Охрана атмосферного воздуха
и его состояние в городе Орске

Урок – сюжетно-ролевая игра «Суд над Химией»

Цели. На основе моделирования судебного заседания дать представление о проблемах охраны атмосферного воздуха, рассмотреть дуализм химии: химия создающая и химия разрушающая; проанализировать нравственные аспекты экологического образования населения.
Оборудование. На ученических столах находятся таблицы, отражающие «вклад» предприятий в загрязнение атмосферного воздуха.
Девиз. «Кому угрожает опасность? Вам. Разве вы не видите, что перед вами весы, на одной чаше которых ваше могущество, на другой – ваша ответственность?» (В.Гюго. «Человек, который смеется»).

В судебном заседании принимают участие председатель и секретарь суда, свидетели – работники санитарно-эпидемиологической станции (СЭС) и городского комитета по охране природы, защитники – представители предприятий города и пр. Все роли исполняют ученики класса.

ХОД УРОКА

Секретарь суда. Уважаемые гости! Вы присутствуете на открытом судебном заседании. Слушается дело о загрязнении воздуха нашего города.
Встать, суд идет!
Входят члены суда и занимают отведенные им места.
Председатель суда. Совсем недавно в нашей стране рассматривали химизацию народного хозяйства как один из трех компонентов построения идеального общества. А сейчас нас поразила хемофобия – панический страх перед химией и химическим производством. Жители Кемерова, Уфы, Чапаевска, Карабаша и других городов требуют закрыть экологически опасные производства, оградить население от вредного воздействия ядовитых соединений. Поступило заявление и в орский городской суд в связи с состоянием окружающей среды. Аварии на Южно-Уральском никелевом комбинате (ЮУНК), сопровождавшиеся выбросами хлора (Сl₂), аварии на нефтепроводе нефтеперерабатывающего завода имени В.Чкалова (НПЗ им. В.Чкалова). В жалобе отмечается и преступная халатность руководителей предприятий города.
Секретарь суда. Из заявления также ясно, что мы связываем с производством и применением опасных веществ в первую очередь химию. Поэтому в качестве обвиняемой на нашем судебном заседании будет наука химия. Кроме того, в качестве ответчиков по данному делу приглашены представители предприятий города, оказывающих наибольшее влияние на состояние атмосферного воздуха в городе Орске: начальник отдела охраны природы ЮУНК, инспектор отдела охраны природы НПЗ им. В.Чкалова, руководитель Автотранспортного предприятия № 1 (АТП № 1).
Председатель суда. Прошу обвиняемых занять свои места. Слово предоставляется обвинителю процесса – работнику лаборатории по контролю над состоянием атмосферного воздуха.
Работник лаборатории. В городе действует четыре наблюдательных поста: на улице Добровольского, в районе теплоэлектроцентрали (ТЭЦ), на станции «Орск», в районе старого города. Достичь абсолютной безопасности производства обычно невозможно, т. к. для этого требуются огромные капиталовложения. Поэтому устанавливаются предельно допустимые концентрации (ПДК) содержания вредных веществ в воздухе.
Наблюдения показывают, что обычно содержание диоксида углерода, сероводорода, аммиака, серной кислоты меньше ПДК. В воздухе города Орска всегда больше ПДК содержания диоксида азота (NO₂), диоксида серы (SО₂) и пыли. В отдельные дни, начиная с 1985 г., стали появляться меркаптаны – сернистые органические соединения. Но пока не разработана методика их количественного определения, поэтому их наличие определяют по запаху. За 1997 г. средняя концентрация пыли и фенола была больше среднего значения по России в 1,7 раза. Загрязнение другими веществами ниже среднего уровня по России. В 2000 г. превышение ПДК в воздухе города составило: по пыли – в 6 раз, по диоксиду азота – в 4 раза, фенолу – в 9 раз, по углеводородам – в 2 раза. В районе ТЭЦ содержание пыли в воздухе превысило ПДК в 8 раз, диоксида азота – в 6 раз, фенола – в 11 раз. Кислотных дождей не наблюдалось.
Председатель суда. Спасибо. Приглашается свидетель обвинения.
Работник комитета по охране природы. Комитет по охране природы города Орска насчитывает 5 человек. В него входят инспекторы по охране атмосферного воздуха, водных ресурсов, почвы и недр. Закон об охране природы принят в России в 1992 г., закон об охране атмосферного воздуха – в 1980 г. В настоящее время в стране более 70 млн человек дышит воздухом с вредными веществами. Несмотря на повсеместный спад объемов промышленного производства и связанное с этим снижение количества выбрасываемых в атмосферу вредных веществ, уровень загрязнения атмосферы в Оренбургской области, особенно в Орске, Новотроицке, Медногорске, Оренбурге, остается высоким. Экологическое состояние окружающей среды в Орске усугубляется тем, что промышленные предприятия города построены в непосредственной близости от его жилой части. В городе находится 89 промышленных и автотранспортных предприятий, влияющих на состояние окружающей среды. В год в атмосферу города выбрасывается 256 тыс. т промышленных и 24 тыс. т транспортных отходов. Для сравнения: в Оренбурге годовой выброс веществ в атмосферу составляет 176 тыс. т, в Новотроицке – 190 тыс. т. Орск входит в Волжский территориальный промышленный округ, в котором по загрязнению воздуха занимает третье место после Магнитогорска и Екатеринбурга, а в области город занимает первое место. По табл. 1 (см. с. 24), лежащей на ваших столах, видно распределение количества выбросов в атмосферу. Основными загрязнителями воздуха являются ЮУНК, НПЗ им. В.Чкалова, автотранспорт и при западном ветре – Орско-Халиловский металлургический комбинат (ОХМК), находящийся в соседнем городе Новотроицке.

Таблица 1

Выбросы в атмосферу вредных веществ
предприятиями г. Орска

Председатель суда. Спасибо. А сейчас слово предоставляется еще одному свидетелю обвинения – врачу СЭС.
Врач СЭС. Постоянное содержание в воздухе вредных веществ очень сильно сказывается на здоровье жителей Орска. Очень высок уровень заболеваний раком (за 1996 г. – 8 тыс. случаев), ОРЗ, заболеваний кожи и дыхательных путей. Уровень заболевания раком в городе выше среднего значения по России в 1,56 раза, заболеваний кожи у взрослых – в 1,4 раза, у детей – в 1,6 раза, заболеваний органов дыхания у взрослых – в 1,65 раза, у детей – в 1,75 раза.

«Обыкновенный ад. В нем живут 280 тыс. орчан»

В последние годы наблюдается значительный рост различных форм патологии беременности. Как следствие этого, и повышенная заболеваемость новорожденных, уровень которой превышает тот же уровень в других городах России в 1,6–3,0 раза, а по пневмониям – в 9–10 раз. В последние годы отметился и рост врожденных пороков развития и их значительное разнообразие: от заячьей губы и волчьей пасти до пороков развития нервной и костной систем, органов чувств. Средняя продолжительность жизни мужчин в Орске – 57 лет, женщин – 70,9 лет. Поэтому необходимы срочные меры по уменьшению выбросов в атмосферу, нужно строже спрашивать с руководителей предприятий-загрязнителей.
Председатель суда. Спасибо. Мы выслушали свидетелей обвинения, которые показывают нам, что в качестве загрязнителей всегда выступают те или иные химические соединения. Значит, правы те, кто говорит «Долой химию и химическое производство!»? Слово предоставляется свидетелю защиты – сотруднику завода Синтезспирт.
1-й свидетель защиты. Любое производство оказывает техногенное воздействие на окружающую среду. Обратите внимание на табл. 2 на ваших столах. Вы видите, что химическая отрасль промышленности в списке на восьмом месте. И непредвзятому человеку становится ясно, что борьба за чистоту природы связана с повышением культуры работы энергетических и металлургических производств в большей мере, чем химических.

Таблица 2

Выбросы в атмосферу вредных веществ
по отраслям промышленности

Председатель суда. Но на антихимических митингах можно услышать, что только химическая отрасль промышленности отравляет природу высокотоксичными веществами. Что на это скажет защитник?
1-й свидетель защиты. Это справедливо лишь отчасти. Сейчас мы приведем примеры того, что не только химия виновата. Так, тепловые электростанции, работающие на угле, выбрасывают в воздух не только углекислый газ, как многие думают. Угольные пласты поглощают в земных недрах широкий спектр микроэлементов, которые при сжигании превращаются в смесь токсичных оксидов. Например, циркония в дымовых газах ТЭЦ в 140 раз больше, чем его добывают в цветной металлургии. Сорбция углем радиоактивных элементов приводит к тому, что ТЭЦ, работающие на угле, загрязняют окружающую среду сильнее, чем атомные электростанции (АЭС) той же мощности. ТЭЦ работает частично на мазуте, частично на природном газе метане, поэтому не случайно один из постов контроля над состоянием атмосферного воздуха располагается в районе ТЭЦ. Наиболее чисты в экологическом отношении ТЭЦ, работающие на природном газе, однако и они загрязняют воздух.
Все электростанции страны выбрасывают в воздух ежегодно 250 млн т диоксида серы, 300 млн т диоксида азота, 300 млн т монооксида углерода (угарного газа СО), 50 млн т углеводородов, в том числе и 3,4-бензпирена. Обратите внимание, работником лаборатории по контролю над состоянием атмосферы тоже названы цифры, указывающие на то, что в районе ТЭЦ уровень загрязнения выше, чем в среднем по городу.
Для сжигания топлива массой 22•10¹² т расходуется 1•10¹⁴ м³ воздуха. Но опасен не сам расход воздуха, а его загрязнение. Единственной альтернативой ТЭЦ являются АЭС, но и они не застрахованы от аварий.
Председатель суда. Итак, назван еще один виновник загрязнения воздуха – энергетическая отрасль промышленности. Давайте назовем и остальных. Для дачи показаний приглашается следующий свидетель защиты науки химии.
2-й свидетель защиты. Второе место по загрязнению атмосферы после энергетиков занимают металлурги. Заводы черной и цветной металлургии выбрасывают в воздух громадные количества диоксида серы, угарного газа и пылевидных оксидов. Доля ЮУНК в выбросах вредных веществ в атмосферу Орска составляет 70%. Кроме того, получение цветных металлов связано с применением токсичных веществ, и сами металлы нередко опасны. Вы были свидетелями неоднократного выброса в 2000 г. хлора на ЮУНК.
Значительный вклад в загрязнение атмосферы вносит транспорт. Из-за неполного сгорания бензина
в двигателях внутреннего сгорания автомобили выбрасывают в воздух большое количество угарного газа, полициклических углеводородов, соединений свинца. В крупных городах автомобили являются основным источником загрязнения воздуха. Напрашивается вывод: химия не единственный и не самый главный источник человеческих бед.
Председатель суда. Спасибо. Мы заслушали всех свидетелей обвинения и защиты, а теперь дадим слово подсудимым, пусть они ответят на наш вопрос: «Почему создалось такое положение с экологией у нас в стране вообще и в нашем города в частности?» Слово предоставляется представителю комбината ЮУНК.
Начальник отдела по охране природы ЮУНК. Я постараюсь ответить на поставленный вопрос. Одной из причин сложившейся ситуации можно назвать высокую стоимость очистных сооружений и других средств охраны природы, иногда достигающую 30% от общих капиталовложений. Поэтому очень часто руководители ведомств экономят на природе при строительстве новых производств. Ведь завод будет давать продукцию независимо от того, построены очистные сооружения или нет. Более того, без очистных сооружений продукция будет дешевле и быстрее получена. Понятно, что такая погоня за сиюминутной выгодой оборачивается в дальнейшем огромными убытками. Как говорят, скупой платит дважды.
Кроме того, многие наши производства были построены в годы первых пятилеток и в годы войны, в то время про охрану природы и не думали. Такие производства требуют реконструкции. Реконструкция идет, но очень и очень медленно. Во-первых, она требует остановки предприятия (полностью или частично) на длительный срок, во-вторых, значительных материальных затрат. Много неприятностей доставляет диоксид серы, содержащийся в дымовых газах нашего комбината. Диоксид образуется при обжиге сульфидных руд. Пример превращения диоксида серы в серную кислоту обычно приводят в качестве иллюстрации удачного сочетания двух производств. Однако контактное окисление диоксида серы SO₂ в триоксид серы SO₃ протекает эффективно только при значительной концентрации диоксида серы в дымовых газах и при отсутствии в газовой смеси каталитических ядов. На практике же дымовые газы содержат небольшую долю диоксида серы и включают широкий набор веществ, отравляющих катализаторы окисления. При обжиге кислород можно заменить озоном, но последний очень дорог. Поэтому до настоящего времени большую часть дымовых газов выбрасывают в атмосферу.
Председатель суда. Слово предоставляется представителю автотранспортных предприятий города в лице руководителя АТП № 1. Мы хотим услышать от него ответ на тот же вопрос: «Почему так загрязнен воздух города и что делать в этой ситуации?»
Руководитель АТП № 1. Улучшить состояние воздуха в городах, где на улицах большое количество автомобилей, можно несколькими путями:
1. Переводить автомобили на экологически более чистое газовое топливо. Этот процесс в нашем городе идет, хотя и не так быстро, как хотелось бы.
2. Наладить производство неэтилированного бензина, т. е. не содержащего диэтилсвинца. Наш НПЗ им. В.Чкалова уже освоил эту марку бензина и в ближайшем будущем будет производить только неэтилированный бензин.
3. Выхлопные газы автомобилей могут быть очищены от монооксида углерода, оксидов азота и полициклических углеводородов с помощью каталитических дожигателей, представляющих собой трубчатый реактор, близкий по размерам к глушителю, который устанавливают на линии выхлопа. Главная трудность, препятствующая широкому распространению дожигателей, состоит в их высокой стоимости, достигающей десятков процентов от стоимости легкового автомобиля, т. к. в качестве катализатора используют благородные металлы. Тем не менее в ряде стран продажа автомобилей без дожигателя запрещена. Например, из книги в книгу кочует рассказ о том, что в Токио полицейские-регулировщики вынуждены спасаться от смога в будках, снабженных кислородными баллонами. Хотя после применения закона, запрещающего использование автомобили без дожигателей, Токио стал одним из самых чистых городов мира.
Работники АТП № 1 постараются сделать все, что в их силах.
Председатель суда. И наконец слово предоставляется представителю НПЗ им. В.Чкалова.
Начальник очистных сооружений. На нашем заводе, несмотря на экономические трудности, вопросам экологии уделяется большое внимание. Введен в строй комплекс гидроочистки дизельного топлива от сернистых соединений. Вместе с очисткой топлива будет производиться элементарная сера. Закрыты и выведены из схемы десять морально и физически устаревших установок, особенно влияющих на атмосферу. В связи с этим количество выбросов в атмосферу сократилось на 12 тыс. т в год. Более 40 км нефтепровода, раньше загрязнявшего грунтовые воды, вынесены на поверхность. Разработана долгосрочная программа по защите окружающей
среды.
Председатель суда. Хотелось бы услышать от работников городского комитета по охране природы о мерах, принимаемых в городе для оздоровления экологической обстановки.
Работник комитета по охране природы. В городе существует программа по улучшению экологической обстановки. Рассчитана она на длительный срок и разработана при участии 82 предприятий города и работников здравоохранения. Вот несколько пунктов из этой программы.
1. К предприятиям-загрязнителям применяются штрафные санкции: загрязняешь – плати. Эти деньги идут в созданный в 1994 г. экологический фонд. Из средств этого фонда финансируется строительство медицинских учреждений: тубдиспансера, детской больницы, онкологического диспансера и пр.
2. Заказан проект постройки мусороперерабатывающего завода, который будет находиться между Орском и Новотроицком.
3. Идет озеленение города и промышленных предприятий, уборка и расчистка рек Елшанки и Урала.
4. На предприятиях города продолжается работа по природоохранным мероприятиям:
а) модернизация производства;
б) более эффективная утилизация отходов; в) совершенствование методов контроля технологических процессов.
Председатель суда. Спасибо. А теперь последнее слово предоставляется обвиняемой – Химии.
Химия. Если внимательно посмотреть вокруг и задать вопрос «Откуда все взялось?», то неожиданно обнаруживается, что почти все вещества, которые мы наблюдаем в природе и используем для практических нужд, – это продукты химических реакций. Именно в ходе химических реакций образовались и образуются сейчас практически все минералы Земли и других планет. Именно химические реакции создали и продолжают создавать почву Земли и ее атмосферу. Только в ходе химических реакций любое растение или животное создает строительный материал для своих клеток. Всем известный фотосинтез, основа жизни на Земле, – главная химическая реакция на поверхности нашей планеты. А обратная ей реакция – окисление органических веществ, созданных фотосинтезом, – служит вторым после Солнца источником энергии для всех живых организмов. В основном за счет этой реакции вы двигаетесь, мыслите, творите и разрушаете, любите и ненавидите, т. е. живете. И не только вы, но и миллиарды других живых существ, населяющих Землю.
Энергией химических реакций, происходящих при сгорании угля, бензина и других видов топлива, вы обогреваете дома и приводите в действие несметную армаду машин. С их помощью вы пашете, сеете, строите, производите тысячи самих разнообразных изделий. Итак, куда бы ни упал ваш взор, всюду видны результаты химических процессов. Эти процессы не только создают, но и воссоздают каждого из вас, ибо в каждой клетке вашего тела идет более 3000 химических реакций. И даже рождение мысли, образа или представления – это следствие тончайших физико-химических процессов в нашем мозге.
Так может ли цивилизованный человек сказать: «Долой химию!»? Нет! Никогда!
Председатель суда. Заслушав всех участников судебного заседания, суд удаляется на совещание.
Выходят и совещаются.
Секретарь суда. Встать, суд идет! Слово для заключения предоставляется обвинителю судебного заседания.
Обвинитель. Часто можно услышать, что химия – безнравственная область человеческой деятельности. Это, конечно, не так. Химия, как и любая другая научная дисциплина, сама по себе не имеет отношения к нравственности. Нравственными или безнравственными могут быть люди. Нельзя говорить о безнравственности органического синтеза. Но химик, планирующий промышленный способ того или иного продукта, обязан выбрать метод, который причинит наименьший урон окружающей среде. Только в этом случае его можно назвать нравственным человеком.
Для успешной деятельности в области охраны природы необходимо, чтобы каждый работник, соприкасающийся с промышленным или сельскохозяйственным производством, был, во-первых, грамотным экологически и, во-вторых, обладал должным уровнем нравственной культуры. К сожалению, пока мы не имеем ни первого, ни второго. Достаточно типичны ситуации, когда мы моем машину или трактор в реке, там же стираем свои ковровые изделия. Капитан танкера сливает в порту промывные воды в море, а совхозный инженер стоки откормочного комплекса – в водохранилище. Аппаратчик химического производства не выполняет предписанный технологический режим, а технолог, пользуясь тем, что ночью не работают экологическая и санитарная службы, дает распоряжение сбросить отходы в реку или в атмосферу. Таким образом, в экологических бедах, свалившихся на человечество, виновата не химия, а люди, плохо ее знающие.
Председатель суда. Слово для оглашения приговора предоставляется секретарю суда.
Секретарь суда. Сегодня мы заслушали тех, кто должен быть в ответе за чистоту воздуха, и убедились в том, что сегодня природа сама выносит нам приговор. На основании вышесказанного суд решил:
1. Химию как науку за отсутствием состава преступления оправдать.
2. Руководителей министерств, предприятий, ученых признать виновными в бездушном, потребительском отношении к природе.
3. С работников предприятий ЮУНК, ОНОС, ОХМК взыскать штраф и направить его на оздоровление детей, пострадавших при выбросе хлора на ЮУНК.
Природа не может быть бесконечно щедрой! Помните об этом, если хотите дышать чистым воздухом, пить чистую воду, любоваться цветами.
Приговор окончательный и обжалованию не подлежит.

ЛИТЕРАТУРА

Курячая Л. Химия создающая, химия разрушающая. М.: Знание, 1990, с. 109–117, с. 149–151; Лисичкин Г.В. Виновата ли химия? Химия в школе, 1989, № 4, с. 6–13;
Мартыненко Б.В. Хемофобия и реалии жизни. Химия в школе, 1992, № 3–4, с. 3–5;
Никонов А.Л., Роздин И.А. Промышленные отходы и методы их переработки. Химия в школе, 1992, № 3–4, с. 6–8;
Опаловский А.А. Плюс химизация, минус окружающая среда? Химия в школе, 1990, № 2, с. 5–12; Данные городской СЭС о характере заболеваний населения в г. Орске. Орск, 1997;
Данные городского комитета о состоянии экологической обстановки в городе. Орск, 1997.

Л.П.СЧАСТЛИВЦЕВА,
учитель химии школы № 2
(г. Орск, Оренбургская обл.)