Контрольная по "Экологии"

7. Еще одна  сторона жизни современных крупных  городов – образование и накапливание  огромного количества твердых,  жидких и газообразных отходов  как промышленного, так и бытового  происхождения. Жидкие отходы просачиваются в грунт и загрязняют источники питьевой воды и грунтовые воды, газообразные – вызывают смог, отравляя все живое своими ядовитыми парами.

Огромную проблему создают твердые отходы. На сегодняшний  день в городах и поселках страны накопилось 55 млн т бытовых отходов – и то только на зарегистрированных свалках.

Основную массу  твердых отходов (до 74%) составляют бумага и пищевые отходы, но немало и  долго не разрушающихся пластмасс  и синтетических материалов. Сжигать  их нельзя, так как при этом выделяются многочисленные токсичные вещества (диоксин, фтористые соединения и др.).

Свалки бытовых  отходов загрязняют окружающую природную  среду, создавая эпидемиологическую и  токсикологическую опасность: страдают атмосферный воздух (от выделяющихся метана, сернистого газа, растворителей и пр.). Почвы и грунтовые воды (от тяжелых металлов, растворителей, полихлорбифенилов-диоксинов, инсектицидов и др.) – почвы и растительность загрязняются на расстоянии до 1,5 км от свалок.

Каждая свалка занимает от 6 до 50 га земельных угодий – в целом по стране это более 20 тыс. га. А ведь это площади, которые можно использовать для застройки или сельского хозяйства.

На свалках  в больших количествах размножаются грызуны, являющиеся переносчиками  различных инфекционных заболеваний.

Систематическое использование загрязненной воды приводит к резкому снижению иммунитета и  развитию лейкозоподобных заболеваний  у человека и домашних животных. Наиболее опасным является фильтрат – результат просачивания дождевой и талой воды через слой твердых отходов. Сроки его выхода могут составлять от 1 года (для песков) до 25 лет (для глин) после захоронения отходов.

8. Городская  среда существенно влияет на  образ жизни человека.

Человек сам  создает сложные урбанистические  системы, преследуя благую цель – улучшить условия жизни, и не только просто «оградившись» от лимитирующих факторов, но и создав для себя новую искусственную среду, повышающую комфортность жизни.

Однако это  ведет к отрыву человека от естественной природной обстановки и к нарушению природных экосистем.

Низкая физическая активность, нерациональное питание, некачественные продукты способствуют увеличению количества лиц с избыточным весом, развитию сердечно-сосудистых заболеваний, сахарного  диабета, артрозов.

Вопрос 69. Каталитический метод очистки отходящих газов предприятий.

 

Каталитические  методы очистки газов основаны на реакциях в присутствии твердых  катализаторов, т. е. на закономерностях  гетерогенного катализа. В результате каталитических реакций примеси, находящиеся в газе, превращаются в другие соединения, т. е. в отличие от рассмотренных методов примеси не извлекаются из газа, а трансформируются в безвредные соединения, присутствий: которых допустимо в выхлопном газе, либо в соединения, легко удаляемые из газового потока. Если образовавшиеся вещества подлежат удалению, то требуются дополнительные операции (например, извлечение жидкими или твердыми сорбентами).

Рис.1. Катионитовый фильтр: 1 – катионит; 2 – песок

 

Трудно провести границу между адсорбционными и каталитическими методами газоочистки, так как такие традиционные адсорбенты, как активированный уголь, цеолиты, служат активными катализаторами для многих химических реакций. Очистку газов на адсорбентах–катализаторах называют адсорбционно-каталитической. Этот прием очистки выхлопных газов весьма перспективен ввиду высокой эффективности очистки от примесей и возможности очищать большие объемы газов, содержащих малые доли примесей (например, 0,1—0,2 в объемных долях SO₂). Но методы утилизации соединений, полученных при катализе, иные, чем в адсорбционных процессах.

Адсорбционно-каталитические методы применяют для очистки  промышленных выбросов от диоксида серы, сероводорода и серо-органических соединений. Катализатором окисления диоксида серы в триоксид и сероводорода в серу служат модифицированный добавками активированный уголь и другие углеродные сорбенты. В присутствии паров воды на поверхности угля в результате окисления SO₂ образуется серная кислота, концентрация которой в адсорбенте составляет в зависимости от количества водяного пара при регенерации угля от 15 до 70%.

Схема каталитического  окисления H₂S во взвешенном слое высокопрочного активного угля приведена на рис. 2. Окисление H₂S происходит по реакции H₂S + 1/2 О₂ = Н₂О + S

Активаторами  этой каталитической реакции служат водяной пар и аммиак, добавляемый к очищаемому газу в количестве ~0,2г/м³. Активность катализатора снижается по мере заполнения его пор серой и когда масса S достигает 70—80% от массы угля, катализатор регенерируют промывкой раствором (NH₄)₂S. Промывной раствор полисульфида аммония разлагают острым паром с получением жидкой серы.

Представляет большой  интерес очистка дымовых газов  ТЭЦ или других отходящих газов, содержащих SO₂ (концентрацией 1-2% SO₂), во взвешенном слое высокопрочного активного угля с получением в качестве товарного продукта серной кислоты и серы.

Рис. 2. Схема  каталитической очистки газа от сероводорода во взвешенном слое активного угля: 1 – циклон-пылеуловитель; 2 – реактор  со взвешенным слоем; 3 – бункер с  питателем; 4 – сушильная камера; 5 – элеватор; 6 – реактор промывки катализатора (шнек); 7 – реактор экстракции серы (шнек-растворитель); I – газ на очистку; II – воздух с добавкой NH3; III раствор (NH₄)₂Sn на регенерацию; IV –раствор (NH₄)₂S; V регенерированный уголь; VI – свежий активный уголь; VII – очищенный газ; VIII – промывные воды.

 

Другим примером адсорбционно-каталитического  метода может служить очистка  газов от сероводорода окислением на активном угле или на цеолитах во взвешенном слое адсорбента-катализатора.

Широко распространен  способ каталитического окисления  токсичных органических соединений и оксида углерода в составе отходящих  газов с применением активных катализаторов, не требующих высокой  температуры зажигания, например металлов группы платины, нанесенных на носители.

В промышленности применяют  также каталитическое восстановление и гидрирование токсичных примесей в выхлопных газах. На селективных  катализаторах гидрируют СО до CH₄ и Н₂О, оксиды азота — до N₂ и Н₂О etc. Применяют восстановление оксидов азота в элементарный азот на палладиевом или платиновом катализаторах.

Каталитические методы получают все большее распространение  благодаря глубокой очистке газов  от токсичных примесей (до 99,9%) при  сравнительно невысоких температурах и обычном давлении, а также при весьма малых начальных концентрациях примесей. Каталитические методы позволяют утилизировать реакционную теплоту, т.е. создавать энерготехнологические системы. Установки каталитической очистки просты в эксплуатации и малогабаритны.

Недостаток многих процессов каталитической очистки— образование новых веществ, которые подлежат удалению из газа другими методами (абсорбция, адсорбция), что усложняет установку и снижает общий экономический эффект.

Вопрос 83. Оцените качество воздуха, если известно, что в воздухе одновременно присутствуют диоксид серы концентрацией 0,041 мг/м³ и сероуглерод концентрацией 1,2 мкг/м³.

 

Для того чтобы  оценить качество атмосферы, необходимо знать ПДК данных вредных веществ  в атмосфере населенных пунктов. Для случая совместного действия веществ должно выполняться неравенство:

 

 

Неравенство соблюдается, следовательно, качество атмосферы удовлетворительно и не опасно для здоровья человека.

Вопрос 97. Оцените  качество воды в водоеме рыбохозяйственного назначения, если известно, что проба  воды содержит нефть многосернистую концентрацией 0,032 мг/л и фенол  концентрацией 0,28 мкг/л.

Так как условия  неравенства не соблюдаются, следовательно, качество воды неудовлетворительно.

Вопрос 112. Ионообменные методы очистки сточных вод.

 

Ионообменный  метод очистки состоит в том, что сточные воды поступают на катионитовые и анионитовые фильтры, загруженные соответствующими смолами. После фильтров вода становится обессоленной. Аппаратурное оформление процесса аналогично адсорбционному. Недостатком этого метода очистки является необходимость обезвреживания регенерационных растворов кислот и щелочей, применяемых для восстановления ионообменной способности смол.

Ионообменный  метод очистки сточной воды дает возможность извлечь из нее ценные вещества для использования их в производстве, а применение методов химической очистки сточных вод во многих случаях приводит к потере ценных веществ, находящихся в сточных водах. 

Ионообменный  метод очистки аммиачных сточных  вод экономичен, а очищенная вода может быть использована в производстве и даже для питания паровых котлов. 

Разновидностью ионообменного метода очистки сточных вод является электродиализ. 

Особенно эффективен ионообменный метод очистки от радиоактивных ионов сточных вод, имеющих небольшое солесодержание. 

Предлагаемый ионообменный метод очистки кислых сточных вод заводов заключается в последовательном пропускании кислой сточной воды через катионит, на котором сорбируются все ионы металлов, а затем - через анионит, на котором сорбируется серная кислота. Сточная вода из баков-отстойников подается не сразу на колонны с ионитами, а сначала проходит через фильтр со стеклотканью для очистки от механических примесей, а затем через фильтр с активированным углем для очистки от малых количеств масла, содержащегося в воде. 

При использовании ионообменных методов очистки сточных вод автоматизируются процессы регенерации фильтров, а также работа основных насосов для промывки фильтров, включаемых в зависимости от уровня воды в резервуарах и заданной интенсивности промывки. 

Вопрос 126. Как  можно сократить количество бытовых  отходов в домашнем хозяйстве? Что  происходит с отходами из стекла, с  газетной 
бумагой, алюминием, пластмассами и пищевыми отходами? Как улучшить практику утилизации отходов в домашнем хозяйстве?

 

Каждое домашнее хозяйство может существенно уменьшить количество бытовых отходов, тщательно их сортируя, и таким образом сократить затраты на сдачу отходов. Можно своими силами уменьшить объем отходов и в том случае, если система сортировки отходов недоступна. Можно самим делать компост, сдавать макулатуру, ненужные вещи не выбрасывать, а отдавать тем, кому они могут пригодиться.

Сортировка  отходов — это единственная возможность существенно уменьшить объем накопленного и вываленного на природе мусора.

Очень часто  гуляя по парку или лесу мы с  горечью встречаем мусор. Встречаем, огорчаемся и оставляем лежать на том же месте, зачастую из-за того, что  приходит мысль: «Ничего, дождиком, мол, размоет, сгниет, в общем куда-то денется». Для ясности в этом вопросе и большей решимости для тех, кто хочет внести свою посильную лепту в борьбе с мусором, предлагаем изучить эту таблицу.

Таблица частоты встречаемости различных  видов мусора и сроков его разложения

Виды мусора Сроки разложения Усредненная частота встречаемости Помет животных До 10 дней Единично Пищевые отходы От 10 дней до 1 месяца Не очень часто Газетная бумага От 1 месяца до 1 сезона Единично Листья, семена, веточки От 1 месяца до 1 сезона Часто Картонные коробки До 1 сезона Единично Бумага 2 года Единично Крупные ветки До 10 лет Единично Доски со стройки До 10 лет Единично Железная арматура До 10 лет Единично Железные банки До 10 лет Не очень часто Старая обувь До 10 лет Единично Обломки кирпича, бетона До 100 лет Часто Автоаккумуляторы До 100 лет Единично Фольга До 100 лет (жестяная банка - 90 лет) Не очень часто Электрические батарейки До 100 лет Единично Резиновые покрышки Более 100 лет Единично Пластиковые бутылки Более 100 лет (полиэтиленовая пленка -200 лет) Единично Алюминиевые банки 500 лет Часто Стекло Более 1000 лет Единично