11.3.3. Деструктивные методы очистки

Деструктивные методы применяют в тех случаях, если загрязняю­щие вещества невозможно извлечь из сточных вод либо если все дру­гие способы очистки малоэффективны. Из деструктивных методов наиболее распространены термоокислительные, электрохимические, а также методы очистки с применением сильных окислителей.

Термоокислительные методы подразделяются на парофазные, жид-кофазные и парофазные каталитические.

Парофазное окисление применяют обычно в случае концентрированных сточных вод, содержащих большие концентрации органических веществ. В ряде случаев количества органики достаточ­но, чтобы процесс сжигания происходил без использования дополни­тельного топлива. Сжигание таких стоков осуществляют обычно в печах камерного типа при 900—1100° С. Если концентрация органичес-386

ких веществ недостаточна для горения, то сточные воды сжигают в газовой печи (циклонного типа): в пламя, образуемое при сжигании природного газа в кислороде воздуха, впрыскивают через форсунки сточную воду. Температура пламени поддерживается в диапазоне 900—1100°С. Помимо больших затрат энергии при таком способе очис­тки возможно неполное сгорание органических веществ, особенно при несоблюдении оптимального состава смеси газ — кислород — сточная вода в процессе горения. Кроме того, возможно образование оксидов азота и паров минеральных кислот, таких, как НС1 и даже HF. Часть кислот улавливается в скруббере, где сгоревшие газы пропускаются через водяной душ.

Термоокислительное жидкофазное обезвре­живание сточных вод заключается в окислении кислородом воздуха органических примесей; сточных вод при температуре до 350° С (374°С — критическая температура воды) и давлении, обеспечивающем нахож­дение воды в жидкой фазе (60—70 атм). В зависимости от температуры и времени контакта окисление органических примесей сточных вод происходит частично или полностью. Преимущество перед парофаз-ным методом заключается в меньших затратах теплоты. С увеличением содержания в сточной воде органических примесей экономичность жидкофазного окисления возрастает, так как затраты теплоты идут только на запуск процесса. Конечные продукты окисления (пар, вода, газ), имеющие высокую температуру и давление, обладают большой энергией и могут быть использованы для выработки электроэнергии и пара.

Установка для "мокрого сжига­ния" (рис. 64) представляет собой реактор 4t ^гД^е топливом служит сама сточная вода, подаваемая из приемника 1 насосом 7 через теп­лообменник S. Воздух сжимается компрессором 2, а газы, отходящие. из сепаратора 0, могут быть вновь поданы на турбину компрессора.

Рис. 64. Схема установки для «мокрого сжигания»:

1 — приемник сточной воды; 2 — компрессор; 3 — теплообменник; 4 — реактор; 5 —сепаратор; 6 — регулятор давления, 7— насос

387

Еще более эффективен метод каталитического оки­сления с применением в ка­честве катализатора платины, нане­сенной на никель. Степень обез­вреживания токсических веществ при этом способе составляет более 95%. Область применения термо-

каталитического способа значительно шире, чем термоокислительного, он более экономичен. Основными достоинствами обоих этих методов является отсутствие новых загрязнений, поскольку конечными продук­тами являются вода и СОг-

Находит применение также метод термокаталитического окисления в парогазовой фазе — каталитическое окисление кислородом воздуха при 260—540°С летучих органических веществ. Пары воды и органи­ческих веществ, а также воздух подогревают и смесь подают в кон­тактный аппарат, загруженный катализатором. В качестве катализатор ров используют оксиды металлов (медно-хромовые, благородные ме­таллы на носителях и др.). Так, на медно-хромовом и марганцевом катализаторах достигается практически полная очистка сточных вод, содержащих до 50 г/л ацетона, фенола, изопродилового спирта, окси­да мезитилена и производных пинаколина.

Несмотря на широкое применение методов газофазного и термока­талитического окисления для очистки сточных вод, эти методы имеют ряд недостатков: большая энергоемкость, высокая стоимость оборудо­вания, образование накипи, коррозия, неустойчивость катализаторов в атмосфере водяного пара и их отравление при наличии в парогазовой смеси "контактных" ядов — хлора, фтора и др.

Электрохимическая очистка некоторых видов сточных вод (например, гальванических производств или красильных цехов) зачастую осуществляется весьма эффективно и экономически выгодно. При электрохимическом способе происходит восстановление или окисление органических примесей на катоде как сильном восста­новителе или на аноде как сильном окислителе. В основном использу­ют анодное окисление. При практической реализации способа сущест­венное значение имеет выбор материала электрода.

Разновидностью этого способа является электрокатали­тическая очистка сточных вод, когда электрохимическое окисление осуществляется в присутствии катализаторов, как правило, ионов металлов переменной валентности.

Электрохимические методы очистки сточных вод выгодны для утилизации из стоков гальванических процессов ионов металлов — за счет их катодного восстановления. Особенно эффективны в этом отно­шении пористые углеродные электроды. Присутствие в сточной воде органических веществ — лигандов — препятствует полному осаждению металла на электроде. Это приводит к необходимости предварительно­го разрушения органических компонентов стока.

Окислительная деструкция органических веществ в сточных водах осуществляется с применением таких сильных окис­лителей, как перманганаты, пиролюзит, бихроматы, персульфат и др. 388

Высокая стоимость таких окислителей, их дефицитность, минерализа­ция сточных вод существенно ограничивают возможность их широкого применения для очистки промышленных стоков.

Более широко в качестве сильных окислителей для очистки вод как от неорганических, так и органических примесей используют хлор (гипохлорит), а также экологически чистые окислители — озон и пероксид водорода (см. § 11.2).

Применение методов локальной очистки в сочетании с совершенст­вованием технологических процессов и внедрением водооборотных систем позволяет резко снизить антропогенную нагрузку на природные воды даже в условиях возрастания промышленного производства.. У чет же экологических факторов при очистке бытовых и смешанных комму­нально-промышленных сточных вод позволяет надеяться на возмож­ность сознательного регулирования качества природной водной среды.

ЛИТЕРАТУРА

Атаиров А Ионообменная очистка сточных вод, растворов и газов. —Л.: Химия, 1983. — 295 с.

Жуков А.И., Монгайт КМ., Родзюгаер ИЛ. Методы очистки производст­венных сточных вод. — М.: Стройиздат, 1977. — 204 с.

Запольский А.К., Баран А.А. Коагулянты и флокулянты в процессах очистки воды. — Л.: Химия, 1987. — 204 с.

Краснобородько И.Г. Деструктивная очистка сточных вод от красителей. — Л.: Химия, 1988. - 270 с.

Кульский Л.А. Теоретические основы и технология кондиционирования воды. -~ Киев: Наукова думка, 1983. — 528.

Кульский Л.А., Огрогач П.П. Технология очистки природных вод. — Киев: Вища школа, 1986. — 352 с.

Очистка сточных вод на зарубежных фабриках. - М.: ЦНИИИ, 1974.

Пономарев В.Г, Иокимис Э.Г., Монгайт И.Л. Очистка сточных вод нефте­перерабатывающих заводов. - М.: Химия, 1985. — 256 с.

Проскуряков В.А., Шмидт Л.И, Очистка сточных вод в химической про­мышленности. — М.: Химия, 1977.,-— 4Q4 с.

Разумовский С.Д., Заиков Г.Е. Озон и его реакции с органическими соединениями. — М.: Наука, 1974.

Родионов АИ., Клушин В.Н., Торочешников Н.С. Техника защиты окру­жающей среды. — М.: Химия, 1989. — 512 с.

Яковлев СВ., Карелин Я.А., Ласков P.M., Воронов Ю.В. Очистка произ­водственных-сточных вод. — М.: Стройиздат, 1979. — 320 с.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Забота об охране окружающей среды вышла сейчас на передний план, повсеместно происходит сокращение ассигнований на военное вооружение, высвобождаются немалые средства для оказания помощи природе. Й перед организаторами этой помощи встает задача, как оптимальным образом использовать эти средства, чтобы добиться конкретного улучшения в области природоохраны. По некоторым оценкам, человечество стоит на грани экологического кризиса не через 100 лет или более, а при жизни уже нынешнего поколения. Кто-то привел образное сравнение нынешней экологической ситуации: чело­век летит в пропасть и кричит от ужаса и либо ему удастся ухватиться за растущий на склоне куст, либо ой вот-вот разобьется. Таким спаси­тельным "кустом" является сейчас всеобщее экологическое образова­ние, пронизывающее все возрастные группы населения — с детского возраста до тех, кто принимает решения. Это одна сторона проблемы: масштабирование передовых знаний о природе, о закономерностях природных процессов, о влиянии человека на ключевые звенья при­родных экосистем, "что такое хорошо и что такое плохо" для них, что еще допустимо, а что категорически противопоказано, и что в природе уже нуждается в срочном лечении.

Другая сторона проблемы — развитие передовых научных и инже­нерных разработок, на базе которых должны строиться взаимоотноше­ния человека с окружающей средой. Очевидно, эти отношения не должны сводиться к отказу от автомобилей, взрыву плотин, закрытию ТЭЦ и принятию других крайних мер. Это и не должно быть игрой в "черный ящик", когда решения принимаются без учета природных причинно-следственных связей. При таком методе проб и ошибок благие намерения могут обернуться обратным результатом. Не должно быть это и только ориентацией на технологию будущего — переход на безотходные производства. Это будет постепенный переход, который займет время не одного поколения людей... Казалось бы — тупик: остановить производство уже невозможно, капитально перестроиться "на ходу" не можем. Радикальный выход из создавшейся тупиковой ситуации, попытка притормозить "падение", как нам кажется., лежит в том, чтобы немедленно реализовать те природоохранные мероприятия, которые "лежат на поверхности", заведомо дающие положительный результат, в малых масштабах уже апробированные. Наряду с этим — усилить внимание к научным исследованиям в области поиска альтер­нативных источников энергии, экологизации технологических процес­сов, утилизации отходов, более адекватному пониманию процессов, протекающих в окружающей среде. 390

Экологическая химия уже сейчас указывает ориентиры пути выхо­да из создавшегося кризиса. Прежде всего на ее основе более адекват­ными становятся физико-математические прогностические модели, описывающие динамику природных экосистем. По мере совершенство­вания моделей, создания технических средств для определения входя­щих в эти модели параметров и совершенствования систем мониторин­га природной среды создается возможность не только прогнозировать, но и нормировать антропогенную нагрузку на среду в масштабе горо­да, региона или всей планеты в зависимости от масштабов нагрузки.

Сюда же тесно примыкает проблема адекватной оценки влияния различных видов антропогенных воздействий на состояние природных экосистем на уровне отдельных особей, популяций и систем. Пока что токсикология — наука сугубо эмпирическая. Необходима разработка молекулярных химико-биологических основ влияния отдельных хими­ческих веществ на живые организмы различного эволюционного уров­ня, установление более детальных химических механизмов взаимодей­ствия между биотой и внешней средой, изучение химических механиз­мов "общения" между различными представителями экосистем. Без тесного взаимодействия биологов и химиков, без познания механизмов отклика биоты на антропогенную нагрузку невозможно установить допустимые пределы этой нагрузки, прогнозировать возможные пос­ледствия и управлять развитием событий в экосистеме в стрессовых ситуациях.

Следующая проблема, в которой экологическая химия могла бы уже сейчас сказать свое веское слово, заключается в выборе путей снижения нагрузки на окружающую среду со стороны различных видов антропогенной деятельности. Прежде всего, это совершенствова­ние способов очистки газовых выбросов и сточных вод с учетом эколо­гических требований. Здесь многое уже известно, многое делается, но еще больше предстоит сделать. Речь идет о ликвидации наиболее опасных на сегодняшний момент воздействий на базе уже имеющихся разработок и создания новых методов очистки выбросов и утилизации отходов.

Фронт работ необычайно широк, поэтому задача заключается в обучении как можно большего числа специалистов тому, что уже из­вестно. Этой задаче в какой-то мере призвана служить и настоящая книга.

И еще один аспект экологической химии, правда, прозвучавший в предлагаемом учебном пособии без акцентирования, •— это возможность влиять уже сейчас на технологические процессы с точки зрения повы­шения их экологической безопасности. Речь идет не только о созда­нии водооборотных систем или утилизации отходов, что немаловажно,

391

но и об экспертизе технологических проектов, о замене отдельных стадий технологических процессов на экологически чистые.

Большая роль в различных технологических процессах могла бы отводиться пероксиду водорода. К сожалению, внимания этому при­родному экологически чистому окислителю уделяется пока недоста­точно. Возможности же пероксида водорода уникальны. Будучи носи­телем наиболее реакционноспособных частиц (ОН-радикалов) и в то же время участником различных селективных каталитических процес­сов окисления, пероксид водорода мог бы заменить применяющиеся еще широко ныне такие сильные окислители, как хлор и его произ­водные. С применением Н2О2 уже сейчас можно решить большинство природоохранных задач, связанных с очисткой газовых выбросов и сточных вод, с водоподготовкой. Более того, возникающий в окружа­ющей среде вследствие ее загрязнения дефицит пероксида водорода природного происхождения отражается на состоянии и биопродуктив­ности почвенных экосистем, и это в дополнение к тому тяжелому сос­тоянию, в котором почвенные экосистемы находятся в условиях пос­тоянного антропогенного стресса. Оказывается, с применением перок­сида водорода, вводимого в почвенные экосистемы искусственно, уда­ется значительно повысить всхожесть семян и урожайность сельскохо­зяйственных культур при одновременном сокращении продолжитель­ности вегетационного периода. Значительный эффект достигается без применения химических средств.

Таким образом, экологическая химия, акцентирующая внимание н«1 изучении природных процессов и судьбе антропогенных загрязняю­щих веществ в объектах окружающей среды, призвана дать ключ к решению многих экологических задач как ближнего, так и дальнего порядка. Авторы данной книги выражают надежду, что роль экологи­ческой химии в решении научных и прикладных задач в области охраны окружающей среды будет неуклонно возрастать.

Приложение. ИМИТАЦИОННАЯ ПРОГРАММА ХИМСТОК

Очистка сточных вод химическими методами (Кишинев, Молд. ГУ, Авторы: Ф.П. Боунегру, В.М. Паулеско)

Программа ХИМСТОК имитирует работу инженера очистительной установки предприятия, сточные воды которой содержат ионы тяже­лых металлов. В качестве способа очистки этих сточных вод использу­ется метод нейтрализации.

Программа ХИМСТОК может быть использована в учебном йроцес-се в качестве имитационной игры для студентов, изучающих такие 392

курсы как: охрана природы, системы водопотребления, водное хозяй­ство, вода и канализация и др.

Программа ХИМСТОК может эксплуатироваться на персональных компьютерах, имеющих операционную систему Ms DOS. В программе имеется один основной экран:

Программа ХИМСТОК моделирует различные сточные воды, со­держащие от одного до четырех ионов тяжелых металлов. На экране дисплея приведены объем сточных вод в очистительной установке и концентрация этих ионов в ней.

Студент рассчитывает массу ионов в сточных водах прямо на экра­не дисплея (для этого имеется экранный калькулятор).

Для нейтрализации ионов, содержащихся в этих сточных водах, он может использовать один или несколько из приведенных на экране реагентов.

При выборе реагента студент должен найти тот реагент, который при нейтрализации мог более глубоко осаждать ион (его концентрация в сбрасываемых водах после нейтрализации должна быть меньше ПДК на этот ион).

С другой стороны, он должен учитывать и стоимость реагента для того, чтобы стоимость очистки была не слишком высока. Предложен­ные реагенты отличаются по стоимости и по содержанию сухих ве­ществ (Данные по стоимости реагентов, растворимость возможных осадков, а также молекулярные массы веществ приведены в справочни-

393

ке, который может быть открыт нажатием функциональной клавиши F3 на этом же экране в любой момент.)

Выбрав реагент, студент составляет уравнение реакции осаждения. Проводит на экране нужные вычисления и после нажатия функцио­нальной клавиши F2 пишет ответ под выбранным реагентом. Для нейтрализации сточных вод он может выбрать несколько реагентов и даже несколько раз один и тот же реагент, введя несколько раз взя­тую массу его для нейтрализации.

Если студент считает, что провел нейтрализацию полностью, про­изводит нейтрализацию, т.е. дает команду программе 'оценивать' результаты очистки сточных вод.

Получив команду на оценку результатов очистки, программа сама производит нейтрализацию содержащихся в сточных водах ионов тяжелых металлов, учитывая выбранные студентом реагенты и их массу, а также порядок нейтрализации этих ионов (по произведению растворимости образовавшихся осадков). В результате этих расчетов. на новом экране появляются оценочные результаты проведенной очис­тки.

Этот экран есть не что иное, как работа санитарного врача, кото­рый проверяет работу очистительной установки.

На этом экране могут появиться такие сообщения:

После сброса сточных вод в водоем в нем оказались: ионы кадмия 1,1 мг/л ПДК 0,01 мг/л ионы цинка 24,1 мг/л ПДК0.01 мг/л

В водоеме содержание ионов ртути ниже допустимой нормы В водоеме содержание Na₂S ниже допустимой нормы В водоеме содержание ионов кадмия выше допустимой нормы В водоеме содержание ионов цинка выше допустимой нормы и превышает летальную концентрацию. Предприятие закрывается.

Стоимость очистки сточных вод 5044 руб. Предприятие оштрафовано на 1456788 руб.

Такое сообщение означает, что студент для нейтрализации выбрал один реагент (NaaS), однако неправильно рассчитал его массу и фак­тически нейтрализовал полностью только ионы ртути, частично ионы кадмия, а ионы цинка остались все в сточных водах. В сбрасываемых водах санитарный врач обнаружил, что содержание кадмия в сточных водах 1,1 мг/л и превышает ПДК, а содержание цинка не только пре-394

вышает ПДК, но и летальную концентрацию. Он оштрафовал пред­приятие за причиненный ущерб природе и, учитывая превышение по содержанию ионов цинка летальной концентрации, закрыл данное предприятие.

Общий экономический ущерб Эу, наносимый биосфере, рассчиты­вается до формуле

где Эу (г, j) — экономический ущерб от одного соединения.

Экономический ущерб от поступления йго соединения в водоем определяется по формуле

где G_B — общее количество йго соединения, поступающего в водоем с превышением ПДК; % — показатель, учитывающий зону токсического действия соединения при попадании его в организм человека, который рассчитывается по формуле

где ЛД(бО) — концентрация соединения, которая приводит к смертнос­ти 50% живых организмов; jfe — среднее количество воды, поступаю­щее в организм человека (около 3 л/сут); Д — среднестатистическая величина валового общественного продукта в расчете на душу населе­ния в год; #в - показатель, учитывающий степень загрязнения воды водоема:

где с (а) — концентрация t'-ro соединения в водоеме.

В ходе работы студента с программой "закрытие" предприятия случается не часто, однако наложение штрафов — дело весьма частое. Следует учитывать, что сами реагенты могут быть токсическими и их избыток также может привести к отравлению водоема, за что санитар­ный врач также налагает лгграф.

Как правило, за одно занятие (2 учебных часа) студент успеет провести не бдлее трех очисток сточных вод. Во время работы студент старается провести очистки при минимальной стоимости и получить минимальное количество штрафных санкций.

395

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

Арманд Д.Л. Географическая среда и рациональное использование природ­ных ресурсов. — М.: Наука, 1983. — 238 с.

Банников АХ., Рустамов А.К., Вакулин А.А. Охрана природы. - М.: Агропромиздат, 1985. — 287 с.

Батгон Л.С. Загрязненное небо. — М.: Мир, 1967.

Будыко М.й. Эволюция биосферы. — Л.: Гидрометеоиздат, 1984. — 488 с.

Будыко М.И. Климат в прошлом и будущем. —Л.: Гидрометеоиздат, 1980.-352 с.

Будыко М.И., Ронов А.Б., Яншин АЛ. История атмосферы. — Л.: Гидро­метеоиздат, 1985. — 208 с.

Вернадский В.И. Очерки геохимии: Избр. соч. — М.: Изд-во АН СССР, 1954. Т. 1. - 394 с.

Голубев Б.П. Дозиметрия и защита от ионизирующих излучений. — М.: Энергоиздат, 1986. —• 464 с.

Кафаров В.В. Принципы создания безотходных химических производств. - М.: Химия, 1982. — 288 с.

Коммонер Б. Замыкающийся круг. — Л.: Гидрометеоиздат, 1974.

Ласкоржи Б.Н., Громов Б.В., Цыганков АЛ., Седин В.Н. Безотходная технология в промышленности. — М.: Стройиздат, 1986. — 160 с.

Максимов В.Ф., Вольф И.В., Григоров Л.Н. и др. —• М.: Лесная промыш­ленность, 1981. — 640 с.

Маннинг У.Д., Федер У.А. Биомониторинг загрязнения атмосферы с помо­щью растений. — Л.: Гидрометеоиздат, 1985. — 143 с.

Марцинкевич ТМ. Использование природных ресурсов и охрана природы. — Минск; изд-во ун-та, 1985. — 215 с.

Мирзаев Г.Г., Крячко О.Ю., Пустыльник А.А., Козлова Е.Е. — Л.: изд-во ЛГИ, 1985. - 83 с.

Мировой водный баланс и водные ресурсы Земли. — М.: Гидрометеоиздат, 1974. - 638 с.

Михеев А.В., Галушин В.М., Гладков Н.А. и др. Охрана природы. — 3-е изд., перераб. — М.: Просвещение, 1987. — 256 с.

Наркевич И. П., Печковский В.В. Утилизация и ликвидация отходов в технологии неорганических веществ. — М,: Химия, 1984. — 240 с.

Охрана окружающей среды/Под ред. СВ. Белова. — М.: Высшая школа. 1983. - 264 с. 396

Проблемы сохранения, защиты и улучшения качества природных вод. — М.: Наука, 1982. - 172 с.

Рамад Ф. Основы прикладной экологии. — Л.: Гидрометеоиздат, 1981. — 543 с.

Романенко В.Д., Кузьменко М.И., Евтушенко Н.Ю. и др. Радиоактивное и химическое загрязнение Днепра и его водохранилищ после аварии на Черно­быльской АЭС. — Киев: Наукова думка, 1992. — 194 с.

Сергейчик С.А. Древесные растения и окружающая среда. — Минск.: Урожай, 1985. — 111 с.

Сцурр С.Г., Барнес Б.В. Лесная экология. —- M.s Лесная промышленность, 1984. - 479 с.

Сычев АЛ., Травин CO., Дука Г.Г., Скурлатов Ю.И. Каталитические реакции и охрана окружающей среды. — Кишинев: Штиинца, 1983. ~~ 272 с.

Телитченко М.М., Остроумов С.А Введение в проблемы биохимической экологии: Биотехнология, сельское хозяйство, охрана среды. — М.: Наука, 1990. - 288 с.

Термические методы обезвреживания отходов/Под ред. К.К. Богушевской, Г.П. Беспамятнова. — Л.: Химия, 1975. — 176 с.

Фешбах М., Френдли-младший А. Экоцид в СССР. Здоровье и природа на осадном положении. — М.: Голос, 1992. — 308 с.

Фотосинтез/Под ред. Говинджи, т. 1,2. — М.: Мир, 1987. Т. 1 — 728 с. Т. 2 — 460 с.

Харлампович Г.Д., Кудряшова Р.И. Безотходные технологические процессы в химической промышленности. — М.: Химия, 1978. — 280 с.

Химия окружающей среды/Под ред. Дж. О.М. Бокриса. — М.: Химия, 1982. - 672 с.

Цаповедов Н.С. Природные ресурсы земли и охрана окружающей среды. — М.: Недра, 1985, — 236 с.

Яблоков А.В., Остроумов С.А. Уровни охраны живой природы. —- М.: Наука, 1985. — 175 с.

Aquatic chemical kinetics. Reaction Rates of Processes in natural waters. Ed. W. Stumm. John Willey, N.-Y. 1990. - 545 p.

Aquatic Surface chemistry. Chemical processes at the particlewater Inter­face/Ed. W.Stumm, John Willey, N.Y. 1987. - 520 p.

Balzani V., Carassiti V. Photochemistry of Coordination Compounds. N.-Y.: Acad.Presss, 1970.

Odum E.P. Basic ecology. OBS College Publ. 1983. - 613 p.

Photochemistry of Environmental Aquatic Systems (ACS Symposium Series 327). Eds. R.G.Zika, W.J.Cooper, Amer.chem.Soc, Washington, D.C. 1987.

Quaderni di ricerca. Fechologia di Staltimento dei rifinti solidi yrbani. — Roma, 1980. — 253 p.

Stumm W., Morgan JJ. Aquatic chemistry. John Willey. N.Y. 1981. — 780 p.

397

ОГЛАВЛЕНИЕ

Предисловие 3

Введение 6

Глава 1. Проблемы охраны окружающей среды на современном этапе 11

§ 1.1. Биосфера и происхождение жизни на Земле 11

§ 1.2. Энергетический и материальный баланс биосферы 16

§ 1.3. Антропогенное воздействие на окружающую среду 26

§ 1.4. Ограниченность природных ресурсов 34

§ 1,5. Энергетика и экология 35

§ 1.6. Экономические и социальные проблемы охраны окружающей среды . 51

Глава 2. Мониторинг состояния окружающей среды и методы анализа

загрязняющих веществ .56

§ 2.1. Мониторинг как система наблюдения и контроля за состоянием

окружающей среды 56

§ 2.2 Процессы массопереноса загрязняющих веществ 65

§ 2.3. Методы контроля загрязняющих веществ в объектах окружающей

среды 67

Глава 3. Круговорот веществ в биосфере 84

§ 3.1. круговорот кислорода, фотосинтез 84

§ 3.2. Круговорот азота 91

§ 3.3. Круговорот фосфора и серы , 94

Глава 4- Экохимические процессы в атмосфере 99

§ 4.1. Физико-химические свойства атмосферы 99

§ 4.2. Химические процессы в верхних слоях атмосферы 102

§ 4.3. Химические процессы в тропосфере с участием свободных радикалов 108

§ 4.4. Вода в атмосфере 114

§ 4.5. Проблемы локального и глобального загрязнений воздушной среды . 119 § 4.6. Способы очистки газовых выбросов 138

Глава 5. Почвенные экосистемы и их загрязнение 153

§ 5.1. Почвенные ресурсы 153

§ 5.2. Физико-химические основы почвенного плодородия 156

§ 5.3. Почва и вода, эрозия почв 161

§ 5.4. Проблемы загрязнения почвенных экосистем 164

§ 5.5. Загрязнение почв пестицидами 170

§ 5.6. Утилизация и переработка твердых отходов 176

398

Глава 6. Химия и экология природных вод

184

§ 6.1. Краткие сведения о гидрохимии и гидробиологии 184

§ 6.2. Антропогенное эвтрофирование водоемов 191

§ 6.3. Лигандный состав и формы существования ионов переходных ме­ таллов в природных водоемах 197

§ 6.4. Внутриводоемный круговорот пероксида водорода и редокс-состояние

водной среды 207

§ 6.5. Роль донных отложений в формировании качества водной среды ... 219

Глава 7. Процессы самоочищения водных экосистем 226

§ 7.1. Виды загрязнений и каналы самоочищения водной среды 226

§ 7.2. Физико-химические процессы на границе раздела фаз 227

§ 7.3. Микробиологическое самоочищение 231

§ 7.4. Химическое самоочищение '....... 235

§ 7.5. Биогенное инициирование радикальных процессов самоочищения . . 242

§ 7.6. Свободные радикалы в природных водах 247

§ 7.7. Моделирование поведения загрязняющих веществ в природных во­ дах 262

Глава 8. Редоксчкаталитические процессы с участием кислорода и пероксида водорода . 266

§ 8.1. Молекулярный кислород как окислитель. Образование и свойства

металл-кислородных комплексов 266

§ 8.2. Механизмы активации пероксида водорода, образование и свойства

сверхокисленных ионов металлов . . 273

§ 8.3. Типовые механизмы каталитических процессов окисления с учас­ тием 0₂, Н₂0₂ ' .276

§ 8.4. Перспективы технологического использования 0₂ и Н₂0₂ как эко­ логически чистых окислителей . 281

§ 8.5. Внутриклеточные окислительно-восстановительные процессы с учас­ тием 0₂ и Н₂0₂ ■ • •; 284

Глава 9. Токсическое действие загрязняющих веществ 293

§ 9.1. Общие сведения о структуре и функции клетки 294

§ 9.2. Виды токсического воздействия загрязняющих веществ 307

§ 9.3. Биотестирование в оценке загрязнения водной среды 309

Глава 10. Химико-биологические процессы в сточных водах 314

§ 10.1. Характеристики сточных вод и виды их загрязнений 314

§ 10.2. Экохимические требования к очистке сточных вод 319

§ 10.3. Особенности биохимической очистки сточных вод 327

399

Глава 11. Физико-химичеаше и инженерные методы водоочистки и водо-

подшговки 351

§ 11.1. Подготовка питьевой воды 351

§ 11.2. Применение хлора, озона и пероксида водорода в "обработке воды и

очистке сточных вод 357

§ 11.3. Методы локальной очистки сточных вод 373

Заключение 390

Приложение 392

Рекомендуемая литература • ■ ■ • 396

Учебное издание

Скурлатов Юрий Иванович

Дука Георгий Григорьевич

Мизити Аурелио

ВВЕДЕНИЕ В ЭКОЛОГИЧЕСКУЮ ХИМИЮ

Редактор Т.С. Костян. Художник Ю.Д. Федичкин. Художественный редактор

Т.А. Коленкова. Технический редактор Е.И. Герасимова. Корректор Г.И. Кост-

рикова. Оператор Т.М. Дородных

ИВ N 9612

ЛР.М 010146 от 25.12.91. Изд. N ХЕ-68. Сдано в набор 09.04.93.

Подп. в печать 02.09.94. Формат 60x887i6- Бум. тип. № 2. Гарнитура русская. Печать офсетная. Объем 24,5 усл.печ.л, 24,5 усл.кр.-отт. 24,66 уч.изд.л. Тираж 3000 экз. Зак. № 235.

Издательство "Высшая школа", 101430, Москва, ГСП-4, Неглинная ул.,

д. 29/14.

Набрано на персональном компьютере издательства

Отпечатано в АООТ "Оригинал". 101898, Москва, Центр, Хохловский пер., 7.