Химия

 


 

Производство

Сырье и энергия
Сера и серная кислота
Связанный азот
Удобрения и химикаты
Силикаты
Кислоты щелочи хлор
Металлы
Алюминий
Чугун и сталь
Полупроводники
Топливо
Органический синтез
Синтетические соединения
История химии
Химия земли



Яндекс.Метрика

Влияние производственной деятельности на миграцию химических элементов

В процессе производственной деятельности люди оказывают влияние на миграцию химических элементов, существенно изменяют их массы, участвующие в геохимических циклах. Прежде всего это относится к процессам, протекающим в биосфере: атмосферной и водной миграции, а также биологическому круговороту элементов.
Влияние производственной деятельности наиболее сильно отразилось на химических элементах, миграция которых связана с атмосферой. Рассмотрим воздействие человека на движение масс углерода в биосфере. С изобретением паровой машины в качестве топлива стал широко использоваться каменный уголь, с появлением двигателей внутреннего сгорания — нефть и ее производные. Сжигание угля постепенно увеличивалось все больше и больше. В начале прошлого века его добывали около 30 млн. т в год, в 1900 г. — 700 млн. т, в 1913 г.—1340 млн. т, в 1951 г.—1918 млн. т, а к 1970 г. добыча угля превысила 3 млрд. т. Эксплуатация нефти началась в 1856 г. В 1900 г. добыча нефти во всем мире была менее 30 млн. т, а в настоящее время извлекается из недр около 2 млрд. т. За все время использовано более 30 млрд. т нефти, а за 20 лет, с 1960 по 1980 г., предполагают извлечь 43 млрд. т. К этому добавилась разработка залежей природного газа, которая также развивается нарастающими темпами. В 1937 г. было добыто 74 млрд. м3 газа, а через 30 лет добыча возросла более чем в 10 раз. Таким образом, использование природных соединений углерода происходит в столь значительных масштабах, что это приобретает характер крупного геохимического процесса. По этому поводу А. Е. Ферсман в 1934 г. пророчески заметил, что «трудно даже предсказать серьезность тех природных изменений, которые будут внесены этим в хозяйство природы, так как эти картины могли бы казаться фантазиями Жюль Верна»2.
Каменный уголь, нефть, газ — все это органические соединения. Сгорая в виде топлива, они превращаются в углекислый газ. Приведенные выше цифры настолько велики, что невольно возникают вопросы: какова судьба продуктов сгорания? Не происходит ли увеличение углекислого газа в атмосфере? Если это так, то какие это может иметь последствия?
Некоторые ученые предполагают, что за последние 100 лет человек добавил в атмосферу 360 млрд. т углекислого газа, концентрация которого в воздухе увеличилась более чем на 10%. Если темпы промышленного производства не сократятся, то, как предполагают эти ученые, в ближайшие 50—60 лет количество углекислого газа в воздухе удвоится. Это может способствовать усилению роста растений. На суше появятся растения-гиганты, которые в результате энергичного фотосинтеза будут интенсивно связывать углекислый газ в органическое вещество. Если же растения не справятся с этой задачей, то накопление газа приведет к образованию в атмосфере углекислого экрана, который будет препятствовать тепловому излучению Земли. В результате средняя температура приповерхностного слоя воздуха повысится на 4 °С. Начнут таять полярные льды, из-под ледникового покрова выступят земли Антарктиды и Гренландии. Усиленное таяние льдов на суше вызовет повышение уровня Мирового океана и как следствие этого затопление плодородных и густонаселенных приморских низменностей.
Тревога этих ученых вполне понятна, однако в их рассуждениях не учтена роль Мирового океана как геохимического регулятора содержания углекислого газа в атмосфере. Увеличение концентрации в воздухе должно вызвать его растворение в воде. Поэтому состав атмосферы не изменится и, следовательно, можно не опасаться катастрофических последствий от таяния материковых ледников. Но изменение состава гидросферы вполне возможно. Согласно механизму гидрокарбонатно-карбонатного равновесия природные воды станут более кислыми, начнется растворение карбонатных пород и вынос извести в моря. Обилие кальция в воде Мирового океана повлечет за собой усиленное развитие морских животных и растений, интенсивно аккумулирующих этот элемент.
Однако главная опасность сжигания огромных масс каменных углей, нефти и т. д. заключается в том, что при этом происходит окисление продуктов фотосинтеза, созданных в отдаленные геологические периоды. Мы знаем, что именно за счет захоронения части органического вещества происходило прогрессирующее накопление кислорода в газовой оболочке. Не происходит ли в результате хозяйственной деятельности людей растрачивание запасов кислорода? На этот вопрос не так легко ответить, здесь еще много неясного.
Согласно имеющимся данным, в течение года во всем мире сжигается около 5 млрд. т углерода в составе разных горючих ископаемых. Большая часть этого углерода превращается в оксид углерода (IV). На это расходуется около 15 млрд. т кислорода. Сравним эту цифру с массами кислорода, участвующими в обще планетарном биологическом круговороте. Годовая продукция сухого органического вещества составляет для океана 60 млрд. т, для суши — 172,5 млрд. т, а в сумме — 232,5 млрд. т. Примерно половина этой массы приходится на углерод— 116,2 млрд. т. По реакции фотосинтеза связывание такого количества углерода в органическое вещество сопровождается выделением около 300 млрд. т свободного кислорода.
Создается впечатление, что количество выделяемого растительными организмами кислорода значительно больше того объема, который расходуется на сгорание минерального топлива. Однако надо иметь в виду, что основная часть образовавшегося при фотосинтезе кислорода должна быть израсходована на разложение отмершего органического вещества в процессе биологического круговорота. По расчетам советского географа О. П. Добродеева, за счет отмершего, но неразложившегося органического вещества в атмосфере остается около 1,55 млрд. т кислорода. Это в 10 раз меньше того количества, которое расходуется на сжигание минерального топлива. Кроме того, кислород идет на окисление металлов, главным образом железа, которое человек искусственно концентрирует. Насколько велик расход кислорода на эти процессы, свидетельствуют следующие цифры: в год во всем мире добывается железа около 310 млн. т, для окисления которого необходимо 135 млн. т кислорода. Наконец, кислород окисляет газы, которые продолжают выделяться из земных недр, хотя и с меньшей интенсивностью, чем 4—5 млрд. лет назад. Это количество пока не определено. Биосфера в обще планетарном масштабе справляется с окислением продуктов индустриальной деятельности человечества, хотя поглощение кислорода промышленными процессами достигло такого уровня, что необходим внимательный контроль. Американские ученые А. Н. Стралер и А. Г. Стралер пришли к выводу, что уже в середине 60-х годов в США потребление кислорода превысило его поступление в атмосферу с этой территории на 70%. При увеличении сжигаемого топлива всего на 5% в год через 150— 200 лет содержание свободного кислорода может снизиться до критического для человека предела.


1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100


Интересное



 

© 2011 Химическая промышленность
Копирование материалов сайта разрешается только с указанием прямой индексируемой ссылки на источник.