Неорганічні сполуки, довкілля і людина

Матеріал параграфа допоможе вам:

• дізнатися про забруднення природи неорганічними сполуками;

• усвідомити важливість заходів із запобігання надходженню шкідливих речовин у довкілля.

Речовинне забруднення довкілля. До середини XIX ст. людство використовувало переважно природні речовини і матеріали. Речовини штучного походження добували в невеликих кількостях, обсяги їх споживання були незначними. Довкілля в ті часи майже не зазнавало речовинного забруднення.

Із бурхливим розвитком промисловості, транспорту, сільського господарства почало стрімко зростати добування і використання неіснуючих у природі речовин — металів, мінеральних добрив, різноманітних неорганічних і органічних сполук. Відходи виробництва, надлишки речовин потрапляли в повітря, у річки, водойми, на земну поверхню й негативно впливали на рослини, тварин, здоров’я людей. Нині забруднення нашої планети вважають загрозливим, а деяких її регіонів — навіть катастрофічним.

Забруднення атмосфери газоподібними оксидами. Істотної шкоди довкіллю завдають гази SO2 і NO₂. Оксид SO₂ утворюється, коли згоряє паливо, що містить домішки сполук Сульфу-ру. Основне джерело надходження цього газу в атмосферу — теплоелектростанції, які використовують низькосортне вугілля. Оксид NO₂ є продуктом взаємодії з киснем повітря газу N0, який утворюється внаслідок реакції між головними компонентами повітря — азотом і киснем. Ця реакція відбувається в полум’ї під час горіння різних видів палива і пального. Нітроген(І\^г) оксид також міститься у газових викидах заводів із виробництва нітратної кислоти. Маючи бурий колір, він надає відповідного відтінку цим викидам (мал. 76).

Взаємодіючи з атмосферною вологою і киснем, оксиди SO₂ і NO₂ перетворюються на кислоти H₂SO₃, H₂SO₁, HNO₂, HNO₃. Разом із дощем і снігом ці кислоти потрапляють на земну поверхню й завдають шкоди рослинам, живим організмам, спричиняють руйнування будівель, історичних пам’яток, пришвидшують корозію металів. Крім цього, сульфатна і нітратна кислоти взаємодіють із деякими речовинами літосфери. Внаслідок таких реакцій утворюються розчинні солі, частина яких містить токсичні йони металічних елементів.

Оксиди Нітрогену також взаємодіють з озоном; це призводить до руйнування озонового шару в атмосфері, який захищає живі організми від шкідливих ультрафіолетових променів сонячного світла.

Чадний газ CO, що утворюється під час неповного згоряння різних видів палива і пального за нестачі кисню, є дуже отруйним. Разом із оксидами Сульфуру і Нітрогену він міститься в сильно забрудненому повітрі над мегаполісами, великими промисловими зонами. Такий стан повітря називають смогом. Смог негативно діє на зелені насадження, спричиняє загострення різних хвороб у людей.

Вам відомо, що в атмосфері є невелика кількість вуглекислого газу CO₂. Він, а також кілька інших газів (серед них — водяна пара) створюють так званий парниковий ефект, тобто затримують частину теплової енергії на Землі. Через невпинне

зростання вмісту вуглекислого газу в повітрі внаслідок розвитку теплоенергетики, автомобільного транспорту в останні десятиліття спостерігається потепління клімату, зменшення льодового покриву в полярних регіонах. Учені не виключають через кілька десятків років підйому рівня Світового океану, що призведе до затоплення багатьох територій, зокрема в Європі.

Забруднення водойм і ґрунту лугами і кислотами. Стічні води деяких хімічних виробництв містять луги (найчастіше — натрій гідроксид). Ці сполуки є небезпечними для рослинного і тваринного світу, спричиняють опіки на шкірі, руйнують слизові оболонки.

Шкідливий вплив лугів на довкілля не тривалий. Луг вступає в реакцію з вуглекислим газом, що є в повітрі, й перетворюється на безпечний карбонат. Аналогічного перетворення зазнає з часом гідроксид Ca(OH)₂ (теж луг, їдка речовина), що перебуває в контакті з повітрям.

Нерозчинні основи, на відміну від лугів, набули обмеженого використання. їх добувають у невеликих кількостях, і потрапляння цих сполук у довкілля не призводить до помітних негативних наслідків.

У хімічній технології найчастіше застосовують сульфатну кислоту, рідше — нітратну і хло-ридну кислоти. Залишки цих речовин містяться в стічних водах низки хімічних заводів, підприємств із переробки поліметалічних руд. Названі сполуки мають широкий спектр негативної дії на довкілля, живі організми.

Забруднення земної поверхні солями. Частина солей, які використовуються у різних сферах, є безпечними. Це певною мірою стосується й мінеральних добрив — хлориду і сульфату Калію, фосфатів, нітратів, солей амонію (про ці сполуки йшлося на с. 138). Однак за надмірного внесення їх у ґрунт відповідні йони потрапляють у продукти землеробства і тваринництва, а також водойми, звідки вода подається е населені пункти. Крім цього, надлишок добрив у воді призводить до посиленого росту' водоростей (мал. 77),

подальшого їх гниття й відмирання, що негативно впливає на риб та інших мешканців річок і озер.

Особливу увагу спеціалісти звертають на шкідливий вплив на живу природу та організм людини солей так званих важких металів. Правильна назва таких сполук із погляду хімії — солі металічних елементів із великими значеннями відносних атомних мас. Серед цих елементів — Hg, Pb, Cd, Ba, Cu, Zn, Ni та ін. Не випадково, що для питної води встановлено гранично допустимі концентрації катіонів наведених у переліку елементів, а також інших йонів.

Дія речовин на організм часто залежить від їх розчинності у воді та хімічних властивостей. Позначки «Отруйна речовина» є на упаковках із розчинними сполуками Барію — гідроксидом, хлоридом, нітратом та ін. Небезпечна для організму й нерозчинна сіль BaCO₃. У разі потрапляння в шлунок вона взаємодіє з наявною в ньому хлоридною кислотою й перетворюється на розчинну сіль BaCI₂. З іншого боку, барій сульфат BaSO₄ безпечний для організму, оскільки не розчиняється у воді та не взаємодіє з хлоридною кислотою. Суміш цієї солі з водою випиває людина перед рентгеноскопічним дослідженням шлунка.

Йони F у незначній кількості потрібні людині; вони містяться в сполуках Кальцію, які станов-

лять неорганічну основу кісток і зубів. Для запобігання руйнуванню зубів до складу зубних паст додають у малій кількості сполуки Флуору.

Стрімкий розвиток будівництва призводить до накопичення відходів силікатних матеріалів, каменю, залишків бетону. їх основу становлять силікати та алюмінати. Вони не токсичні, але, потрапляючи на земну поверхню, заважають її використанню для різних цілей. Так само забруднюють довкілля тверді залишки негорючих оксидів і солей після спалювання вугілля на теплоелектростанціях. Значні площі займають терикони — добута із шахт суміш вугілля і ґрунту, непридатна для застосування як паливо (мал. 78).

Заходи зі зменшення забруднення довкілля.

Останнім часом помітно зростає використання сонячної енергії, а також енергії вітру та земних надр. На заміну двигунам внутрішнього згоряння приходять електричні двигуни; розширюється виробництво електромобілів. Усе це дає змогу покращити стан атмосферного повітря.

На сучасних підприємствах впроваджуються ефективні методи очищення газових викидів і рідких стоків. Більшість цих методів передбачає здійснення хімічних реакцій із перетворенням шкідливих речовин на безпечні. Якщо речовина, що міститься у стічній воді, має кислотні властивості, то рідину звичайно нейтралізують за допомогою вапна або крейди. У лужні стоки додають розчин сульфатної кислоти — найдешевшої серед кислот. Продукти відповідних реакцій не завдають шкоди довкіллю. Дуже

вигідним є змішування кислих і лужних промислових стоків, під час якого відбувається їх взаємна нейтралізація. Для очищення стічних вод деяких промислових підприємств проводять реакції обміну' з утворенням нерозчинних сполук токсичних елементів, які відокремлюють фільтруванням.

Тверді відходи гірничодобувної промисловості, теплоелектростанцій, металургійних заводів використовують під час прокладання шляхів, у виробництві будівельних сумішей, а іноді піддають додатковій переробці.

До охорони довкілля від забруднень має долучитися кожна людина. Рух за збереження природи для наступних поколінь стає невід’ємною частиною прогресивного розвитку людства (мал. 79).

Наслідком інтенсивного розвитку промисловості, транспорту, інших сфер є зростаюче забруднення повітря, гідросфери, земної поверхні різними речовинами. Значна їх частина завдає шкоди рослинам, тваринам, організму людини.

Серед заходів, що реалізує людство з метою

збереження природного середовища, — викорн-• «·· стання відновлювальних джерел енергії, впровадження ефективних технологій зі знешкодженням промислових стоків і газових викидів, прискорений розвиток виробництва транспортних засобів, які не забруднюють повітря.

320. Вам відомо, що вуглекислий газ взаємодіє з водою з утворенням карбонатної кислоти. Чому цей газ не зараховують до оксидів, які зумовлюють появу кислотних опадів?

321. Як ви вважаєте, чи спричиняють кислотні дощі руйнування мармуру, гіпсу, алебастру (основа останніх двох будівельних матеріалів — кальцій сульфат)? Відповідь аргументуйте.

322. Назвіть кілька сполук, які можуть взаємодіяти із сірчистим газом і використовуватися для очищення газових викидів від цього оксиду.

323. Яку масу крейди потрібно взяти для нейтралізації 1 т промислових стічних вод, якщо масова частка в них сульфатної кислоти становить 0,49 %?

324. У якому співвідношенні об’ємів необхідно змішувати кислий та лужний промислові стоки для їх повної взаємної нейтралізації, якщо масова частка хлороводню в одній рідині становить 0,73 %, а масова частка натрій гідроксиду в іншій — 0,16 %? Припустіть, що густина обох рідин така сама, що й води.

Це матеріал з підручника Хімія 8 клас Попель