Chemia i problemy ochrony środowiska. Program nauczania dla przedmiotu chemia środowiska. Co to jest epidemiologia

CHEMIA I ŚRODOWISKO Prezentacja przygotowali: Anna Dotsenko, Daniil Vorobyov, Vlad Kudyakov DEFINICJA Chemia środowisko- dział chemii zajmujący się badaniem przemian chemicznych zachodzących w środowisku przyrodniczym. INFORMACJE PODSTAWOWE Chemia środowiska obejmuje węższe działy chemii, takie jak geochemia, chemia gleby, hydrochemia, chemia atmosfery, chemia naturalnych związków pochodzenia organicznego itp. Chemia środowiska zajmuje się nauką chemiczną procesy we wszystkich warstwach Ziemi, w tym w biosferze, bada migracje i przemiany wszystkich związków chemicznych, w tym zanieczyszczeń naturalnych i antropogenicznych. Chemia środowiska bada procesy chemiczne w sposób kompleksowy - źródła przedostawania się i migracji substancji chemicznych do skorup ziemskich, ich przemiany, drenaż z powłok ziemskich („cykle globalne”), wzajemne oddziaływanie związków i pierwiastków; służy jako podstawa do opracowywania i udoskonalania metod ochrony środowiska przed zanieczyszczeniami itp. Ta dziedzina chemii jest ściśle powiązana z wieloma innymi naukami, w tym ekologią, geologią itp. Warstwa ozonowa zaczyna odgrywać znaczącą rolę ochrona środowiska przed zanieczyszczeniami chemicznymi współpraca międzynarodowa. W latach 70. XX w. odkryto spadek stężenia O3 w warstwie ozonowej, która chroni naszą planetę przed niebezpiecznym działaniem promieniowania ultrafioletowego pochodzącego ze Słońca. W 1985 roku wiele krajów zgodziło się chronić warstwę ozonową. Kontynuowana jest wymiana informacji i wspólne badania nad zmianami stężenia ozonu w atmosferze. ZANIECZYSZCZENIA NA PRZYKŁADZIE SAMOCHODU Samochód spala ogromną ilość cennych produktów naftowych, powodując jednocześnie znaczne szkody dla środowiska, głównie atmosfery. Ponieważ większość z nich koncentruje się w dużych i większych miastach, powietrze jest nie tylko zubożone w tlen, ale także zanieczyszczone szkodliwymi składnikami gazów spalinowych. JAKIE MOŻNA ROZWIĄZAĆ PROBLEM ZANIECZYSZCZEŃ OC. ŚRODY? Najlepszym rozwiązaniem problemu zanieczyszczenia środowiska byłaby produkcja bezodpadowa, pozbawiona ścieków, emisji gazów i odpadów stałych. Jednak produkcja bezodpadowa dziś i w dającej się przewidzieć przyszłości jest zasadniczo niemożliwa, aby ją wdrożyć, konieczne jest stworzenie jednolitego cyklicznego systemu przepływów materii i energii dla całej planety. JEDYNY SPOSÓB Jak dotąd jedynym sposobem na znaczne ograniczenie zanieczyszczeń środowiska są technologie niskoodpadowe. Obecnie powstają gałęzie przemysłu niskoodpadowe, w których emisja substancji szkodliwych nie przekracza najwyższych dopuszczalnych stężeń (MPC), a odpady nie powodują nieodwracalnych zmian w przyrodzie.

Żywa skorupa Ziemi doznaje poważnych uszkodzeń, zakłócając równowagę ekologiczną, która rozwinęła się podczas istnienia planety. Zanieczyszczenie środowiska w naszej świadomości kojarzy się przede wszystkim z zatruciem wody, powietrza i ziemi, co może bezpośrednio wpłynąć na zdrowie i samopoczucie człowieka. Jednak zanieczyszczenie chemiczne może mieć również skutki pośrednie. Na przykład duże emisje dwutlenku węgla wpływają na klimat, co z kolei wpływa na produkcję żywności; zmiany w stężeniu składników odżywczych (azotu, siarki, fosforu, azotu itp.) prowadzą do śmierci niektórych populacji i szybkiego rozmnażania się innych.

Zanieczyszczenie chemiczne środowiska spowodowane jest następującymi czynnikami:
1) wzrost stężenia składników pokarmowych na skutek odprowadzania ścieków i spływu nawozów z pól, powodujący szybki rozwój glonów i brak równowagi w istniejących ekosystemach;
2) zatrucia wód, gleby i powietrza chemicznymi odpadami poprodukcyjnymi;
3) oddziaływanie na wody i glebę produktów spalania paliw, które pogarszają jakość powietrza i powodują kwaśne deszcze;
4) potencjalne skażenie powietrza, wody i gleby odpadami promieniotwórczymi powstającymi podczas produkcji broni jądrowej i energii atomowej;
5(emisje dwutlenku węgla i substancji chemicznych zubożających warstwę ozonową, które mogą prowadzić do zmiany klimatu lub powstawania dziur ozonowych.

Zanieczyszczenia mineralne:
1) związki metali (silnie toksyczne – ołów, rtęć, pierwiastki ziem rzadkich – kadm, selen, lit itp.), w wyniku których po przekroczeniu maksymalnego dopuszczalnego stężenia (MAC) uszkadzają ludzkie narządy słuchu, wzroku, system nerwowy mogą wystąpić przypadki paraliżu i narodzin dzieci z różnymi nieprawidłowościami fizycznymi i psychicznymi;

2) nawozy mineralne, w wyniku których obserwuje się eutrofizację zbiorników wodnych, czyli nadmierny rozwój roślinności wodnej (oczywiście nie raz widziałeś zbiornik z cuchnącą zieloną gnojowicą).

Zanieczyszczenia substancjami organicznymi pochodzenia przemysłowego, które są częścią ścieków z przemysłu chemicznego, petrochemicznego, celulozowo-papierniczego i innych rodzajów przemysłu. Do takich substancji należą fenol, dioksyny, CMC.

Zanieczyszczenie olejem i jego pochodnymi. Jedna tona oleju rozsypana po powierzchni wody może zająć powierzchnię 12 km2, a 1 litr oleju może sprawić, że 1 milion litrów wody stanie się bezużyteczny, czyli wystarczy dla 4-osobowej rodziny na 20 lat. Film olejowy stanowi przeszkodę w wymianie gazowej pomiędzy wodą a atmosferą. Uniemożliwia wchłanianie przez wodę tlenu i dwutlenku węgla, powodując śmierć planktonu. Film stwarza ogromne zagrożenie dla ptaków morskich i zwierząt. Upierzenie ptaków posmarowane olejem traci swoje właściwości wodoodporne, co prowadzi do ich śmierci.

W ściekach bytowych i zwierzęcych zawarte są substancje organiczne pochodzenia biologicznego. Kiedy te ścieki przedostają się do zbiorników wodnych, powodują, że woda nie nadaje się do picia, powoduje śmierć ryb i powoduje eutrofizację.

Pestycydy. podobnie jak metale ciężkie, przemieszczające się wzdłuż łańcucha troficznego: fitoplankton – zooplankton – Mała ryba- duże ryby, osiągają w organizmie te ostatnie stężenia mogące być śmiertelne dla człowieka.

Radykalnym rozwiązaniem problemu zwalczania zanieczyszczeń środowiska wodnego (hydrosfery) byłoby całkowite przejście na technologie bezpieczne, eliminujące odprowadzanie jakichkolwiek ścieków, a także rozwój technologii przy minimalnym zużyciu wody. Jednak opracowywanie i wdrażanie technologii niskoodpadowych jest kosztowne i złożone, dlatego proces oczyszczania ścieków, który obejmuje:

1) czyszczenie i dezynfekcja ścieków bytowych i zwierzęcych:
2) oczyszczanie ścieków powstałych na skutek obsługi pojazdów i maszyn rolniczych:
3) oczyszczania ścieków zawierających produkty naftowe.

Obiecujące metody oczyszczania wody z produktów naftowych przy użyciu mikroorganizmów i roślin. Znane są mikroorganizmy, które mogą odżywiać się węglowodorami. Eksperymenty z użyciem grzyba Candido UpoUtica wykazały, że małe zbiorniki wodne można oczyścić z oleju w ciągu 5 dni.

Ochrona zasobów ziemi
Rolę gleby - cienkiej warstwy pokrywającej część ziemi, której grubość waha się od 1,5-2 cm do 2 m, opisano szczegółowo w akapicie „Chemia i rolnictwo”. W tym miejscu rozważymy czynniki zmniejszające żyzność gleby i czynniki powodujące zanieczyszczenie gleby.
Erozja (od łac. erodere - erozja) zmniejsza żyzność gleby. Jest to zjawisko, które sprowadziło i nadal powoduje straszliwe kłopoty ludzkości. Tworzenie żyznej gleby trwa tysiące lat, może zostać zniszczone w ciągu 15-20 lat, a w przypadku silnych huraganów i ulew w ciągu kilku dni lub godzin. Istnieją dwa główne rodzaje erozji – wodna i wietrzna. Walka z nimi obejmuje zestaw zajęć:

Zalesienie;
praktyki rolnicze, na przykład tworzenie długoterminowych pastwisk uprawnych, zatrzymywanie śniegu i stosowanie nawozów organicznych (ale nie mineralnych);

System upraw chroniący glebę, polegający na orce bez odkładnicy i pozostawieniu ścierniska na powierzchni gleby;
tworzenie i wdrażanie rolnictwa chroniącego glebę, zapobiegającego erozji technicznej, która powstaje w wyniku bezpośredniego zniszczenia warstwy gleby środki techniczne, głównie koła i gąsienice samochodów;
zapobieganie zanieczyszczeniu gleby pozostałościami elementów budynków (płyty, bloki, cegły, popiół, żużel), ropą i produktami naftowymi, substancjami przedostającymi się do atmosfery z atmosfery (związki ołowiu, arsenu, rtęci, miedzi itp.);
prawidłowe stosowanie nawozów i pestycydów. Około 20%, a czasami całe 50% nawozów nie jest wchłaniane przez rośliny i pozostaje w glebie stanowiąc duże obciążenie dla jej biocenozy. Pestycydy mogą przedostać się do gleby i zakłócić powstałe w niej relacje troficzne.

Początki chemii. Alchemia

Chemia w średniowieczu

Współczesny rozwój chemii

Chemia i ochrona środowiska

Wniosek

Chemia to jedna z najstarszych nauk.Człowiek od zawsze obserwuje zmiany wokół siebie, gdy jedne substancje ożywiają inne lub nieoczekiwanie zmieniają swój kształt, kolor czy zapach.

Na długo przed nadejściem nowej ery ludzie umieli już wydobywać metale z rud, farbować tkaniny, wypalać glinę, niespokojne umysły myślicieli przeszłości próbowały wyjaśnić przemiany chemiczne nieustannie zachodzące w Naturze, dociekliwe oczy dostrzegały nowe zjawiska w otaczający świat, zręczne ręce opanowały skomplikowane rzemiosła - niezmiennie związane z chemią...

Początki chemii. Alchemia

Pierwszymi chemikami-naukowcami byli egipscy kapłani. Posiadały wiele tajemnic chemicznych, które nie zostały jeszcze rozwiązane. Należą do nich na przykład techniki balsamowania ciał zmarłych faraonów i szlachetnych Egipcjan, a także metody pozyskiwania niektórych farb. W ten sposób niebiesko-niebieskie farby naczyń znalezionych podczas wykopalisk, wykonane przez starożytnych egipskich rzemieślników, nadal pozostają jasne, mimo że od ich wytworzenia minęło kilka tysięcy lat.

Pewna produkcja chemiczna istniała już w starożytności w Grecji, Mezopotamii, Indiach i Chinach.

W III wieku p.n.e. zebrano i opisano już znaczący materiał. Na przykład w słynnej Bibliotece Aleksandryjskiej, uważanej za jeden z siedmiu cudów świata i zawierającej 700 tysięcy rękopiśmiennych ksiąg, przechowywano także wiele dzieł z zakresu chemii. Opisali procesy takie jak kalcynacja, sublimacja, destylacja, filtracja itp. Indywidualne informacje chemiczne gromadzone przez wiele stuleci pozwoliły na dokonanie pewnych uogólnień na temat natury substancji i zjawisk.

Na przykład grecki filozof Demokryt, żyjący w V wieku p.n.e., jako pierwszy wyraził pogląd, że wszystkie ciała składają się z drobnych, niewidzialnych, niepodzielnych i stale poruszających się stałych cząstek materii, które nazwał atomami. Arystoteles już w IV wieku p.n.e. wierzył, że podstawą otaczającej nas przyrody jest wieczna pierwotna materia, którą charakteryzują cztery główne cechy: ciepło i zimno, suchość i wilgoć. Te cztery cechy, jego zdaniem, można oddzielić od pierwotnej materii lub dodać do niej w dowolnej ilości.

Nauczanie Arystotelesa było ideologiczną podstawą rozwoju odrębnej epoki w historii chemii, epoki tzw. alchemii.

Alchemia (późnołacińska Alchemia, alchimia, alchymia), przednaukowy kierunek w chemii, powstał w III-IV wieku p.n.e. Jej nazwa wywodzi się z języka arabskiego do greckiego сhemeia od cheo – pour, cast, co wskazuje na związek alchemii ze sztuką wytapiania i odlewania metali. Inna interpretacja pochodzi z egipskiego hieroglifu „khmi”, oznaczającego czarną (żyzną) ziemię w przeciwieństwie do jałowych piasków. Hieroglif ten reprezentował Egipt, miejsce, w którym mogła narodzić się alchemia, często nazywana „sztuką egipską”. Arabowie dodali do tego słowa swój arabski przedrostek „al” i tak powstało słowo alchemia. Termin „alchemia” po raz pierwszy pojawia się w rękopisie Juliusa Firmicusa, astrologa z IV wieku.

Za najważniejsze zadanie alchemicy uważali przemianę (transmutację) metali nieszlachetnych w szlachetne (wartościowe), co właściwie było głównym zadaniem chemii aż do XVI wieku. Idea ta opierała się na ideach filozofii greckiej, że świat materialny składa się z jednego lub większej liczby „elementów pierwotnych”, które w pewnych warunkach mogą się wzajemnie przekształcać. Rozprzestrzenianie się alchemii datuje się na IV-XVI wiek, czas rozwoju nie tylko alchemii „spekulatywnej”, ale także chemii praktycznej. Nie ma wątpliwości, że te dwie gałęzie wiedzy wpływały na siebie. Nic dziwnego, że słynny niemiecki chemik Liebig napisał o alchemii, że „nigdy nie była ona niczym innym jak chemią”.

Zatem alchemia ma się do współczesnej chemii tym, czym astrologia do astronomii. Zadaniem średniowiecznych alchemików było przygotowanie dwóch tajemniczych substancji, za pomocą których można było osiągnąć pożądane uszlachetnienie metali. Najważniejszy z tych dwóch leków, który miał mieć właściwość zamiany nie tylko srebra w złoto, ale także takich metali jak ołów, rtęć itp., nazywany był kamieniem filozoficznym, czerwonym lwem, wielkim eliksirem. Nazywana jest także jajkiem filozoficznym, czerwoną nalewką, panaceum i eliksirem życia. Środek ten miał nie tylko uszlachetniać metale, ale także służyć jako lekarstwo uniwersalne, a jego roztwór, tzw. złoty napój, miał leczyć wszelkie choroby, odmładzać stary organizm i przedłużać życie.

Inny tajemniczy środek, już drugorzędny w swoich właściwościach, zwany białym lwem, białą nalewką, ograniczał się do zdolności przekształcania wszystkich metali nieszlachetnych w srebro.

Uważane jest za kolebkę alchemii Starożytny Egipt. Sami alchemicy początki swojej nauki wywodzili od Hermesa Trismegistosa (znanego również jako egipski bóg Thot), dlatego też sztukę wytwarzania złota nazwano hermetyczną. Alchemicy pieczętowali swoje naczynia pieczęcią z wizerunkiem Hermesa – stąd określenie „hermetycznie zamknięte”.

Istniała legenda, że ​​aniołowie nauczali sztuki zamiany „prostych” metali w złoto ziemskim kobietom, z którymi wychodziły za mąż, jak opisano w Księdze Rodzaju i Księdze Proroka Henocha w Biblii. Sztuka ta została objaśniona w książce zatytułowanej „Hema”. Arabski naukowiec al-Nadim (X w.) uważał, że założycielem alchemii był Hermes Wielki, pochodzący z Babilonu, który osiedlił się w Egipcie po pandemonium babilońskim.

Istniały grecko-egipskie, arabskie i zachodnioeuropejskie szkoły alchemii. Cesarz rzymski Dioklecjan w 296 roku nakazał spalić wszystkie egipskie rękopisy dotyczące sztuki wytapiania złota (prawdopodobnie chodziło o złocenie i sztukę podrabiania biżuterii). W IV wieku n.e. problemem przemiany metali w złoto zajmowała się aleksandryjska szkoła naukowców. Pisarz występujący pod pseudonimem Demokrata i należący do uczonych aleksandryjskich swoim esejem „Fizyka i mistycyzm” położył podwaliny pod długą serię podręczników alchemicznych. Aby zapewnić sukces, dzieła takie pojawiały się pod nazwiskami znanych filozofów (Platon, Pitagoras itp.), Jednak ze względu na ogólną niejasność stylu są mało zrozumiałe, ponieważ alchemicy większość swoich osiągnięć trzymali w tajemnicy, zaszyfrowane opisy otrzymanych substancji i przeprowadzonych doświadczeń.

Największy zbiór rękopisów alchemicznych przechowywany jest w Bibliotece św. Marka w Wenecji.

Grecy byli nauczycielami Arabów, od których alchemia wzięła swoją nazwę. Zachód przejął alchemię od Arabów w X wieku. W okresie od X do XVI wieku słynni naukowcy studiowali alchemię i odcisnęli piętno na nauce europejskiej. Na przykład Albertus Magnus, twórca dzieła „O metalach i minerałach” oraz Roger Bacon, który pozostawił potomnym dzieła „Potęga alchemii” i „Zwierciadło alchemii”, byli także najsłynniejszymi alchemikami swojej epoki czas. Arnoldo de Villanova, wybitny lekarz, zmarły w 1314 roku, opublikował ponad 20 dzieł alchemicznych.

Raymond Lull, najsłynniejszy naukowiec XIII i XIV wieku, był autorem 500 dzieł o treści alchemicznej, z których główne nosi tytuł „Testament objaśniający w dwóch księgach ogólną sztukę chemii”. (Wielu ekspertów uważa jednak, że znany ze swej pobożności Lull nie napisał tych dzieł, a jedynie jemu jemu przypisuje się).

W XV-XVII wieku wiele koronowanych głów gorliwie praktykowało alchemię. Takim jest na przykład angielski król Henryk VI, za którego panowania kraj został zalany fałszywym złotem i fałszywymi monetami. Metalem, który w tym przypadku odegrał rolę złota, był najprawdopodobniej amalgamat miedzi. Podobnie postępował Karol VII we Francji wraz ze słynnym oszustem Jacques’em le Coeurem.

Cesarz Rudolf II był patronem podróżujących alchemików, a jego rezydencja stanowiła ówczesne centrum nauki alchemicznej. Cesarza nazywano niemieckim Hermesem Trismegistusem.

Elektor saski August i jego żona Anna Duńska przeprowadzali eksperymenty: pierwszy w swoim drezdeńskim „Złotym Pałacu”, a jego żona w luksusowo wyposażonym laboratorium na swojej daczy „Bażantowy Ogród”. Drezno długo pozostawało stolicą władców patronujących alchemii, zwłaszcza w czasach, gdy rywalizacja o koronę polską wymagała znacznych nakładów finansowych. Na dworze saskim alchemik I. Betger, który nie umiał wyrabiać złota, po raz pierwszy w Europie odkrył porcelanę.

Jednym z ostatnich adeptów alchemii był Kajetan, zwany hrabią Ruggiero, z urodzenia Neapolitańczyk, syn chłopa. Działał na dworach monachijskim, wiedeńskim i berlińskim aż do końca swoich dni w 1709 roku w Berlinie na szubienicy ozdobionej świecidełkowym złotem.

Ale nawet po rozpowszechnieniu się chemii alchemia wzbudziła zainteresowanie wielu, w szczególności I.V. Goethe poświęcił kilka lat na studiowanie dzieł alchemików.

Z tekstów alchemicznych, które do nas dotarły, jasno wynika, że ​​alchemicy byli odpowiedzialni za odkrycie lub udoskonalenie metod otrzymywania cennych związków i mieszanin, takich jak farby mineralne i roślinne, szkła, emalie, sole, kwasy, zasady, stopy , leki. Używali tych technik Praca laboratoryjna jak destylacja, sublimacja, filtracja. Alchemicy wynaleźli piece do długotrwałego ogrzewania i alembiki.

Osiągnięcia alchemików z Chin i Indii pozostały nieznane w Europie. Alchemia nie była w Rosji rozpowszechniona, chociaż znane były traktaty alchemików, a niektóre zostały nawet przetłumaczone na język cerkiewnosłowiański. Co więcej, niemiecki alchemik Van Heyden zaoferował swoje usługi w przygotowaniu kamienia filozoficznego dwórowi moskiewskiemu, ale car Michaił Fiodorowicz po „przesłuchaniu” odrzucił te oferty.

Fakt, że alchemia nie rozpowszechniła się na Rusi, można wytłumaczyć faktem, że pieniądze i złoto na Rusi zaczęto powszechnie stosować później w porównaniu do kraje zachodnie, ponieważ tutaj później nastąpiło przejście z czynszu likwidacyjnego na czynsz gotówkowy. Ponadto mistycyzm, niejasność celów i nierealność metod alchemicznych zaprzeczały zdrowemu rozsądkowi i efektywności narodu rosyjskiego. Prawie wszyscy rosyjscy alchemicy (najbardziej znanym z nich jest J. Bruce) są obcego pochodzenia.

Chemia w średniowieczu

Od czasów renesansu badania chemiczne coraz częściej wykorzystywano do celów praktycznych (metalurgia, szklarstwo, produkcja ceramiki, farb). Na początku VI wieku alchemicy zaczęli wykorzystywać zdobytą wiedzę na potrzeby przemysłu i medycyny. Reformatorem w dziedzinie górnictwa i hutnictwa był Agricola, a w dziedzinie medycyny – Paracelsus, który wskazał, że „celem chemii nie jest wytwarzanie złota i srebra, ale wytwarzanie leków”. W XVI-XVIII wieku powstał także specjalny kierunek medyczny alchemii - jatrochemia (iatrochemia), której przedstawiciele uważali procesy zachodzące w organizmie za zjawiska chemiczne, choroby - w wyniku naruszenia równowaga chemiczna i postawił sobie za zadanie znalezienie chemicznych sposobów ich leczenia.

Pragnienie badaczy zrozumienia prawdziwych przyczyn niewytłumaczalnych procesów i ujawnienia tajemnic wielkich, choć przypadkowych osiągnięć praktyki, stawało się coraz bardziej natarczywe. Wzrosła liczba eksperymentów i pojawiły się pierwsze hipotezy naukowe. W średniowieczu człowiek zaczął aktywnie i świadomie konkurować z Naturą w pozyskiwaniu użytecznych substancji i materiałów. Stopniowo kształtowała się nauka chemiczna, a już w średniowieczu pojawiła się produkcja chemiczna.

Na Rusi chemia rozwijała się przede wszystkim w sposób oryginalny. W Rus Kijowska zajmował się wytopem metali, produkcją szkła, soli, farb i tkanin. Za czasów Iwana Groźnego w 1581 roku otwarto w Moskwie aptekę. Za Piotra I zbudowano fabryki witriolu i ałunu oraz pierwsze manufaktury chemiczne, a w Moskwie było już osiem aptek. Dalszy rozwój chemia w Rosji jest związana z twórczością M.V. Łomonosow.

Ponad dwieście lat temu nasz słynny rodak Michaił Wasiljewicz Łomonosow przemawiał na publicznym spotkaniu Akademii Nauk w Petersburgu. W raporcie, zachowanym w historii nauki pod wymownym tytułem „Słowo o pożytkach chemii”, czytamy prorocze wersety: „Chemia szeroko wyciąga ręce w sprawy ludzkie... Gdziekolwiek spojrzymy, gdziekolwiek spojrzymy, sukcesy jego pracowitości stają przed naszymi oczami. ”

Wnikliwe i oryginalne badania Michaiła Wasiljewicza przyczyniły się do rozwoju nie tylko teorii chemii, ale także praktyki chemicznej. Udało mu się opracować prostą technologię barwienia szkła; wykonał jasne, sztuczne mozaiki, które pod względem bogactwa i różnorodności odcieni przewyższały naturalne kolorowe kamienie, z których przez wiele wieków używano płyt do wykonywania mozaik zdobiących budynki. M.V. Łomonosow założył, współcześnie, ich produkcję przemysłową. Było to jedno z pierwszych w historii chemii zwycięstw nowego materiału syntetyzowanego i wytwarzanego przez człowieka nad substancją stworzoną przez Naturę. Sukces wciąż zdarzał się zbyt rzadko. Najbardziej wnikliwi naukowcy XVIII wieku, a wśród nich M.N. Łomonosow zrozumiał, że właśnie kładziono naukowe podstawy chemii. Nie można ciągle podążać niekończącą się ścieżką niezliczonych eksperymentów i powtarzać te same błędy. Dla dalszego postępu chemii niezwykle potrzebne były nowe teorie wyjaśniające dane eksperymentalne i przewidywające zachowanie materiałów i substancji, gdy zmienią się warunki, w których zostały znalezione.

W 2. połowie XVII w. R. Boyle podał pierwszą naukową definicję pojęcia „pierwiastek chemiczny”. Okres transformacji chemii w prawdziwą naukę zakończył się w drugiej połowie XVIII wieku, kiedy prawo zachowania masy w reakcjach chemicznych zostało odkryte przez M. V. Łomonosowa (1748) i sformułowane w ogólnej formie przez A. Lavoisiera (1789). . Obecnie prawo to jest sformułowane w następujący sposób: suma masy substancji układu i masy równoważnej energii otrzymanej lub oddawanej przez ten sam układ jest stała. W reakcjach jądrowych należy stosować prawo zachowania masy w jego nowoczesnym sformułowaniu.

Na początku XIX wieku J. Dalton położył podwaliny atomizmu chemicznego, A. Avogadro wprowadził pojęcie „cząsteczki” (nowa łacińska cząsteczka, zdrobnienie od łacińskich moli – masa). We współczesnym rozumieniu jest to mikrocząstka zbudowana z atomów, zdolna do samodzielnego istnienia. Ma stały skład wchodzących w jego skład jąder atomowych i stałą liczbę elektronów oraz posiada zestaw właściwości, które umożliwiają odróżnienie cząsteczek jednego typu od cząsteczek innego. Liczba atomów w cząsteczce może się różnić: od dwóch do setek tysięcy (na przykład w cząsteczce białka); Skład i rozmieszczenie atomów w cząsteczce opisuje wzór chemiczny. Strukturę molekularną substancji określa się za pomocą analizy dyfrakcji promieni rentgenowskich, dyfrakcji elektronów, spektrometrii mas, elektronowego rezonansu paramagnetycznego (EPR), jądrowego rezonansu magnetycznego (NMR) i innymi metodami.

Te koncepcje atomowo-molekularne powstały dopiero w latach 60. XIX wieku. Następnie rano Butlerov stworzył teorię struktury związków chemicznych, a D.I. Mendelejew (1869) odkrył prawo okresowości, czyli naturalny układ pierwiastków chemicznych. Współczesne sformułowanie tego prawa jest następujące: właściwości pierwiastków okresowo zależą od ładunku ich jąder atomowych. Ładunek jądrowy Z jest równy liczbie atomowej (porządkowej) pierwiastka w układzie. Elementy ułożone rosnąco Z (H, He, Li, Be...) tworzą 7 okresów. W pierwszym - 2 elementy, w drugim i trzecim - po 8, w czwartym i piątym - po 18, w szóstym - 32. W siódmym okresie (w 1990 r.) znane są 23 elementy. Okresowo właściwości pierwiastków zmieniają się naturalnie podczas przejścia z metali alkalicznych do gazów szlachetnych. Kolumny pionowe to grupy elementów o podobnych właściwościach. W obrębie grup właściwości pierwiastków również zmieniają się w sposób naturalny (na przykład w metalach alkalicznych przy przejściu z Li do Fr aktywność chemiczna wzrasta). Pierwiastki o Z = 58-71, a także o Z = 90-103, szczególnie podobne pod względem właściwości, tworzą 2 rodziny - odpowiednio lantanowce i aktynowce. Okresowość właściwości pierwiastków wynika z okresowego powtarzania się konfiguracji zewnętrznych powłok elektronowych atomów. Pozycja pierwiastka w układzie jest powiązana z jego składem chemicznym i wieloma czynnikami właściwości fizyczne. Ciężkie jądra są niestabilne, dlatego np. ameryk (Z = 95) i kolejne pierwiastki nie występują w przyrodzie; są wytwarzane sztucznie w wyniku reakcji jądrowych.

Prawa i system Mendelejewa leżą u podstaw współczesnej doktryny o strukturze materii i odgrywają główną rolę w badaniu całej gamy substancji chemicznych oraz w syntezie nowych pierwiastków.

Pełne naukowe wyjaśnienie układ okresowy Pierwiastki Mendelejewa otrzymano na podstawie mechaniki kwantowej. Mechanika kwantowa po raz pierwszy pozwoliła opisać budowę atomów i zrozumieć ich widma, ustalić naturę wiązań chemicznych, wyjaśnić okresowy układ pierwiastków itp. Ponieważ o właściwościach ciał makroskopowych decyduje ruch i oddziaływanie tworzących je cząstek, prawa mechaniki kwantowej leżą u podstaw zrozumienia większości zjawisk makroskopowych. W ten sposób mechanika kwantowa umożliwiła zrozumienie wielu właściwości ciała stałe wyjaśniać zjawiska nadprzewodnictwa, ferromagnetyzmu, nadciekłości i wiele innych; prawa mechaniki kwantowej leżą u podstaw energii jądrowej, elektroniki kwantowej itp. W przeciwieństwie do teorii klasycznej, w mechanice kwantowej wszystkie cząstki działają jako nośniki zarówno właściwości korpuskularnych, jak i falowych, które nie wykluczają się, ale uzupełniają.

Od końca XIX i początku XX wieku najważniejszą dziedziną chemii jest badanie praw procesów chemicznych.

Współczesny rozwój chemii

Z czego składają się związki chemiczne? Jak zbudowane są najmniejsze cząstki materii? Jak są umiejscowione w kosmosie? Co łączy te cząstki? Dlaczego niektóre substancje reagują ze sobą, a inne nie? Czy można przyspieszyć reakcje chemiczne? Prawdopodobnie bardziej niż jakakolwiek inna nauka chemia wymagała zrozumienia podstawowych zasad i wiedzy o pierwotnych przyczynach. A chemicy z powodzeniem zastosowali podstawowe zasady teorii atomowo-molekularnej w swoim rozumowaniu na długo przed pojawieniem się dokładnych eksperymentalnych dowodów na rzeczywiste istnienie atomów i cząsteczek. Historia nauk chemicznych obejmuje teoretyczne uogólnienia A.L. Lavoisier, D.W. Gibbs, DI Mendelejew i inni wybitni naukowcy. Prawo okresowości i układ okresowy pierwiastków, prawa równowagi chemicznej i teoria struktury chemicznej są obecnie nierozerwalnie związane z nowymi koncepcjami chemii.

Wybitny rosyjski naukowiec A.M. wniósł znaczący wkład w rozwój chemii. Butlerow. W 1861 roku stworzył teorię budowy związków organicznych, która umożliwiła wprowadzenie do układu ogromnej liczby substancji organicznych i bez której współczesne sukcesy w tworzeniu nowych materiałów polimerowych byłyby nie do pomyślenia.

Teorie wiązań chemicznych, stworzone w XX wieku, pozwalają opisać wszystkie subtelności relacji między cząsteczkami tworzącymi substancję. Odkryto prawa rządzące przebiegiem procesów chemicznych. Teraz eksperymentatorzy i technolodzy mają możliwość wyboru najprostszego i najbardziej skuteczna metoda przeprowadzanie jakiejkolwiek reakcji chemicznej. Chemia ma solidne podstawy, zrodzone w sojuszu z matematyką i fizyką. Chemia stała się Dokładna nauka. Niezwykłe sukcesy w chemii praktycznej, oparte na głębokim teoretycznym zrozumieniu zjawisk chemicznych, osiągnięto w stosunkowo krótkim czasie dzielącym nas od epoki Łomonosowa. Na przykład odkryto różne etapy procesu chemicznego, który pozwolił naturze przekształcić substancje organiczne w ropę i gaz, które są dla nas dzisiaj przydatne. Reakcja ta, ważna dla współczesnego przemysłu, zachodziła przy udziale mikroorganizmów i trwała wiele setek i tysięcy lat. Można było nie tylko zrozumieć, ale i odtworzyć ten proces. Naukowcy z Uniwersytetu Moskiewskiego opracowali instalację, w której pod dobroczynnym wpływem światła lampy w płytkim basenie z pożywką zawierającą substancje organiczne i mikroorganizmy szybko – w ciągu kilku dni i miesięcy – powstają sztuczne oleje i gazy.

Chemia naszych czasów jest zdolna do bardziej nieoczekiwanych przemian. Opracowano przemysłową aparaturę chemiczną - wysoki cylinder, do którego górnej części wprowadza się posiekaną zieloną masę ziołową. Wewnątrz kolumny specjalne związki biologiczne – enzymy przyspieszające reakcje chemiczne, zgodnie z ustalonym przez naukowców programem, przekształcają stale napływającą masę w… mleko. Do tych „cudów” przyzwyczailiśmy się równie szybko, jak do lotów kosmicznych. Prawdopodobnie nie ma kuli ludzka aktywność, gdzie produkty z materiałów, które narodziły się dzięki talentowi i ciężka praca kilka pokoleń chemików. Swoimi właściwościami często przewyższają chemiczne wytwory Natury. Materiały te po cichu i mocno wkroczyły w naszą codzienność, jednak zdziwienie osób, które zobaczyły je po raz pierwszy, jest w pełni zrozumiałe. Na początku lat siedemdziesiątych naszego stulecia ciekawscy i wszechobecni turyści odkryli w odległym zakątku niekończących się lasów syberyjskich rodzinę, która przez kilkadziesiąt lat mieszkała z dala od miast i wsi. Co najbardziej uderzyło pustelników spośród rzeczy przyniesionych przez turystów? Przezroczysta folia z tworzywa sztucznego! „Szkło, ale się kruszy” – powiedziała z podziwem siwobroda głowa rodziny, dotykając i oglądając w świetle plastikową folię - jeden z wielu syntetycznych materiałów wynalezionych przez chemików, aby ułatwić i poprawić naszą gospodarkę i życie. Materiały, które stały się użyteczną i niewidoczną częścią Życie codzienne ludzi. Chemia jest obecnie w stanie wytworzyć substancje o określonych właściwościach: mrozoodporne i żaroodporne, twarde i miękkie, twarde i elastyczne, kochające wilgoć i odporne na wilgoć, stałe i porowate, wrażliwe na najmniejsze ślady obcych zanieczyszczeń lub obojętne na działanie najsilniejsze wpływy chemiczne.

Pojawienie się wewnątrz półprzewodnika jednego atomu obcego domieszki na milion atomów substancji głównej zmienia jego właściwości nie do poznania: półprzewodnik zaczyna wyczuwać światło i przewodnictwo Elektryczność. Chemicy opracowali metody całkowitego oczyszczania półprzewodników z zanieczyszczeń, stworzyli metody wprowadzania niewielkich ilości zanieczyszczeń do ich składu i opracowali urządzenia sygnalizujące pojawienie się „obcych” atomów w substancji. Naukowcy są w stanie syntetyzować materiały, które są stabilne i niezmienione nawet po długotrwałej ekspozycji na światło słoneczne oraz ciepło, zimno i wilgoć.

Odkrycia chemiczne mają miejsce w laboratoriach na całym świecie, gdzie rodzą się nowe złożone związki. Słynny francuski chemik M. Berthelot z dumą wskazywał na wewnętrzną wspólnotę chemii i sztuki, która wynika z ich twórczej natury. Chemia, podobnie jak sztuka, sama tworzy przedmioty do badań i własnych dalszych badań. I ta cecha, zdaniem M. Berthelota, odróżnia chemię od innych nauk przyrodniczych i humanistycznych. Bez głębokiego zrozumienia praw chemicznych nie da się kompleksowo i całkowicie wyjaśnić zjawisk, którymi zajmują się biolodzy i fizycy, archeolodzy i botanicy, geolodzy i zoologowie.

We współczesnej chemii poszczególne jej obszary – chemia nieorganiczna, chemia organiczna, chemia fizyczna, chemia analityczna, chemia polimerów – stały się w dużej mierze samodzielnymi naukami. Na styku chemii i innych dziedzin wiedzy powstały nauki pomocnicze, pokrewne, takie jak:

§ biochemia to nauka zajmująca się badaniem substancji chemicznych tworzących organizmy, ich strukturą, rozmieszczeniem, przemianami i funkcjami. Pierwsze informacje na temat biochemii dotyczą działalności gospodarczej człowieka (przetwarzanie surowców roślinnych i zwierzęcych, stosowanie różnego rodzaju fermentacji itp.) oraz medycyny. Fundamentalne znaczenie dla rozwoju biochemii miała pierwsza synteza naturalnej substancji – mocznika (F. Wöhler, 1828), co podważyło ideę „siły życiowej” rzekomo zaangażowanej w syntezę różnych substancji przez Ciało. Korzystając z osiągnięć chemii ogólnej, analitycznej i organicznej, biochemia w XIX wieku wyłoniła się jako nauka samodzielna. Wprowadzenie idei i metod fizyki i chemii do biologii oraz chęć wyjaśnienia takich zjawisk biologicznych jak dziedziczność, zmienność, skurcz mięśni itp. budową i właściwościami biopolimerów doprowadziło w połowie XX wieku do wydzielenia molekularnych biologia od biochemii. Wymagania Gospodarka narodowa w odbiorze, przechowywaniu i przetwarzaniu różne rodzaje surowce doprowadziły do ​​rozwoju biochemii technicznej. Wraz z Biologia molekularna, biofizyka, chemia bioorganiczna, biochemia zaliczana jest do zespołu nauk - biologia fizyczna i chemiczna;

§ agrochemia - nauka o procesach chemicznych zachodzących w glebie i roślinach, odżywianiu mineralnym roślin, stosowaniu nawozów i chemicznych środków melioracyjnych; podstawa chemizacji Rolnictwo. Powstał w 2. połowie XIX w. Powstanie agrochemii wiąże się z nazwiskami A. Thayera, Yu Liebiga, D. I. Mendelejewa, D. N. Pryanishnikova i innych.Rozwija się w oparciu o osiągnięcia agronomii i chemii;

§ geochemia jest nauką, która bada skład chemiczny Ziemia, występowanie w niej pierwiastków chemicznych i ich trwałych izotopów, wzorce rozmieszczenia pierwiastków chemicznych w różnych geosferach, prawa zachowania, łączenie i migracja (koncentracja i dyspersja) pierwiastków w procesach naturalnych. Termin „geochemia” został wprowadzony przez K. F. Shenbeina w 1838 r. Założycielami geochemii są V. I. Vernadsky, V. M. Goldshmidt, A. E. Fersman; pierwsze większe streszczenie geochemii (1908) należy do F.W. Clarka (USA). Geochemia obejmuje: geochemię analityczną, geochemię fizyczną, geochemię litosfery, geochemię procesową, geochemię regionalną, hydrogeochemię, radiogeochemię, geochemię izotopów, radiogeochronologię, biogeochemię, geochemię organiczną, geochemię krajobrazu, geochemię litogenezy. Geochemia jest jedną z teoretycznych podstaw poszukiwań minerałów; i inni. Nauki techniczne, takie jak technologia chemiczna i metalurgia, opierają się na prawach chemii.

W otoczeniu nauk siostrzanych i nauk potomnych chemia wciąż się rozwija. Pomaga nam zrozumieć siebie, pozwala ogarnąć wiele złożonych procesów zachodzących w świecie.

XPrzemysł i ochrona środowiska

Coraz częściej pojawia się zupełnie inny problem: szybko i całkowicie rozpuścić lub rozdzielić na osobne proste elementy materiały, które stały się dla człowieka niepotrzebne. Niektóre trwałe chemikalia, zwłaszcza polimery utworzone przez człowieka, składające się z bardzo dużych cząsteczek, pozostają w ziemi przez dziesiątki, a nawet setki lat, nie ulegając rozkładowi. Chemicy opracowują obecnie syntetyczne tkaniny, folie, włókna i tworzywa sztuczne z laboratoryjnie wytworzonych polimerów podobnych do skrobi lub włókien wytwarzanych w roślinach. Pod koniec okresu użytkowania polimery te ulegną szybkiemu i łatwemu rozkładowi, nie zanieczyszczając środowiska. Chemia z każdym dniem pełniej i różnorodniej korzysta z bogactw Ziemi, choć najwyższy czas zacząć je oszczędzać. Naukowcy zawsze muszą pamiętać o przestrodze starożytnego rzymskiego filozofa Seneki: „Jak wierzyli nasi przodkowie, jest już za późno na oszczędzanie, gdy nie ma już nic. A poza tym nie tylko niewiele tam zostało, ale i to, co najgorsze. Musimy dbać o naszą Ziemię, tak wiele jej zawdzięczamy...

Naukowcy zaczęli zwracać większą uwagę na czystość powietrza, którym oddychają wszystkie żywe istoty na Ziemi. Atmosfera ziemska to nie tylko mechaniczna mieszanina gazów. W otoczce gazowej otaczającej Ziemię zachodzą szybkie reakcje chemiczne, a niektóre emisje przemysłowe do atmosfery mogą prowadzić do nieodwracalnych i niepożądanych zmian w delikatnej równowadze heterogenicznych, ale dla nas bardzo ważnych składników powietrza. Radziecki naukowiec V.L. Talrose słusznie zauważył kiedyś, jak znikome są masy substancji tworzących gazową powłokę Ziemi, niezbędną dla roślin, zwierząt i ludzi: „Warstwa substancji, która wytwarza ciśnienie tylko jednego kilograma na centymetr kwadratowy, to środowisko w którym żyjemy i pracujemy, która przewodzi dźwięki do naszych uszu, przepuszcza światło Słońca. Dziesięć miligramów dwutlenku węgla z każdego kilograma tej substancji, oddziałując ze światłem słonecznym, stale podtrzymuje życie na Ziemi, 300 mikrogramów ozonu chroni to życie przed szkodliwym promieniowaniem ultrafioletowym, milionowy mikrogram elektronów stwarza możliwość komunikowania się drogą radiową. To środowisko, dzięki któremu możemy do siebie latać, którym oddychamy, w końcu także żyje, żyje fizycznie: to nie tylko wzburzony ocean powietrza, ale także gazowy reaktor chemiczny.” Chemicy nauczyli się tworzyć nowe substancje, a nawet udało im się wyprzedzić Naturę, uzyskując materiały łączące to, co niekompatybilne. Teraz naukowcy badają zdolność i zdolność Natury do utrzymywania mądrej równowagi pomiędzy przeciwstawnymi procesami: okradając Ziemię z jej bogactw mineralnych, starają się zachować czystość rzek, jezior, mórz, przejrzystość powietrza i pachnący zapach zioła.

Wniosek

Chemia znalazła się w centrum ważnych i złożonych procesów fizycznych. Reakcje chemiczne zachodzą nie tylko w otaczającym nas świecie, ale także w tkankach, komórkach i naczyniach ludzkiego ciała. Naukowcy XX wieku odkryli, że to właśnie chemia pomaga ludziom rozróżniać zapachy i kolory oraz pozwala szybko reagować na subtelne zmiany zachodzące w Naturze. Wizualny pigment rodopsyna wychwytuje promienie świetlne, a wokół widzimy różnorodne kolory. Pachnące zioła i rośliny wysyłają lotne cząsteczki organiczne we wszystkich kierunkach, docierając do wrażliwych ośrodków w narządach węchowych żywych istot, przenosząc najsubtelniejsze zapachy Natury. W odpowiedzi na zewnętrzne podrażnienie ludzki mózg wysyła wzdłuż włókien nerwowych sygnał alarmu lub radości, działania lub spokoju. W ludzkim ciele włókna nerwowe, które kierują naszym ruchem, i mięśnie, które je wykonują, są oddzielone szczeliną o szerokości nie większej niż 50 nanometrów. Odległość ta jest 1000 razy mniejsza niż grubość ludzkiego włosa. Zakończenia włókien nerwowych uwalniają substancję organiczną – acetylocholinę, która przekazuje sygnał chemiczny do mięśni dowolnego narządu, wykonując skok przez przestrzeń oddzielającą włókna od mięśni.

Gwałtowne procesy chemiczne zachodzą wewnątrz odległych gwiazd oraz w reaktorach termojądrowych stworzonych przez naukowców. Istnieje ciągła interakcja chemiczna między atomami i cząsteczkami w roślinach i wnętrznościach Ziemi, na powierzchni przestrzeni wodnych i w głębi pasm górskich. Natura powierzyła chemii wiele i nie myliła się: chemia okazała się jej wiernym sprzymierzeńcem i pracowitym pomocnikiem.

Żadna z dziedzin współczesnych nauk przyrodniczych nie może istnieć i rozwijać się bez chemii.

Chemia niesie ze sobą zarówno radość osiągnięć, jak i trudności związane z pokonywaniem przyszłości.

Chemia jest na nich gotowa. Razem z nim wyrusza w tę długą, ciekawą podróż najlepszy przyjaciel- niepohamowana, niespokojna, poszukująca myśl ludzka.

Bibliografia

1. Gabrielyan OS Chemia. Klasa 8: Edukacyjna. dla edukacji ogólnej Podręcznik Zakłady. - wyd. 4, stereotyp. - M.: Drop, 2000. - 208 s.: il.

2. Koltun M. M. Świat chemii: Literatura naukowa i artystyczna / Design. B. Czuprygin. - M.: Det. lit., 1988.- 303 s.: il., foto.

3. Koncepcje współczesnych nauk przyrodniczych: Ser. „Podręczniki i pomoc naukowa„/wyd. S. I. Samygina. - Rostów n/d: „Phoenix”, 1997. - 448 s.

4. Nowoczesna encyklopedia multimedialna” Świetna encyklopedia Cyryl i Metody 2004" / © "Cyryl i Metody" 2002, 2003, ze zmianami i uzupełnieniami, © "MultiTrade", 2004.

Współcześnie problem ochrony środowiska ogromnie się nasilił ze względu na znaczący, a często katastrofalny wpływ działalności gospodarczej człowieka na przyrodę.

Działalność produkcyjna człowieka spowodowała poważne szkody w biosferze - żywej skorupie Ziemi, zakłócając równowagę ekologiczną, która ukształtowała się podczas istnienia planety. Zanieczyszczenie środowiska w naszej świadomości kojarzy się przede wszystkim z zatruciem wody, powietrza i ziemi, co może bezpośrednio wpłynąć na zdrowie i samopoczucie człowieka.

Jednak zanieczyszczenie chemiczne może mieć również skutki pośrednie. Na przykład duże emisje dwutlenku węgla wpływają na klimat, co z kolei wpływa na produkcję żywności; zmiany w stężeniu składników odżywczych (azotu, siarki, fosforu, potasu itp.) prowadzą do śmierci niektórych populacji i szybkiego rozmnażania się innych.

Główne rodzaje zanieczyszczeń i ich najważniejsze źródła przedstawiono na rysunku 52.

Ryż. 52.
Zanieczyszczenie wody i powietrza

Zanieczyszczenie chemiczne środowiska spowodowane jest następującymi czynnikami:

1. wzrost stężenia składników pokarmowych w wyniku odprowadzania ścieków i odpływu z pól nawozowych, powodujący szybki rozwój glonów i brak równowagi w istniejących ekosystemach;
2. zatrucie wody, gleby i powietrza chemicznymi odpadami poprodukcyjnymi;
3. wpływ na wodę i glebę produktów spalania paliw, które pogarszają jakość powietrza i powodują kwaśne deszcze;
4. potencjalne skażenie powietrza, wody i gleby odpadami radioaktywnymi powstającymi podczas produkcji broni jądrowej i energii atomowej;
5. emisje dwutlenku węgla i substancji chemicznych zubożających warstwę ozonową, które mogą prowadzić do zmiany klimatu lub powstawania dziur ozonowych.

Ochrona atmosfery przed zanieczyszczeniami chemicznymi

Jak już wiadomo, powietrze atmosferyczne jest mieszaniną gazów zawierającą (objętościowo) 78,09% azotu N2, 20,95% tlenu O2, 0,93% argonu Ar, 0,03% dwutlenku węgla CO2.

W procesie rozwoju życia na Ziemi wszystkie organizmy żywe, w tym człowiek, przystosowały się właśnie do tego składu atmosfery i są bardzo wrażliwe na jego zmiany.

Tlen ma szczególne znaczenie, ponieważ główny składnik utlenianie biologiczne. Aby utrzymać metabolizm, wymagane jest ciągłe dostarczanie tlenu do tkanek i komórek. Azot atmosferyczny jest źródłem substancji niezbędnych do odżywiania roślin, a dwutlenek węgla – do procesu fotosyntezy.

Atmosfera oddziałuje na organizmy żywe nie tylko bezpośrednio, ale także pośrednio, gdyż od niej zależy charakter promieniowania słonecznego docierającego do powierzchni Ziemi, klimat i inne czynniki regulujące istnienie biosfery.

Atmosfera - mechanizm regulacyjny biosfery

Atmosfera jest jedną z głównych części mechanizmu regulującego obieg wody, tlenu, azotu i węgla. Znaczenie atmosfery polega na tym, że służy ona jako ekran chroniący życie na Ziemi przed szkodliwymi wpływami z kosmosu. Promienie słoneczne, źródło życia, przenikają do atmosfery. Atmosfera jest przezroczysta dla promieniowania elektromagnetycznego w zakresie długości fal od 0,3 do 0,52 nm, które zawiera 82% całkowitej energii promieni słonecznych, a także dla fal radiowych o długości od 1 mm do 30 m. Twarde promieniowanie krótkofalowe - promienie rentgenowskie i γ - są pochłaniane przez całą grubość atmosfery i nie docierają do powierzchni Ziemi.

Szczególne znaczenie ma atmosferyczny ozon O 3, który intensywnie pochłania krótkofalowe promienie ultrafioletowe o długości fali mniejszej niż 0,29 nm. W ten sposób atmosfera chroni życie na Ziemi przed promieniami krótkofalowymi. Jednocześnie przepuszcza promieniowanie podczerwone słońca, ale dzięki zawartemu w nim ozonowi, dwutlenkowi węgla i parze wodnej jest nieprzezroczysty dla promieniowania podczerwonego Ziemi. Gdyby tych gazów nie było w atmosferze, Ziemia zamieniłaby się w martwą kulę, której średnia temperatura na powierzchni wynosiłaby -23°C, podczas gdy w rzeczywistości wynosi ona +14,8°C. Życie w formie, w jakiej istnieje na Ziemi, jest możliwe tylko w obecności atmosfery ze wszystkimi jej właściwościami fizycznymi i chemicznymi.

Naturalne zanieczyszczenia atmosferyczne można uznać za czynnik spełniający jego funkcję regulacyjną. Dlatego samo określenie „zanieczyszczenie” jest tu w pewnym stopniu warunkowe. Gazy uwalniane w wyniku spalania lasów, erupcji wulkanów i reakcji biochemicznych przedostają się do atmosfery. Szczególne znaczenie ma naturalny pył atmosferyczny. Powstaje podczas wietrzenia skał, erozji gleby, pożarów lasów i torfowisk. W atmosferze tworzy jądra kondensacji, bez których powstawanie opadów: śniegu, deszczu byłoby niemożliwe.

Sztuczne (antropogeniczne) zanieczyszczenia mogą być związane z uwalnianiem do atmosfery:

1. cząstki stałe (pył samochodowy cementowo-gumowy, pył z przedsiębiorstw górniczych i metalurgicznych itp.);
2. substancje gazowe (dwutlenek węgla i tlenek węgla, tlenki azotu i siarki, metan i amoniak, węglowodory i inne związki lotne - benzyna, rozpuszczalniki itp.);
3. substancje radioaktywne uwalniane do powietrza w wyniku eksplozji atomowych i bomby nuklearne, wypadki w elektrowniach jądrowych, wydobycie uranu i wykorzystanie substancji radioaktywnych w różnych procesach technologicznych;
4. ołów i inne metale ciężkie.

zawartość substancji zanieczyszczających spadła dość gwałtownie. Spadek emisji szkodliwych substancji tłumaczy się spadkiem produkcji przemysłowej.Zmienił się cykl azotu w przyrodzie. Ponad 100 milionów ton azotu i nawozów chemicznych, trafiając ostatecznie do zbiorników wodnych, powoduje wzmożony rozwój glonów jednokomórkowych, w tym także trujących lub na tyle konkurencyjnych, że wypierają one z akwenu wszystkie inne formy życia. Ludzkość zużywa obecnie ponad połowę niezamarzniętej słodkiej wody na planecie. Wiele rzek jest spiętrzonych. Problemy z wodą pitną pogłębiają się z roku na rok. Eksperci uważają, że za 30 lat na jej brak będzie cierpiało około 3 miliardów ludzi. Zanieczyszczenie hydrosfery. Wprowadzanie piasku, gliny i żużla do zbiorników wodnych. Zanieczyszczenia substancjami mineralnymi (rtęć, ołów) Zanieczyszczenia substancjami organicznymi pochodzenia przemysłowego (fenol) Zanieczyszczenia olejami i ich pochodnymi. Zanieczyszczenie olejem i jego pochodnymi. Zasoby wodne Ziemi składają się z wody słonej i słodkiej. Ponadto 97,2% całkowitej rezerwy wynoszącej 1345 milionów metrów sześciennych. km przypada na wody oceanów świata. Ze względów bezpieczeństwa zasoby wodne Opracowano następujące działania: Płynna, bezawaryjna praca zakładów przetwarzania; Recykling systemu zaopatrzenia w wodę (woda przepływa w zamkniętym okręgu); Udoskonalanie wodochłonnych technologii produkcji w celu oszczędzania wody; Wprowadzenie opłat za zużycie wody, aż do zamontowania liczników w mieszkaniach;