Экологическая химия как наука

Экологическая химия — наука о химических процессах, определяющих состояние и свойства окружающей среды — атмосферы, гидросферы и почв.

Раздел химии, посвящённый изучению химических основ экологических явлений и проблем, а также процессов формирования химических свойств и состава объектовокружающей среды.

Экологическая химия изучает как естественные химические процессы, происходящие в окружающей среде, так и процесс её антропогенного загрязнения. Одна из задач экологической химии — разработка новых химических технологий, значительно снижающих отрицательное воздействие на окружающую среду, технологийутилизации и обезвреживания отходов, очистки воздуха и сточных вод, ремедиации (восстановления) почв.

Содержание

 

  [убрать] 

• 1 Разделы экологической химии

• 2 История развития

• 3 Конференции

• 4 Литература

• 4.1 Книги

• 4.2 Журналы

• 5 Ссылки

Разделы экологической химии[править | править вики-текст]

Экологическая химия — наука, занимающаяся изучением процессов, которые определяют состав, структуру и химические свойства окружающей среды, адекватные биологической ценности среды обитания.

Экологическая химия является соединением нескольких научных дисциплин — биохимия, аналитическая химия, химия поверхности и сорбции, фотохимия, катализ и др.

• Исследование распространения, метаболизма и распределения в экологических объектах загрязняющих веществ как нативной, так и антропогенной природы.

• Исследование роли всей совокупности живых организмов (биоты Земли) в формировании циклов элементов, её влияние на уровень солнечной радиации, достигающей земной поверхности, на климат и окислительную ёмкость атмосферы.

• Проблемы глобальных и региональных изменений, происходящих в результате антропогенного нарушения естественных химических равновесий, в том числе «кислотных дождей», смог, химия тропосферного и стратосферного озона, аэрозольная составляющая атмосферы,

• Особо опасные загрязняющие компоненты — соединения тяжёлых металлов, радионуклиды, органические экотоксиканты, стойкие органические загрязнители(СОЗ — диоксины, хлорированные дибензофураны и др.).

См. также экологическая биология

История развития[править | править вики-текст]

Активное развитие экологической химии в государствах СНГ пришлось на конец 80-х — начало 90-х гг ХХ века, когда в большинстве университетов и политехнических институтов были созданы кафедры экологической химии, а также экотехнологии, и кафедры охраны окружающей природной среды.

В настоящее время утверждена специальность научных работников 03.00.16 — Экология (химические науки)

Конференции[править | править вики-текст]

• III Международная конференция «Экологическая химия-2005» (20-21 мая 2005 года) Кишинёв, Республика Молдова

Тематика конференции:

• 1. Экологическая химия воды

• 2. Экологическая химия воздуха

• 3. Экологическая химия почв

• 4. Менеджмент отходов и более чистое производство

• 5. Оценка химического риска

• 6. Экологическая политика и законодательство

• 7. Электрохимия и экология

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Экологическая химия и химическая  экология. 
Теоретические и практические основы экологической химии. Физико-химическая экология: роль физико-химических факторов в эволюции биосферы. 
Химия, как основной загрязнитель среды, и химия, как средство восстановления окружающей среды. Роль фундаментальной науки (теория катастроф, неравновесная термодинамика (диссипативные структуры и бифуркации), теория транспортных процессов, теория интегрированных химикотехнологических систем. Новая мировоззренческая и научно-техническая революция: не много и дешево: а безопасно и чисто. Экологические приоритеты ООН (Глобальное потепление климата, связанное как с выбросами промышленностью, автотранспортом и энергетикой на природном топливе газов с парниковым эффектом, так и с уничтожением тропических лесов. Загрязнение международных вод нефтепродуктами, органическими токсикантами, тяжелыми металлами и радионуклидами. Уменьшение биологического разнообразия как результат разрушения среды обитания и разработки природных ископаемых. Разрушение атмосферного озонового слоя из-за эмиссии фтор- или хлорсодержащих углеводородов, галогенов, водорода и т.п.). Экологические программы ООН: поиск альтернативных источников энергии, борьба с выбросами вредных веществ (для развивающихся стран), создание малоотходных и безопасных технологий (для развитых стран). 
2. Источники загрязнений 
Естественные источники воздействия на окружающую среду. Источники техногенных загрязнений окружающей среды. Сравнение результатов антропогенного вмешательства и естественных изменений природной среды. Сравнительная оценка факторов воздействия на природную среду. Нормы сторонних воздействий на живые системы. Предельно допустимые нормы: ПДВ, ПДК. Нормы инизирующих излучений. 
3. Экологические критерии анализа поступающих в окружающую среду продуктов. 
Объем производства. Области применения. Распространение в окружающей среде. Устойчивость и способность к разложению. Превращения токсинов в окружающей среде. 
Экотоксикология: вредное влияние токсинов и физических полей на отдельные особи и популяции, влияния на экосистему. Биологическое воздействие химических продуктов. 
4. Энерго- и ресурсосберегающие малоотходные и безопасные технологии. Производство, как деформация окружающей среды (Гайзенберг). Чистые и чистящие технологии. "Высокие" и "низкие" технологии. Природоохранные химические технологии. 
Эксергетический и экологический критерии технологии. 
Роль химической трансформации энергии в решении экологических проблем энергетики. Экологически чистая интегрированная энергосистема на основе химических энергоносителей. Атомно-водородная энергетика. Сопряжение энергетических и химических производств. 
Интегрированные системы химической технологии (мембранные адсорберы, мембранный абсорберы, мембранные экстракторы и мембранные реакторы). 
Аппараты регулярной структуры (адсорбционно- и каталитически активные фильтры). Молекулярный, фазовый, модульный и аппаратурный дизайн. Идеи нанохимии в создании нового поколения функциональных материалов. Транспортная структура контактных аппаратов. Оптимизация проточных контактных аппаратов с твердофазным активным материалом (катализатором или адсорбентом). Критерии совершенства структуры аппарата: эффективность использования механической энергии, активного материала и объема аппарата при фиксированной плотности перерабатываемого потока и глубине превращения. Планарные адсорбенты: ткани и войлок из выщелоченных базальтовых волокон, активированного угля и др. 
Тепловые насосы в концентрировании рассеяной энергии. Термокаталитическое аккумулирование ядерной и солнечной энергии. Методы химической трансформации, аккумулирования и дальнего транспорта энергии. Хемотермический системы транспорта теплоты. Металлогидридные термопреобразователи и абсорбционные тепловые насосы. 
Гибкие и перестраиваемые производства: технологический конструктор. Гибкие автоматизированные производственные системы химической промышленности, способные быстро и с минимальными затратами ресурсов (автоматически) перестраиваться на выпуск новой продукции, переработку новых видов сырья или реализацию новых технологических процессов. Динамическая гибкость, как как способность технологической системы устойчиво работать при действии различногно рода возмущений по составы сырья, параметрам используемой энергии, в условиях изменяющегося спроса. Адаптивность системы: способность целенаправленного изменения стратегии поведения при неизменном составе элементов за счет изменения функций и формирования новой структуры связи между ними. Живучесть системы – сохранение ею работоспособности при выходе из строя отдельных звеньев или элементов. Гибкость сопряжения энергогенерирующей и технологической систем. Саморегулирующиеся и саморазвивающиеся технологии. Безопасность и степень риска химических производств. Увеличение мощности и сложности химико-технологических производств – факторы, определяющие непредсказуемость последствий при аварии. Безэлектронные системы управления на элементах струйной автоматики. Неразрушающие методы диагностики узлов химико-технологической аппаратуры. Химические мембранные сенсоры. Автоматические системы улавливания и обезвреживания аварийных выбросов паров и газов с целью ликвидации последствий аварий в производственных помещениях. 
5. Обратные технологии.  
Экологические аспекты переработки ракетного топлива, ядерных реакторов, ядерного, химического и биологического оружия, кордовых шин, интегральных схем и т.п. Переработка отходов АЭМС. Химические и биологические методы восстановления почвы. 
6. Системы очистки промышленных и бытовых сбросов. 
Современные методы очистки сбросных газов: мембранная технология, абсорбция и адсорбция. Мембранный абсорбер с подвижным носителем, как интегрированная система, сочетающая мембранный и абсорбционный методы разделения. Управление производительностью и эффективностью разделения газовой смеси в пермабсорбере и мембранном вентиле. Химические, биологические и биохимические мембранные контакторы и мембранные реакторы. 
Очистка сточных вод. Химические и биологические методы очистки воды. Мембранная технология и мембранные экстракторы. 
Очистка питьевой воды 
Захоронение радиоактивных отходов в морях. Хранилища радиоактивных отходов. Переработка бытовых отходов. Инсинерация. Утилизация отходов и замкнутые промышленные циклы. Отходы как сырье для новых производств. Переработка полимерных отходов в нефтеподобные продукты – сырье для синтеза полимеров. 
7. Мониторинг загрязнений. 
Полевая экология. Детекторы токсинов и радиоактивных излучений. Организация локального, регионального и глобального мониторинга. Системы раннего экологического оповещения. Космический мониторинг. Экологический мониторинг и информационное обеспечение всемирной экологической безопасности. Международное сотрудничество в прогнозировании и ликвидации последствий аварий. 
Химические исследоваия в биологических системах. Методы исследования воздействий и абиотических превращений. 
8. Распространение загрязнений и эковозмущений в окружающей среде. 
Тепловое загрязнение среды от химических производств и энергетических установок.. 
Распространение вредных веществ в окрестности локального и распределенного источника. Интерференция источников. Стоячие волны концентраций токсинов в распределенных системах. Роль структуры и динамики атмосферы в процессах массопереноса токсинов и их влияние на интенсивность и природу эковозмущений. Миграция радиоактивных благородных газов как типичный пример межрегионального и глобального транспорта токсинов от природных, техногенных источников, катастроф и испрытаний. Распространение токсинов в гидросфере (грунтовые воды, реки, моря). Биологические факторы переноса токсинов (миграции рыб, птиц и т.п.). Пространственные и временные автоволны. Эковозмущения в окружающей среде. 
Подавление эковозмущений. Идеи фрактальной геометрии в попытках объединения химических, биологических, физико-географических (например, рельеф местности) факторов, а так же архитектуры в системе прогноза загрязнения окружающей среды. Синергизм экотехнологических, экономических и экоментальных последствий загрязнений окружающей среды. 
9. Роль химических факторов в эволюции природных систем. 
Экосистемы и популяции при внешних воздействиях. 
Экотоксикология: иерархия биологических экосистем и их устойчивость к неблагоприятным воздействиям. Выявление уязвимых (критериальных) уровней экосистем и блокирование их повреждений. 
Физико-химические методы моделирования состояния экосистем. Физикохимия глобальных изменений в биосфере. Принцип пороговости действия химических веществ на продуценты и консументы. Оценка содержания различных компонентов экологических систем и подсистем в форме неравенств. Материальные неравенства в мониторинге экосистем и планировании физико-химических природных мероприятий. 
Экоцид. 
Автоволны в экологических системах с загрязнением. Влияние токсинов на численность, возрастной состав и пространственное распространение популяции. Топология и динамика системы жертва-хищник в загрязненной среде. 
Оценка интегрального экологического риска. Роль банков данных в оценке приоритетных факторов экологической безопасности и экологического риска. География источников и стоков экологических возмущений. Локализщация различных типов источников загрязнений окружающей среды. “Сточные ямы” планеты. Окружающая среда как химический и микробиологический реактор синтеза вредных веществ. 
Основные направления переноса вредных веществ на планете Земля. Роль структуры и динамики атмосферы, морских течений и рельефа местности на процессы переноса токсинов, миграцию микроорганизмов, рыб, птиц и животных. Трансграничный перенос загрязнений окружающей среды: экотранспорт и экоагрессия. Химия в защите государства от внутренних и внешних нелагоприятных факторов. 
10. Загрязнение природной среды. 
Изменения в атмосфере (пыль и аэрозоли,.газы). Кислотные дожди, парниковый эффект, озоновые дыры, пригрунтовый озон и его роль в разрушении растений. 
Загрязнение грунтовых и морских вод (органические токсины, неорганические остатки, радионуклиды). 
Биолюминомеры и другие методы контроля качества воды. Загрязнение почвы (уплотнение почвы, изменения почвы в зависимости от способов ее обработки, антропогенные загрязнения). Продукты питания и пищевые добавки. Токсичность предметов потребления. Внутренние помещения. Городские и сельские экосистемы. 
11. Экологически опасные регионы России и СНГ 
Москва, Челябинск, Семипалатинск, Чернобыль, Аральское море. Экологические проблемы оз.Байкал, р.Волга и п.Камчатки. Химические компоненты проектов восстановления территорий и их экспертиза. 
12. Способы предотвращения эковозмущений и реконструкции окружающей среды. 
Системный анализ, экологические критерии, выбор альтернатив.  
Процессы самоочищения и самовосстановления в биосфере. 
Экотехнология. Химико-технологические системы гармонизации отношений производство-среда обитания. Установление рационального равновесия в биосфере путем рационального уменьшения нагрузок удобрений, пестицидов и токсичных веществ. Технологическое использование экологических принципов для улучшения функционирования экосистем. Восстановление продуктивности водоемов путем насыщения их кислородом. Озоновая атака в разрушении токсичных веществ. Создание удобрений, препятствующих накоплению радионуклидов и тяжелых металлов в сельскохозяйственных растениях. Тепловые насосы в борьбе с тепловым загрязнением среды. Конверсия биомассы для поглощения атмосферного углекислого газа. 
Методы обеспечения экологической эффективности рекриационных территорий (заповедников, парков, зон отдыха). Рекультивация территорий. Химические, микробиологические и биологические методы восстановления водоемов и почвы. Рекультивация военных полигонов, аэродромов и территорий горнодобывающих предприятий. 
13. Химия в обеспечении комфортных условий существования человека. 
Новые вещества и материалы. Покрытия для защиты персонала, технологического оборудования и промышленных поглотителей от токсичных газов. Интерьерные поглотители газообразных токсинов. Повышение сопротивляемости биоты неблагоприятным внешним воздействиям. 
Мониторинг иммунного статуса человека. Профилактика болезней экологической природы. Ликвидация последствий переоблучения. Аллергические заболевания и борьба с ними. Химия в борьбе с экоэпидемиями. Методы восстановления иммунного статуса человека и животных. Трансдермальны