

L'écologie comme science des relations entre les organismes, ainsi qu'entre les organismes et leur environnement Attention particulière se concentre sur l'étude de ces systèmes complexes (écosystèmes) qui apparaissent dans la nature sur la base de l'interaction des organismes entre eux et avec l'environnement inorganique. Un écosystème est donc un ensemble de composants naturels vivants et non vivants qui interagissent. Ce concept s'applique à des unités d'étendue variable - de la fourmilière (microécosystème) à l'océan (macroécosystème). La biosphère elle-même est un écosystème géant du globe.

Les connexions entre les composants de l'écosystème reposent principalement sur les connexions alimentaires et les méthodes d'obtention d'énergie. Selon la méthode d'obtention et d'utilisation des matières nutritionnelles et de l'énergie, tous les organismes de la biosphère sont divisés en deux groupes nettement différents : les autotrophes et les hétérotrophes. Les autotrophes sont capables de synthétiser des substances organiques à partir de composés inorganiques (, etc.). A partir de ces composés pauvres en énergie, les cellules synthétisent du glucose, des acides aminés, puis des composés organiques plus complexes - glucides, protéines, etc. Les principaux autotrophes sur Terre sont les cellules des plantes vertes, ainsi que certains micro-organismes. Les hétérotrophes ne sont pas capables de synthétiser des substances organiques à partir de composés inorganiques. Ils ont besoin de la livraison de composés organiques prêts à l'emploi. Les hétérotrophes sont les cellules des animaux, des humains, de la plupart des micro-organismes et de certaines plantes (par exemple, les champignons et les plantes vertes qui ne contiennent pas de chlorophylle). Au cours du processus d'alimentation, les hétérotrophes finissent par décomposer la matière organique en dioxyde de carbone, eau et sels minéraux, c'est-à-dire substances pouvant être réutilisées par les autotrophes.

Ainsi, un cycle continu de substances se produit dans la nature : les substances chimiques nécessaires à la vie sont extraites de l'environnement par les autotrophes et y sont restituées par une série d'hétérotrophes. Pour mener à bien ce processus, un flux constant d’énergie provenant de l’extérieur est nécessaire. Sa source est l'énergie rayonnante du Soleil. Le mouvement de la matière provoqué par l'activité des organismes se produit de manière cyclique et peut être utilisé encore et encore, tandis que l'énergie dans ces processus est représentée par un flux unidirectionnel. L'énergie du Soleil est uniquement transformée par les organismes sous d'autres formes - chimique, mécanique, thermique. Conformément aux lois de la thermodynamique, de telles transformations s'accompagnent toujours de la dissipation d'une partie de l'énergie sous forme de chaleur. Bien que le schéma général du cycle des substances soit relativement simple, dans des conditions naturelles réelles, ce processus prend des formes très complexes. Pas un seul type d'organisme hétérotrophe n'est capable de décomposer immédiatement la matière organique des plantes en produits minéraux finaux (, etc.). Chaque espèce n'utilise qu'une partie de l'énergie contenue dans la matière organique, amenant sa décomposition à un certain stade. Les résidus impropres à une espèce donnée, mais néanmoins riches en énergie, sont utilisés par d'autres organismes. Ainsi, au cours du processus d’évolution, des chaînes d’espèces interconnectées se sont formées dans l’écosystème, extrayant successivement des matériaux et de l’énergie de la substance alimentaire d’origine. Toutes les espèces qui forment la chaîne alimentaire existent sur la matière organique générée par les plantes vertes.

Au total, seulement 1% de l'énergie radiante du Soleil tombant sur les plantes est convertie en énergie de substances organiques synthétisées, qui peuvent être utilisées par les organismes hétérotrophes. La majeure partie de l'énergie contenue dans les aliments végétaux est dépensée dans le corps de l'animal pour divers processus activité vitale et, se transformant en chaleur, se dissipe. De plus, seulement 10 à 20 % de cette énergie alimentaire va directement à la construction d’une nouvelle substance. Les pertes importantes d'énergie utile prédéterminent que les chaînes alimentaires sont constituées d'un petit nombre de maillons (3-5). En d’autres termes, en raison de la perte d’énergie, la quantité de matière organique produite à chaque niveau ultérieur des chaînes alimentaires diminue fortement. Ce modèle important est appelé règle de la pyramide écologique et sur le diagramme, il est représenté par une pyramide, dans laquelle chaque niveau suivant correspond à un plan parallèle à la base de la pyramide. Il existe différentes catégories de pyramides écologiques : la pyramide des nombres - reflétant le nombre d'individus à chaque niveau de la chaîne alimentaire, la pyramide de la biomasse - reflétant la quantité correspondante de matière organique, la pyramide de l'énergie - reflétant la quantité d'énergie contenue dans nourriture.

Tout écosystème se compose de deux éléments. L'un d'eux est organique, représentant un complexe d'espèces qui forment un système autonome dans lequel s'effectue la circulation de substances, appelée biocénose, l'autre est un composant inorganique qui abrite la biocénose et est appelé bioton :

Écosystème = bioton + biocénose.

D'autres écosystèmes, ainsi que les influences géologiques, climatiques et cosmiques en relation avec un système écologique donné, agissent comme des forces externes. La durabilité d'un écosystème est toujours liée à son développement. Selon les conceptions modernes, un écosystème a tendance à se développer vers son état stable – un écosystème mature. Ce changement est appelé succession. Les premiers stades de succession sont caractérisés par une faible diversité d’espèces et une faible biomasse. Un écosystème au stade initial de développement est très sensible aux perturbations, et un fort impact sur le flux principal d’énergie peut le détruire. Dans les écosystèmes matures, la flore et la faune augmentent. Dans ce cas, les dommages causés à un composant ne peuvent pas avoir un impact important sur l'ensemble de l'écosystème. L’écosystème mature a donc haut degré durabilité.

Comme indiqué ci-dessus, les influences géologiques, climatiques, hydrogéologiques et cosmiques en relation avec un système écologique donné agissent comme des forces externes. Parmi les forces extérieures qui influencent les écosystèmes, l’influence humaine occupe une place particulière. Les lois biologiques de la structure, du fonctionnement et du développement des écosystèmes naturels ne sont associées qu'aux organismes qui en sont les composants nécessaires. À cet égard, une personne, tant socialement (personnalité) que biologique (organisme), ne fait pas partie des écosystèmes naturels. Cela découle au moins du fait que tout écosystème naturel, dans son émergence et son développement, peut se passer de l'homme. L'homme n'est pas un élément nécessaire de ce système. De plus, l'émergence et l'existence des organismes ne sont déterminées que par les lois générales de l'écosystème, alors que l'homme est généré par la société et existe dans la société. L'homme en tant qu'individu et en tant qu'être biologique est une composante d'un système spécial - Société humaine, qui a historiquement changé lois économiques distribution de nourriture et autres conditions de son existence. Dans le même temps, une personne reçoit de l'extérieur les éléments nécessaires à la vie, tels que l'air et l'eau, puisque la société humaine est un système ouvert dans lequel l'énergie et la matière viennent de l'extérieur. Ainsi, une personne est un « élément extérieur » et ne peut pas entrer en connexions biologiques permanentes avec des éléments des écosystèmes naturels. D’un autre côté, agissant comme une force extérieure, l’homme a une grande influence sur les écosystèmes. À cet égard, il faut souligner la possibilité de l'existence de deux types d'écosystèmes : naturel (naturel) et artificiel. Développement (succession) écosystèmes naturels obéit aux lois de l'évolution ou aux lois des influences cosmiques (constance ou catastrophes). Écosystèmes artificiels- ce sont des collections d'organismes vivants et de plantes vivant dans des conditions que l'homme a créées avec son travail et sa pensée. Le pouvoir de l’influence humaine sur la nature se manifeste précisément dans les écosystèmes artificiels, qui couvrent aujourd’hui la majeure partie de la biosphère terrestre.

L’intervention écologique humaine a évidemment toujours eu lieu. Toute activité humaine antérieure peut être considérée comme un processus de subordination de nombreux, voire de tous les systèmes écologiques, de toutes les biocénoses aux besoins humains. L'intervention humaine ne pouvait qu'affecter l'équilibre écologique. Plus homme ancien En brûlant les forêts, il a bouleversé l’équilibre écologique, mais il l’a fait lentement et à une échelle relativement petite. Une telle intervention était de nature plus locale et n’avait pas de conséquences mondiales. En d’autres termes, l’activité humaine de cette époque se déroulait dans des conditions proches de l’équilibre. Cependant, l'impact humain sur la nature, dû au développement de la science, de la technologie et de la technologie, a pris une telle ampleur que la perturbation de l'équilibre écologique est devenue menaçante à l'échelle mondiale. Si le processus d'influence humaine sur les écosystèmes n'était pas spontané, et parfois même prédateur, alors la question de crise écologique ne serait pas si pointu. Entre-temps, l'activité humaine est devenue aujourd'hui si proportionnée aux puissantes forces de la nature que la nature elle-même n'est plus en mesure de faire face aux charges qu'elle subit.

Ainsi, l'essence principale du problème de la protection de l'environnement est que l'humanité, grâce à son activité de travail s'est transformé en une force créatrice de la nature si puissante que son influence a commencé à se manifester beaucoup plus rapidement que l'influence de l'évolution naturelle de la biosphère.

Bien que le terme « protection de l’environnement » soit très courant aujourd’hui, il ne reflète toujours pas strictement l’essence du sujet. Physiologiste I.M. Sechenov a un jour souligné qu'un organisme vivant ne peut exister sans interaction avec l'environnement. De ce point de vue, le terme « gestion environnementale » apparaît plus strict. Dans l'ensemble, le problème utilisation rationnelle la recherche environnementale consiste à rechercher des mécanismes qui assurent le fonctionnement normal de la biosphère.

QUESTIONS DE CONTRÔLE

1. Définir la notion d’« environnement ».

2. Quelle est l'essence principale du problème de la protection de l'environnement ?

3. Liste Aspects variés problèmes environnementaux.

4. Définir le terme « écologie chimique ».

5. Énumérez les principales géosphères de notre planète.

6. Indiquez les facteurs qui déterminent les limites supérieure et inférieure de la biosphère.

7. Énumérez les éléments biophiliques.

8. Commentez l’impact des activités humaines sur le cycle naturel des transformations du carbone.

9. Que pouvez-vous dire sur le mécanisme de la photosynthèse ?

10. Donnez un schéma du processus respiratoire.

11. Donnez un schéma des processus de fermentation.

12. Définir les notions « producteur », « consommateur », « décomposeur ».

13. Quelle est la différence entre les « autotrophes » et les « hétérotrophes » ?

14. Définir le concept de « noosphère ».

15. Quelle est l’essence de la règle de la « pyramide écologique » ?

16. Définir les concepts « biotone » et « biocénose ».

17. Définir le concept « écosystème ».

L'industrie chimique se distingue par la variété des produits fabriqués, des technologies utilisées et des types de matières premières. Cela a prédéterminé la production d’un large éventail d’émissions d’origine humaine, dont beaucoup sont hautement toxiques.
En raison de la diversité de ses procédés, l’industrie chimique est l’une des industries les plus difficiles à élaborer une stratégie générale de réduction des émissions. Certaines émissions sont produites en grande quantité et déterminent situation environnementale dans la région.
La résolution des problèmes environnementaux dans l'industrie est compliquée par le fonctionnement d'un nombre important d'équipements moralement et physiquement obsolètes.
Parallèlement, l’industrie chimique se caractérise par un niveau élevé de purification des substances nocives. Plus de 90 % des émissions anthropiques générées par l’industrie subissent des étapes de purification. Une partie importante des processus est organisée à l'aide de cycles fermés et de technologies à faibles déchets.
Sur le volume total des émissions d'origine humaine, les déchets solides représentent 13,4 %. Les émissions liquides et gazeuses représentent 86,6 %.
La structure des émissions gazeuses est déterminée par les chiffres suivants, % du volume total des gaz résiduaires : dioxyde de carbone - 32,6 ; composés organiques volatils - 24,4 ; dioxyde de soufre - 19,3; oxydes d'azote - 8,8; hydrocarbures - 4.8.
Il convient de noter que le volume des émissions de dioxyde de soufre, d'oxydes d'azote et d'oxydes de carbone est dû en grande partie au fonctionnement des centrales thermiques et des chaufferies situées sur le territoire des entreprises chimiques.
Sur la quantité totale de déchets générés dans les industries chimiques et pétrochimiques, environ 30 % sont utilisés comme matières premières secondaires ou sont utilisés dans d'autres industries, 20 % sont détruits ou brûlés, le reste est stocké dans des décharges ou des décharges industrielles.
Comme déjà noté, trait distinctif l'industrie chimique est la formation d'émissions hautement toxiques. Sur la quantité totale de déchets solides générés chaque année dans les entreprises de l'industrie chimique, environ (0,9-1,0) % appartiennent à la 1ère classe de danger, (1,8-2,0) % - à la 2e, (22,3 - 22,5) % - à la 3ème, le reste (74 - 75)% - à la 4ème classe de danger.
Les boues de l'usine de composés de chrome de Novotroitsk (Novotroitsk) et de JSC Khrompik (Pervouralsk) sont classées dans la classe de danger 1. Chaque année, ces entreprises produisent entre 90 et 95 000 tonnes de boues. 2,22 millions de tonnes de ces déchets ont été accumulées dans les réservoirs de stockage des boues des usines.
La classe de danger 1 comprend les déchets d’oxyde de vanadium(U). Un dépassement des limites d'émission de substances contenant du vanadium a été constaté chez JSC KAMGEX (Perm).
Les déchets contenant du mercure générés par les entreprises de l'industrie chimique sont également classés dans la classe de danger 1 et représentent la moitié de la quantité totale de déchets générés par les entreprises du pays dans son ensemble. Dans la production de chlore (JSC "Kaustik", Volgograd; JSC "Sayankhimprom", Sayansk; JSC "Kaprolaktam", Dzerzhinsk) a généré environ 300 tonnes de déchets contenant du mercure, dont la plupart sont stockés dans des entreprises ou des décharges locales.
Une part importante des déchets de classe 2 est représentée, en milliers de tonnes : solutions usées d'acide chlorhydrique - 140, d'acide sulfurique - 19,5 et de fonds - 17,5. Jusqu'à 30 % de l'acide sulfurique usé n'est pas utilisé. Environ 40 % des fonds de production de chlore sont soumis à une destruction thermique. Trouver des moyens d'utiliser l'acide chlorhydrique sans gaz dans l'industrie est un problème technique urgent.
Les déchets à grande échelle de 3ème classe sont les liquides distillés provenant des entreprises de production de soude, les boues pétrolières et les déchets contenant du zinc. Le volume annuel des déchets de l'industrie de la soude est d'environ 135 000 tonnes. Il existe neuf usines de production de soude en Russie. Ces entreprises ont accumulé environ 25 millions de tonnes de déchets.
La majeure partie des boues contenant du zinc se forme lors de la neutralisation des eaux usées provenant de la production de fibres de viscose et dans les entreprises de l'industrie microbiologique (2,1 mille tonnes par an). En raison de la faible concentration en zinc, les eaux usées ne sont pas traitées et s'accumulent dans les installations de stockage.
La 4ème classe de danger comprend les déchets - décharges de lignine, de phosphogypse et de halite. La lignine se forme dans les entreprises de l'industrie microbiologique. 2,1 millions de tonnes de lignine ont été accumulées dans les décharges. Le problème de son élimination n'est pas encore résolu.
Le phosphogypse est obtenu comme produit secondaire dans les usines de production d'engrais minéraux. À ce jour, plus de 90 millions de tonnes ont été accumulées. Les technologies proposées pour le traitement du phosphogypse ne se sont pas généralisées.
Des décharges d'halite se forment dans les usines de production d'engrais potassiques. Plus de 105 millions de tonnes ont été accumulées dans les installations de stockage industrielles.
Le stockage des déchets de la 4ème classe de danger est associé à l'aliénation de superficies importantes et conduit à l'acidification des sols.
La plupart des entreprises de l’industrie chimique disposent de systèmes de recyclage de l’eau. Grâce à cela, environ 90 % de l’eau douce est économisée.
Le rejet d'eaux usées polluées est de 1,5 à 1,7 km3 par an. Malgré la présence d'installations de traitement dans les entreprises, les eaux souterraines continuent d'être polluées par de nombreux réservoirs de stockage. Dans la zone de l'OBNL de Stavropol "Luminofor", la concentration maximale admissible de cadmium, de nickel et de zinc dans les eaux souterraines est dépassée des centaines de fois. Les horizons souterrains du Bachkortostan (Sterlitamak, PA Soda) sont constamment pollués, en Région d'Irkoutsk(PA Angarsknefteorgsintez, Sayanskoye PA Khimprom et JSC Usolskkhimprom) et dans le domaine d'autres grands complexes chimiques.
Dans les entreprises de l'industrie chimique, l'épuration des émissions de gaz est assez bien organisée ; le volume total des émissions de gaz représente 1/33 de toutes les émissions des sources industrielles fixes.
La part de l'industrie représente moins de 5 % du volume total d'eau douce utilisée par l'industrie russe. Sa contribution aux rejets d'eaux usées contaminées est plus importante - "/5 des rejets industriels généraux.
Actuellement, les principales orientations pour résoudre les graves problèmes environnementaux de l'industrie chimique ont été définies : le développement de nouvelles technologies qui éliminent ou réduisent considérablement la formation d'émissions toxiques ; création de technologies énergétiques fermées et de cycles de circulation de l'eau ; utilisation de sous-produits et de déchets de production comme matières premières secondaires ; amélioration des systèmes de traitement des déchets industriels.

Afin de rationaliser et de sécuriser tous les processus technologiques en chimie, de nouvelles réglementations sont en cours d'élaboration. En 2003, la loi « sur la réglementation technique » a été adoptée, prévoyant le remplacement des GOST existants par des normes mondiales. Chaque réglementation sectorielle acquerra force de loi ou sera approuvée par décret gouvernemental.
En 2006, le ministère de l'Industrie et de l'Énergie de la Fédération de Russie a soumis au gouvernement un projet de règlement technique « Sur la sécurité de la production chimique ». Selon Rosstat, le nombre de maladies mortelles dues à l'exposition à des produits chimiques dangereux augmente de 5 % chaque année en Russie. La réglementation prévoit les règles de stockage, de transport, de vente, d'utilisation et d'élimination des produits chimiques, qui sont classés selon le type d'impact sur l'homme et le degré d'impact sur l'environnement - chaque substance dangereuse se verra attribuer une classe de danger internationale. . Les réglementations sont basées sur les exigences de l'ONU et de l'UE en matière de classification des produits chimiques et de transport de marchandises dangereuses.

L'industrie chimique est l'une des industries qui se développe le plus rapidement. Elle appartient aux industries qui constituent la base du progrès scientifique et technologique moderne. Dans la structure de l'industrie chimique, avec toute l'importance de la chimie de base, la position de leader est passée à l'industrie des plastiques, des fibres chimiques, des colorants, des produits pharmaceutiques, des détergents et des cosmétiques.

Les réactifs et les matériaux produits par l'industrie chimique sont largement utilisés dans les processus technologiques d'une grande variété d'industries. À l'ère moderne, l'industrie chimique est devenue une sorte d'indicateur qui détermine le degré de modernisation du mécanisme économique de n'importe quel pays.

Il convient de distinguer 5 groupes de production au sein de l'industrie chimique russe :

1. Industrie minière et chimique, y compris l'extraction de matières premières chimiques primaires.
2. Chimie de base, spécialisée dans la production d'engrais minéraux, d'acides, de soude et d'autres substances qui constituent en quelque sorte de la « nourriture » pour d'autres secteurs de l'économie.
3. Production de substances polymères.
4. Traitement des matériaux polymères.
5. Un groupe hétérogène d'autres branches légèrement interconnectées de cette industrie : photochimique, chimie domestique, etc.
6. Les produits chimiques ménagers constituent un sous-secteur de l'industrie chimique qui connaît actuellement un développement important. Tout le monde, d'une manière ou d'une autre, utilise presque constamment les « fruits » de l'industrie chimique ou est confronté à des activités qui nécessitent des connaissances sur la manipulation sûre des substances. Une bonne ménagère ne placera jamais une bouteille d'acide acétique à côté d'autres récipients alimentaires similaires. Une personne instruite lit toujours les instructions avant de travailler avec des liquides ménagers tels que de l'eau de Javel ou des nettoyants pour vitres, et sait qu'après avoir recouvert le sol d'un nouveau linoléum ou d'un nouveau tapis, il est toujours nécessaire d'aérer la pièce. Toutes ces techniques permettent une manipulation sûre des substances. La capacité de préparer des solutions, la connaissance des méthodes de purification des substances, les propriétés des composés les plus couramment trouvés, leur effet sur la santé humaine - la jeune génération apprend tout cela dans les cours de chimie à l'école. Les principaux problèmes du développement de l’industrie sont liés à l’environnement. Il convient de noter qu’actuellement le développement de l’industrie, notamment de l’industrie chimique, aggrave considérablement les problèmes environnementaux. Le progrès scientifique et technologique développe les forces productives, améliore les conditions de vie humaine et augmente son niveau. Dans le même temps, l’intervention humaine croissante introduit parfois des changements dans l’environnement qui peuvent entraîner des conséquences irréversibles au sens écologique et biologique. Le résultat de l’influence active de l’homme sur la nature est sa pollution, son colmatage et son épuisement. En raison de l’activité économique humaine, la composition des gaz et la teneur en poussières des couches inférieures de l’atmosphère changent. Ainsi, lorsque des déchets issus de la production chimique industrielle sont rejetés, une grande quantité de particules en suspension et divers gaz pénètrent dans l'atmosphère. Les composés chimiques hautement biologiquement actifs peuvent avoir des effets à long terme sur l'homme : maladies inflammatoires chroniques de divers organes, modifications du système nerveux, effets sur le développement intra-utérin du fœtus, entraînant diverses anomalies chez les nouveau-nés. Par exemple, selon le Centre d'hydrométéorologie de Volgograd, au cours des 5 dernières années, le niveau de pollution par la poussière, les oxydes d'azote, la suie, l'ammoniac et le formaldéhyde a augmenté de 2 à 5 fois. Cela est principalement dû à des processus technologiques imparfaits. La forte pollution par le chlorure d'hydrogène et les substances organochlorées dans la zone industrielle sud de Volgograd s'explique par le manque fréquent de matières premières dans les entreprises chimiques, ce qui conduit au fonctionnement d'équipements à charges réduites, pour lesquelles il est très difficile de maintenir les normes technologiques.

Les entreprises industrielles, par exemple Khimprom, Kaustik, l'usine d'azote-oxygène de Volzhsky, une usine de synthèse organique et de nombreux bassins de stockage d'autres entreprises, causent d'énormes dégâts à la plaine inondable. Des dommages particuliers sont causés aux sols à faible teneur en humus et en matière organique, ainsi qu'aux chernozems carbonatés. Dans ceux-ci, de fines fractions de carbonates instables aux effets des précipitations acides peuvent prédominer comme adhésifs. Et l'élimination de la fraction lipidique sous l'influence des solvants organiques émis par les entreprises dans l'atmosphère peut, avec d'autres facteurs, conduire à la perte de la structure agronomiquement précieuse des terres irriguées et à leur retrait de l'usage agricole. Par le sol, les produits chimiques peuvent pénétrer dans les aliments, l’eau et l’air.

Les déchets industriels pénètrent dans les plans d’eau et détruisent rapidement les liens écologiques développés dans la nature au fil des milliers d’années. Avec des impacts chroniques, il se produit une dégradation des écosystèmes aquatiques situés dans la zone où se trouvent les installations de stockage des déchets liquides. Les produits chimiques contenus dans les eaux usées peuvent migrer dans les eaux souterraines puis pénétrer dans les plans d'eau libres. Ainsi, plus de 50 % des composants détectés (dans les eaux usées) provenaient des réservoirs de stockage des eaux usées dans les eaux souterraines et 38 % dans l'océan mondial. Les effluents liquides des industries chimiques ont également un effet néfaste sur les processus d'auto-épuration naturelle de l'eau des mers et des océans. Ainsi, la violation des réglementations sur le traitement des eaux usées et le placement des eaux usées dans des réservoirs de stockage et des évaporateurs s'accompagnent d'une intense pollution des objets environnementaux, en particulier des mers et des océans de la planète.

Les problèmes environnementaux ne peuvent être résolus qu'en stabilisant la situation économique et en créant un mécanisme économique de gestion de l'environnement dans lequel le paiement de la pollution de l'environnement correspondra aux coûts de son nettoyage complet.

En général, les orientations suivantes pour résoudre les problèmes environnementaux créés par l'industrie chimique peuvent être identifiées :

· le respect des réglementations, normes étatiques et autres documents réglementaires dans le domaine de la protection de l'environnement ;
· exploitation des installations de traitement, équipements de contrôle ;
· mise en œuvre de plans et mesures de protection de l'environnement ;
· le respect des exigences, des normes et des règles lors du placement, de la construction, de la mise en service, de l'exploitation et du déclassement des installations de l'industrie chimique ;
· le respect des exigences spécifiées dans la conclusion de l'évaluation environnementale de l'État.