Химические загрязнения сообщение. Химическое загрязнение
Химическое загрязнение окружающей среды несвойственными ей веществами (ксенобиотиками) в настоящее время является наиболее масштабным и значительным.
Основными вредными веществами, загрязняющими а т м о с ф е р н ы й в о з д у х, являются следующие:
А) оксиды азоты, особенно диоксид азота – бесцветный не имеющий запаха ядовитый газ, раздражающе действующий на органы дыхания, при повышении концентрации вызывающий сильный кашель, рвоту, головную боль. При контакте с влажной поверхностью слизистой оболочкой дыхательных путей они образуют азотную и азотистую кислоты, которые вызывают повреждения слизистых оболочек, отек легких (в Николаеве среднемесячные ПДК по оксидам азота превышаются в 2,5 раза).
Б) оксиды серы (диоксид серы в Николаеве, как правило, не превышает ПДК)даже в малых концентрациях раздражают слизистые оболочки глаз и дыхательных путей.
Оксиды серы и азота, поступающие в атмосферу, соединяются с парами воды. образуют мелкие капли серной и азотной кислот, выпадающие в виде «кислотных дождей», « кислотного снега», «кислотного тумана», которые в свою очередь могут вызывать заболевания дыхательных путей и повреждение глаз человека.
В) оксид углерода, угарный газ – бесцветный, не имеющий запаха газ, воздействующий на нервную и сердечно-сосудистую системы, способствующий развитию атеросклероза, вызывающий удушье (из-за образования карбоксигемоглобина, препятствующего транспорту кислорода гемоглобином крови).В Николаеве среднемесячные ПДК превышены в 3 раза.
Г) токсичные углеводороды (пары бензина, метана и др.) обладают наркотическим действием, даже в малых концентрациях могут вызывать головную боль, головокружение, в больших концентрациях – кашель, неприятные ощущения в горле и т.п.
Д) бензпирен – наиболее опасный из углеводородов, т.к. является канцерогеном (веществом, способным вызывать в живых организмах, в том числе и у человека, злокачественные новообразования). В Николаеве отмечается постоянное превышение ПДК бензпирена в атмосфере в несколько раз (особенно в районе Промзоны и на главных автомагистралях города).
Е) диоксины – хлорорганическое соединение, самый сильный яд, созданный человеком (он по токсичности превосходит яд кураре).Диоксин – детище устарелых технологий, а они у нас повсеместно. В атмосферу диоксин попадает при сжигании органического мусора (на Украине сжигается до 8% бытового мусора, в Николаеве – значительно больше), с выхлопными газами двигателей внутреннего сгорания, с хлорными пестицидами, попутно с которыми они всегда образуются по технологии выпуска. Их мало, но они, попадая в организм человека, накапливаются годами, очень долго выводятся лишь на половину. Даже в малых дозах они подавляют иммунную и ферментативную системы человека. Подавленный иммунитет усиливает влияние на организм аллергенов, токсинов, радиации, повышает риск заболеваний кровеносной, эндокринной систем. При этом наиболее уязвимыми являются женщины и дети - диоксины вызывают рождение детей-уродов, мертворождение, самопроизвольные аборты, мозговые нарушения у новорожденных (при отсутствии признаков отравления у матери) и т.д.
Ж) сероводород – ядовитый газ с резким запахом тухлых яиц, имеет естественное (в результате деятельности вулканов, естественного выхода газов, серных минеральных вод, гниения органических веществ) и антропогенное происхождение (чаще в канализационных сетях городов, выгребных ямах). В результате длительного действия небольших концентраций его возникают повреждения кожи, сыпи, фурункулы. Сероводород легко всасывается слизистыми оболочками глаз, носа, дыхательных путей, может вызывать их раздражение, проявляющееся слезотечением, чиханием, потерей обоняния, кашлем; в значительных концентрациях газ разъедает слизистые оболочки указанных органов, вызывает воспалительные процессы их, желудочно-кишечные расстройства. Одно-два вдыхания газа высоких концентраций вызывает блокирование тканевого дыхания, острое кислородное голодание организма и смерть.
З) фтористый водород – выделяется при производстве эмалей, стекла, керамики, фосфорных удобрений и др., ядовит, может вызывать повреждение кожи, слизистых оболочек, носовые кровотечения, кашель, насморк, пневмосклеротические изменения в легких.
И) тяжелые металлы (свинец, медь, кадмий, ванадий и др.)
Большая часть свинца (до 70%) поступает в воздух с выхлопными газами автотранспорта. Другими источниками поступления свинца являются предприятия химической, стекольной промышленности, аккумуляторные производства. Риск для здоровья людей усугубляется высокой токсичностью свинца и способностью накапливаться в организме. Это приводит к снижению интеллектуального развития (особенно у детей), памяти, развитию перевозбуждения, агрессивности, невнимательности, глохоты, расстройству зрения, координации движений и др.
К) аммиак - газ с резким запахом, образуется при гниении органических веществ, а также антропогенно, обладает удушающим действием на организм человека.
Л) диоксид углерода (углекислый газ)
М) пыль, цемент (содержание их в атмосфере Николаева в 2,5 – 3 раза больше, чем в городах Западной Украины) и другие вещества.
Среди химических веществ, содержащихся в в о з д у х е п о м е щ е н и й, можно назвать следующие:
А) радон-222 – радиоактивный газ, не имеющий ни запаха, ни цвета, ни вкуса; выделяется из земной коры, поступает в жилые помещения из грунта, просачиваясь через щели фундамента, любая наземная постройка его накапливает (наибольшее количество концентрируется на нижних этажах, т.к. радон в 7,5 раз тяжелее воздуха). Его средняя активность в железобетонных домах в 2 раза выше, чем в краснокирпичных. Поступает радон в жилые дома также с водой и природным газом. Радон является канцерогенным веществом, которое, по данным специалистов, ежегодно убивает только в Украине 8-10 тысяч человек. Многие ученые считают радон второй по значимости (после курения) причиной рака легких у человека. Эксперты Международной комиссии по радиационной защите полагают, что наиболее опасно воздействие радона на детей и молодых людей в возрасте до 20 лет. Важно: на курящих радон действует в несколько (до 10) раз сильнее, чем на некурящих.
Б) формальдегид (а также фенол, акрилаты, бензол, ксилол, толуол и т.д.) – химические вещества, выделяемые древесно-стружечными плитами(например, книжными полками), различными полимерными синтетическими материалами, используемыми для покрытия стен, полов, потолков, клеяными деревянными и пеноизоляционными материалами, мебелью, ковровыми и текстильными изделиями и др. В помещениях, чрезвычайно насыщенных этими веществами, люди, особенно дети, чаще болеют конъюнктивитами (слезятся глаза), заболеваниями дыхательных путей (простудными и аллергическими), неврастенией, иногда провоцируются и раковые заболевания.
В) асбест – природный волокнистый материал, используется как электро- и термоизоляционный материал. При использовании его наблюдается постоянный выход мельчайших асбестовых волокон в воздух помещений (особенно при поломке, растрескивании, разрушении асбестоцементных плит, при сверлении блоков или стен, сносе зданий), что может вести к развитию хронических заболеваний легких (асбестоз) и рака легких.
Г) антропотоксины – разнообразные вещества, образующиеся в организме человека в результате обменных процессов и выделяющиеся в окружающую среду. Их качественный и количественный состав зависит от возраста и состояния здоровья человека. Известно более 400 соединений, выделяемых человеком (более 200 – с поверхности кожи, около 150 – с выдыхаемым воздухом, свыше 180 – с мочой, около 200 - с фекалиями). Одни и те же вещества могут выделяться разными способами. Однако основными (в количественном отношении) являются
Углекислый газ – выделяется при дыхании растений, животных, человека. В помещениях без вентиляции при концентрации его более 0,1% (природная концентрация в атмосфере-0,03%) у человека может быть головная боль, головокружение, нарушения дыхания, кровообращения, потеря сознания; при концентрации более 0,5% - нарушение кислотно-щелочного равновесия организма с тяжелыми последствиями.
Водяные пары – выделяются в процессе обмена веществ человеком и животными при дыхании, терморегуляции. Оптимальной для здоровья человека является относительная влажность воздуха от 40 до 70%. При увеличении влажности активно размножаются плесневые грибки (являются сильными аллергенами) и бактерии. Снижение влажности ниже 30% также плохо- возникает сухость слизистых оболочек глаз, ротовой полости, першение в горле, сухость кожи.
Существует связь между родом деятельности человека и составом выдыхаемого им воздуха (работа на автозаправочных станциях, на предприятиях нефтеперерабатывающей, химической промышленности и др.). Например, даже краткое пребывание на автозаправочной станции приводит к тому, что следы бензола регистрируются затем в легких человека в течение нескольких часов.
Д) окись углерода (угарный газ) – выделяется (наряду с другими ядовитыми и канцерогенными веществами) в результате горения газа при использовании газовых плит и других газонагревательных приборов. Специалистами проверено, что если в течение часа горят хотя бы две конфорки, то концентрация оксида углерода и оксида азота доходит до 10-12 миллиграммов на кубический метр нашей кухни, а это в десять раз больше, чем допускается гигиенистами.
Следует указать, что загрязненный воздух, как правило, концентрируется под потолком, толщина этого слоя достигает 0,75 м. Поэтому высота потолков в квартире должна быть не менее 3-х метров.
Человеческий организм приспособлен дышать только чистым воздухом и не способен адаптироваться к загрязненной воздушной среде современных городов, о чем свидетельствуют показатели заболеваемости и смертности. Однако и в этих условиях могут быть предложены мероприятия, снижающие негативное влияние загрязненного воздуха на организм:
1.Научиться самим и научить детей дышать носом, что способствует частичному очищению вдыхаемого воздуха. Устранять любые причины, препятствующие носовому дыханию.
2. Почаще освобождать слизистую носа от накопившейся пыли, а перед сном промывать или протирать каждую ноздрю изнутри влажной ваткой.
3. Не заниматься бегом, йогой и другими видами двигательной активности на главных автомагистралях города, т.к. глубокое дыхание в этих случаях увеличивает поступление вредных веществ в организм.
5. Как можно чаще, не менее двух раз в неделю, независимо от времени года, выезжать за город.
6. Проводить очистительные дыхательные упражнения (« Ха –дыхание», «задувание свечи») после сна, после нахождения в душном помещении, после дыхания загрязненным воздухом не более 2-3 раз подряд.
7. Бывать в лесу (березовом, сосновом, дубовом) не менее 200 часов в год.
8. Провести вдоль шоссейных дорог сплошную посадку кустов, отделяющих дом от дороги (лучше сирени, хорошо поглощающей выхлопные газы).
9. В домашних условиях и закрытых помещениях учреждений могут быть предложены растения, поглощающие чужеродные вещества и продукты жизнедеятельности человека, к таким растениям можно отнести хлорофитум хохлатый, герань, лимон, филодендрон, а в случае их отсутствия - любые комнатные растения в больших количествах.
10. Интерьер квартиры по возможности должен быть изготовлен из естественных материалов. Не рекомендуется располагать мебель вблизи нагревательных приборов и под прямыми лучами солнца
11. Эффективное проветривание помещений (желательно утром) следует проводить чаще, устраивая время от времени сквозняки. Воздушные потоки должны проходить сквозь листву домашних растений.
12. Над плитой иметь вытяжку, кухня должна быть изолирована от других помещений плотной дверью
13. Желательно иметь очиститель воздуха. Существуют приборы, которые специально ионизируют воздух, например, люстра Чижевского (Элион-131, Элион-132).
14. Уборка всех помещений должна проводиться только влажным методом.
15. Для предупреждения накопления радона необходима хорошая изоляция подвалов и полуподвальных помещений, покрытие их стен масляной краской и организация хорошей вентиляции таких помещений.
16. Защитить внутреннюю среду организма от вредных веществ, попадающих с воздухом (рекомендации далее следуют).
Разрушающим действием на здоровье человека проявляется х и м и ч е с к о е з а г р я з н е н и е в о д ы.
Питьевая вода в Николаеве представляет собой химико-микробный коктейль, опасный для здоровья человека, содержит следующие вредные вещества:
А) фосфаты (ПДК превышены в 4,3 раза) – повышают жесткость воды. способствуют развитию почечно-каменной болезни;
Б) сульфаты – придают воде горько-соленый вкус, приводят к нарушению деятельности пищеварительного тракта;
В) железо (ПДК превышены более чем в 4 раза) – придает воде красноватую окраску и болотный вкус;
Г) хром (ПДК превышены в 1,7 раза) – провоцирует почечные болезни;
Д) цинк и другие тяжелые металлы (медь, никель, кадмий и т.д.), обладающие токсичным действием и способствующие развитию различных заболеваний;
Е) диоксины – хлорорганические соединения, о которых уже упоминалось; в воде появляются при ее хлорировании; в организм человека с водой могут попадать и через кожу.
Следует отметить, что хлорирование воды как метод подавления болезнетворных микробов - устаревшая технология. При этом образуется до 600 токсичных соединений с мутагенными и канцерогенными свойствами. По данным Колумбийского университета здравоохранения, у людей, употребляющих хлорированную воду, на 44% увеличивается риск заболевания раком желудочно-кишечного тракта и мочевого пузыря по сравнению с теми, кто пьет нехлорированную воду.
Ж) нитраты – появляются в результате смыва азотистых удобрений с полей, загрязнения ими подземных вод.
Е) нефтепродукты и др.
Способы дополнительной очистки воды в домашних условиях:
Отстаивание воды. Налить в стеклянную или эмалированную посуду воду и оставить открытой в течение 6 – 7 часов. После отстоя использовать две трети жидкости, нижний слой вылить. Вода освобождается от хлора, аммиака и других газообразных веществ, частично оседают соли, но остается опасность микробного заражения.
Кипячение воды. При кипячении не менее чем в течение 40 минут при легком бурлении уничтожаются микробы (но не все!), выпадают в осадок нерастворимые соли кальция, но не уничтожаются и не удаляются соли тяжелых металлов, пестициды, нитраты, фенолы, нефтепродукты; кроме того при длительном кипячении хлорированной воды образуются диоксины, а через несколько часов в кипяченой воде усиленно размножаются микроорганизмы. Кипяченая вода – плохая вода, но в современных условиях лучше пить ее, чем не кипяченую.
Способ нейтрализации. В отстоянную и прокипяченую воду после остывания ее добавляют аскорбиновую кислоту (из расчета 500 мг на 5 л воды), перемешивают и выдерживают 1 час. Вместо аскорбиновой кислоты можно добавить фруктовый сок, окрашенный в красный, темно-красный, бордовый цвета до легкого розового оттенка, и оставить на 1 час. Можно использовать и спитой чай, который добавляют в воду до легкого изменения цвета, и выдержать в течение часа (З.И.Хата, 2001).
Способ вымораживания. Для этого могут быть использованы пакеты из-под молока, соков, в которые наливают водопроводную воду, замораживают в течение 12-18 часов. Чистая вода замерзает при температуре 0? и вытесняет в центр растворы солей, замерзающие при более низкой температуре. Достав пакеты, наружные стенки смачивают теплой водой, ледяные кристаллы извлекают для оттаивания, а оставшаяся в пакетах жидкость – раствор чужеродных веществ, который выливается. Если пакеты переморозились и образовался сплошной кристалл со срединным мутным стержнем, то, не вынимая его из пакета, теплой водой вымыть стержень, оставив прозрачный лед, который затем оттаять.
Для улучшения вкусовых качеств на ведро талой воды нужно добавить 1 г морской соли(купленной в аптеке), при ее отсутствии в 1 л талой воды добавить 1/5 стакана минеральной воды. Свежеталая вода, полученная изо льда или снега, обладает лечебно-профилактическими свойствами: ускоряет восстановительные процессы, существенно повышает мышечную работоспособность, обладает противоаллергическим действием при бронхиальной астме, зудящих дерматитах. Но пользоваться ей нужно осторожно и принимать по Ѕ стакана 3 раза в день для взрослого человека, для ребенка 10 лет – ј стакана 3 раза в день.
Использование водоочистительных фильтров (их действие основано на использовании адсорбентов). Однако нет ни одного прибора, который бы полностью очищал воду от чужеродных соединений; срок службы их ограничен, требует частой смены катриджей.
Использование новейших технологий очистки в помощью водоочистителей, добавляемых к воде (например, « Кристалл» содержит гидроксохлориды алюминия - нетоксичные неорганические полимерные соединения, обладающие способностью связывать разнородные примеси в воде).
Среди химических веществ, поступающих в организм человека из окружающей среды, серьезную угрозу для его здоровья представляют н и т р а т ы, которые взаимодействуют с гемоглобином крови, образуют метгемоглобин и тем самым способствуют кислородному голоданию клеток организма человека; в желудке нитраты (до 65%) могут превращаться в более токсичные нитриты и далее в нитрозамины, которые обладают канцерогенными свойствами; нитраты снижают содержание витаминов в пище, при длительном поступлении их в организм уменьшается количество йода, что приводит к увеличению щитовидной железы; способны вызывать резкое расширение сосудов, в результате чего понижается кровяное давление.
95% нитратов поступает в организм при употреблении в питании овощей, остальная часть – с водой, мясной продукцией (нитраты и нитриты добавляются в готовую мясную продукцию- особенно в колбасные изделия- с целью улучшения ее потребительских свойств и для более длительного хранения).
Способы снижения вреда нитратов для организм человека:
1. Не использовать для приготовления овощей алюминиевую посуду, т.к. алюминий ускоряет переход нитратов в ядовитейшие нитриты.
2. Так как нитратов больше всего в кожуре овощей и плодов, то их (особенно огурцы и кабачки) надо очищать от кожуры, а у пряных трав надо выбрасывать их стебли и использовать только листья.
3. Хранить овощи и плоды в холодильнике, т.к. при температуре +2?С невозможно превращение нитратов в нитриты.
4. Для снижения количества нитратов в картофеле необходимо очищенные клубни поместить в воду с добавлением 1% поваренной соли или аскорбиновой кислоты не менее, чем на 1 час (лучше на сутки); при необходимости срочно использовать картофель его мелко нарезают и многократно промывают проточной водой.
5. Термическая обработка овощей (варка, жарка, бланшировка) снижает количество нитратов
В капусте – на 58%
В столовой свекле – на 20 %
В картофеле – на 40%
В моркови – на 50%
При этом часть нитратов переходит в отвар, поэтому его использовать нельзя. Важно помнить, что в воду уходят и ценные вещества: витамины, минеральные соли и др.
6. При приготовлении сырых салатов следует удалить части растений, которые расположены ближе к поверхности земли (кочерыжку и верхние листы капусты, верхние части кабачков, баклажанов, паттисонов и моркови, у огурцов, свеклы, редьки срезать оба конца) т.к. здесь самая высокая концентрация нитратов.
Салаты следует готовить непосредственно перед употреблением и сразу съедать, не оставляя на потом.
При консервировании овощей уменьшается количество нитратов в них на 20-25% (особенно при консервировании огурцов, капусты) т.к. нитраты уходят в рассол и маринад, которые поэтому употреблять нельзя.
Чтобы уменьшить содержание нитритов в организме человека надо в достаточном количестве использовать в пищу витамин С (аскорбиновую кислоту), а также витамины А, Р, Е, пектин овощей и фруктов, т.к. они снижают канцерогенное воздействие нитрозаминов, нитритов.
Загрязнение окружающей среды представляет собой глобальную проблему современности, которую регулярно обсуждают в новостях и научных кругах. Создано множество международных организаций, направленных на борьбу с ухудшением природных условий. Учёные давно бьют тревогу о неминуемости экологической катастрофы в самое ближайшее время.
На данный момент о загрязнении окружающей среды известно многое – написано большое количество научных работ и книг, проведены многочисленные исследования. Но в решении проблемы человечество продвинулось совсем незначительно. Загрязнение природы по-прежнему остаётся важным и актуальным вопросом, откладывание которого в долгий ящик может обернуться трагично.
История загрязнения биосферы
В связи с интенсивной индустриализацией общества загрязнение окружающей среды особенно обострилось в последние десятилетия. Однако, несмотря на этот факт, природное загрязнение является одной из самых древних проблем в истории человечества. Ещё в эпоху первобыта люди начали варварски уничтожать леса, истреблять животных и изменять ландшафт земли для расширения территории проживания и получения ценных ресурсов.
Уже тогда это приводило к изменению климата и другим экологическим проблемам . Рост народонаселения планеты и прогресс цивилизаций сопровождался усиленной добычей полезных ископаемых, осушением водоёмов, а также химическим загрязнением биосферы. Промышленная революция ознаменовала не только новую эру в общественном укладе, но и новою волну загрязнения.
С развитием науки и техники учёные получили инструменты, с помощью которых стал возможным точный и подробный анализ экологического состояния планеты. Метеосводки, контроль химического состава воздуха, воды и почвы, спутниковые данные, а также повсеместно дымящие трубы и нефтяные пятна на воде говорят о том, что проблема стремительно усугубляется с расширением техносферы. Недаром появление человека называют главной экологической катастрофой.
Классификация загрязнений природы
Существует несколько классификаций загрязнений природы, основанных на их источнике, направленности, других факторах.
Итак, выделяют следующие виды загрязнения окружающей среды:
- Биологическое – источником загрязнения являются живые организмы, оно может происходить по естественным причинам или в результате антропогенной деятельности.
- Физическое – приводит к изменению соответствующих характеристик окружающей среды. К физическому загрязнению относят тепловое, радиационное, шумовое и другие.
- Химическое – увеличение содержания веществ или их проникновение в окружающую среду. Приводит к изменению нормального химического состава ресурсов.
- Механическое – загрязнение биосферы мусором.
В действительности один вид загрязнения может сопровождаться другим или несколькими сразу.
Газообразная оболочка планеты является неотъемлемым участником природных процессов, определяет тепловой фон и климат Земли, защищает от губительной космической радиации, влияет на рельефообразование.
Состав атмосферы менялся в течение всего исторического развития планеты. Сложившаяся сегодня ситуация такова, что часть объёма газовой оболочки определяется хозяйственной активностью человека. Состав воздуха неоднороден и отличается в зависимости от географического положения – в индустриальных районах и крупных городах высокий уровень вредных примесей.
Основные источники химического загрязнения атмосферы:
- химические заводы;
- предприятия топливно-энергетического комплекса;
- транспорт.
Эти загрязнители являются причиной содержания в атмосфере тяжёлых металлов, таких как свинец, ртуть, хром, медь. Они – постоянные компоненты воздуха в промышленных зонах.
Современные электростанции ежедневно выбрасывают в атмосферу сотни тонн углекислого газа, а также сажу, пыль и золу.
Увеличение числа автомобилей в населённых пунктах привело к повышению концентрации целого ряда вредных газов в воздухе, которые входят в состав машинного выхлопа. Из-за антидетонационных присадок, добавляемых к транспортному топливу, происходит выброс больших количеств свинца. Автомобили вырабатывают пыль и золу, которые загрязняют не только воздух, но и почву, оседая на земле.
Атмосферу также загрязняют очень токсичные газы, которые выбрасываются предприятиями химической промышленности. Отходы химзаводов, например, оксиды азота и серы, являются причиной кислотных дождей и способны вступать в реакции с компонентами биосферы с образованием других опасных производных.
В результате человеческой деятельности регулярно происходят лесные пожары, во время которых происходит выброс колоссальных количеств диоксида углерода.
Почва – это тонкий слой литосферы, образовавшийся в результате природных факторов, в котором протекает большая часть процессов обмена между живыми и неживыми системами.
Из-за добычи природных ископаемых, горнопромышленных работ, сооружения зданий, дорог и аэродромов уничтожаются масштабные площади почв.
Нерациональная хозяйственная деятельность человека стала причиной деградации плодородного слоя земли. Изменяется его естественный химический состав, происходит механическое загрязнение. Интенсивное развитие сельского хозяйства приводит к существенным потерям земель. Частое вспахивание делает их уязвимыми перед затоплениями, засолениями и ветрами, что является причиной эрозии почвы.
Обильное применение удобрений, инсектицидов и химических ядов для уничтожения вредителей и очищения от сорняков приводит к попаданию в почву неестественных для неё токсичных соединений. В результате антропогенной деятельности происходит химическое загрязнение земель тяжёлыми металлами и их производными. Основным вредным элементом является свинец, а также его соединения. При переработке свинцовых руд выбрасывается около 30 килограммов металла с каждой тонны. Автомобильный выхлоп, содержащий большое количество данного металла, оседает в почве, отравляя обитающие в ней организмы. Сливы жидких отходов с рудников заражают землю цинком, медью и другими металлами.
Электростанции, радиоактивные осадки от ядерных взрывов, научно-исследовательские центры по изучению атомной энергии являются причиной попадания в почву радиоактивных изотопов, которые потом поступают в организм человека с продуктами питания.
Сконцентрированные в недрах земли запасы металлов рассеиваются, как следствие производственной активности человека. Потом они концентрируются в верхнем слое почвы. В древности человек использовал 18 элементов, из находящихся в земной коре, а сегодня – все известные.
На сегодняшний день водная оболочка земли загрязнена намного больше, чем можно представить. Нефтяные пятна и плавающие на поверхности бутылки – это лишь то, что можно увидеть. Значительная часть загрязнителей находится в растворённом состоянии.
Порча воды может происходить естественным образом. В результате селей и паводков из материковой почвы вымывается магний, который попадает в водоёмы и наносит вред рыбам. В результате химических превращений в пресные воды проникает алюминий. Но естественное загрязнение составляет пренебрежимо малую долю по сравнению с антропогенным. По вине человека в воду попадают:
- поверхностно-активные соединения;
- пестициды;
- фосфаты, нитраты и другие соли;
- лекарства;
- нефтепродукты;
- радиоактивные изотопы.
Источниками этих загрязнителей являются фермерские хозяйства, рыбный промысел, нефтяные платформы, электростанции, предприятия химической промышленности, канализационные стоки.
Кислотные дожди, которые также являются результатом человеческой деятельности, растворяя грунт, вымывают тяжёлые металлы.
Помимо химического загрязнения воды существует физическое, а именно – тепловое. Больше всего воды применяется в производстве электроэнергии. Тепловые станции используют её для охлаждения турбин, а отработанная нагретая жидкость сливается в водоёмы.
Механическое ухудшение качества воды бытовыми отходами в населённых пунктах приводит к сокращению мест обитания живых существ. Некоторые виды гибнут.
Загрязнённая вода – основная причина большинства заболеваний. В результате отравления жидкости погибает множество живых существ, страдает экосистема океана, нарушается нормальное протекание природных процессов. Загрязнители в конечном счёте попадают в организм человека.
Борьба с загрязнением
Во избежание экологической катастрофы борьба с физическим загрязнением должна быть первостепенной задачей. Проблема должна решатся на международном уровне, потому что у природы нет государственных границ. Для предупреждения загрязнения необходимо вводить санкции предприятиям, выбрасывающим отходы в окружающую среду, налагать крупные штрафы за размещение мусора в неположенном месте. Стимуляция к соблюдению норм экологической безопасности также может быть осуществлена финансовыми методами. Такой подход доказал свою эффективность в некоторых странах.
Перспективным направлением по борьбе с загрязнением является применение альтернативных источников энергии. Использование солнечных батарей, водородного топлива и других сберегающих технологий позволит уменьшить выброс токсичных соединений в атмосферу.
К другим методам борьбы с загрязнением можно отнести:
- строительство очистных сооружений;
- создание национальных парков и заповедников;
- увеличение количества зелёных насаждений;
- контроль численности населения в странах третьего мира;
- привлечение внимания общественности к проблеме.
Загрязнение окружающей среды представляет собой масштабную мировую проблему, решить которую возможно лишь при активном участии каждого, кто называет планету Земля своим домом, иначе экологическая катастрофа будет неминуема.
4.1 Источники загрязнения атмосферы
Сейчас существует три основных химических источника загрязнения атмосферы: промышленность, бытовые котельные, транспорт . Доля каждого из этих источников в загрязнении воздуха сильно различается. Наиболее сильно загрязняет воздух промышленное производство. Источники загрязнений - теплоэлектростанции, которые вместе с дымом выбрасывают в воздух сернистый и углекислый газ; металлургические предприятия, особенно цветной металлургии, которые выбрасывают в воздух оксиды азота, сероводород, хлор, фтор, аммиак, соединения фосфора, частицы и соединения ртути и мышьяка; химические и цементные заводы. Вредные газы попадают в воздух в результате сжигания топлива для нужд промышленности, отопления жилищ, работы транспорта, сжигания и переработки бытовых и промышленных отходов. Основным источником пирогенного загрязнения на планете являются тепловые электростанции, металлургические и химические предприятия, котельные установки, потребляющие более 70% ежегодно добываемого твердого и жидкого топлива. Основными вредными примесями пирогенного происхождения являются следующие:
а) Оксид углерода . Получается при неполном сгорании углеродистых веществ. В воздух он попадает в результате сжигания твердых отходов, с выхлопными газами и выбросами промышленных предприятий. Ежегодно этого газа поступает в атмосферу не менее 250 млн.т. Оксид углерода является соединением, активно реагирующим с составными частями атмосферы и способствует повышению температуры на планете, и созданию парникового эффекта.
б) Сернистый ангидрид. Выделяется в процессе сгорания серу содержащего топлива или переработки сернистых руд (до 70 млн.т.в год). Часть соединений серы выделяется при горении органических остатков в горнорудных отвалах.
в) Серный ангидрид. Образуется при окислении сернистого ангидрида. Конечным продуктом реакции является аэрозоль или раствор серной кислоты в дождевой воде, который подкисляет почву, обостряет заболевания дыхательных путей человека. Выпадение аэрозоля серной кислоты из дымовых факелов химических предприятий отмечается при низкой облачности и высокой влажности воздуха. Листовые пластинки растений, произрастающих на расстоянии менее 1 км. от таких предприятий, обычно бывают густо усеяны мелкими некротическими пятнами, образовавшимися в местах оседания капель серной кислоты.
г) Сероводород и сероуглерод. Основными источниками выброса являются предприятия по изготовлению искусственного волокна, сахара, коксохимические, нефтеперерабатывающие, а также нефтепромыслы. В атмосфере при взаимодействии с другими загрязнителями подвергаются медленному окислению до серного ангидрида.
д) Оксилы азота. Основными источниками выброса являются предприятия, производящие азотные удобрения, азотную кислоту и нитраты, анилиновые красители, нитросоединения, вискозный шелк, целлулоид. Количество оксилов азота, поступающих в атмосферу, составляет 20 млн.т. в год.
е) Соединения фтора. Источниками загрязнения являются предприятия по производству алюминия, эмалей, стекла, керамики, стали, фосфорных удобрений. Фторосодержащие вещества поступают в атмосферу в виде газообразных соединений - фтороводорода или пыли фторида натрия и кальция. Соединения характеризуются токсическим эффектом. Производные фтора являются сильными инсектицидами.
ж) Соединения хлора. Поступают в атмосферу от химических предприятий, производящих соляную кислоту, хлоросодержащие пестициды, органические красители, гидролизный спирт, хлорную известь, соду. В атмосфере встречаются как примесь молекулы хлора и паров соляной кислоты. Токсичность хлора определяется видом соединений и их концентрацией. В металлургической промышленности при выплавке чугуна и при переработке его на сталь происходит выброс в атмосферу различных тяжелых металлов и ядовитых газов.
4.2 Источники загрязнения водоёмов
Всякий водоем или водный источник связан с окружающей его внешней средой. На него оказывают влияние условия формирования поверхностного или подземного водного стока, разнообразные природные явления, индустрия, промышленное и коммунальное строительство, транспорт, хозяйственная и бытовая деятельность человека. Последствием этих влияний является привнесение в водную среду новых, несвойственных ей веществ - загрязнителей, ухудшающих качество воды. Загрязнения, поступающие в водную среду, классифицируют по-разному, в зависимости от подходов, критериев и задач. Так, обычно выделяют химическое, физическое и биологические загрязнения. Химическое загрязнение представляет собой изменение естественных химических свойств воды за счет увеличения содержания в ней вредных примесей как неорганической (минеральные соли, кислоты, щелочи, глинистые частицы), так и органической природы (нефть и нефтепродукты, органические остатки, поверхностно активные вещества, пестициды).
Неорганическое загрязнение
Основными неорганическими (минеральными) загрязнителями пресных и морских вод являются разнообразные ядовитые химические соединения. Это соединения мышьяка, свинца, кадмия, ртути, хрома, меди, фтора. Большинство из них попадает в воду в результате человеческой деятельности. Тяжелые металлы поглощаются фитопланктоном, а затем передаются по пищевой цепи более высокоорганизованным организмам. Токсический эффект некоторых наиболее распространенных загрязнителей гидросферы представлен в таблице:
Табл. 4.2.1 – Токсический эффект вещществ
ВЕЩЕСТВО ПЛАНКТОН РАКООБРАЗНЫЕ МОЛЛЮСКИ РЫБЫ
1. Медь +++ +++ +++ +++
2. Цинк + ++ ++ ++
3. Свинец - + + +++
4. Ртуть ++++ +++ +++ +++
5. Кадмий - ++ ++ ++++
6. Хлор - +++ ++ +++
7. Роданид - ++ + ++++
8. Цианид - +++ ++ ++++
9. Фтор - - + ++
10. Сульфид - ++ + +++
Степень токсичности (примечание):
Среди основных источников загрязнения гидросферы ядовитыми химическими отходами следует упомянуть предприятия пищевой промышленности и сельское хозяйство. С орошаемых земель ежегодно вымывается около 6 млн.т. солей. К 2005 году возможно увеличение их массы до 12 млн.т./год. Отходы, содержащие ртуть, свинец, медь локализованы в отдельных районах у берегов, однако некоторая их часть выносится далеко за пределы территориальных вод. Загрязнение ртутью значительно снижает первичную продукцию морских экосистем, подавляя развитие фитопланктона. Отходы, содержащие ртуть, обычно скапливаются в донных отложениях заливов или эстуариях рек. Дальнейшая ее миграция сопровождается накоплением метиловой ртути и ее включением в трофические цепи водных организмов. Так, печальную известность приобрела болезнь Минамата, впервые обнаруженную японскими учеными у людей, употреблявших в пищу рыбу, выловленную в заливе Минамата, в который бесконтрольно сбрасывали промышленные стоки с техногенной ртутью.
Органическое загрязнение.
Среди вносимых в океан с суши растворимых веществ большое значение для обитателей водной среды имеют и органические остатки (300-380 млн.т./год). Сточные воды, содержащие суспензии органического происхождения или растворенное органическое вещество, пагубно влияют на состояние водоемов. Осаждаясь, суспензии заливают дно и задерживают развитие или полностью прекращают жизнедеятельность данных микроорганизмов, участвующих в процессе самоочищения вод. При гниении данных осадков могут образовываться вредные соединения и отравляющие вещества, такие как сероводород, которые приводят к загрязнению всей воды в реке. Наличие суспензий затрудняют также проникновение света в глубь воды и замедляет процессы фотосинтеза.
Нефть и нефтепродукты
Нефть и нефтепродукты являются наиболее распространенными загрязняющими веществами в Мировом океане. Наибольшие потери нефти связаны с ее транспортировкой из районов добычи. Аварийные ситуации, слив за борт танкерами промывочных и балластных вод - все это обусловливает присутствие постоянных полей загрязнения на трассах морских путей. Большие массы нефти поступают в моря по рекам, с бытовыми и ливневыми стоками. Объем загрязнений из этого источника составляет 2,0 млн.т./год. Со стоками промышленности ежегодно попадает 0,5 млн.т. нефти.
Нефть состоит преимущественно из насыщенных алифотических и гидроароматических углеводородов. Основные компоненты нефти - углеводороды (до 98%) - подразделяются на 4 класса:
а) Парафины (алкены). - (до 90% от общего состава) - устойчивые вещества. Легкие парафины обладают максимальной летучестью и растворимостью в воде.
б) Циклопарафины. - (30 - 60% от общего состава) насыщенные циклические соединения. Кроме циклопентана и циклогексана, в нефти встречаются бициклические и полициклические соединения этой группы. Эти соединения очень устойчивы и плохо поддаются биоразложению.
в) Ароматические углеводороды. - (20 - 40% от общего состава) - ненасыщенные циклические соединения ряда бензола, содержащие в кольце на 6 атомов углерода меньше, чем циклопарафины. В нефти присутствуют летучие соединения с молекулой в виде одинарного кольца (бензол, толуол, ксилол), затем бициклические (нафталин), полуциклические (пирен).
г) Олефины (алкены). - (до 10% от общего состава) - ненасыщенные нециклические соединения.
Человек тесно связан с живой природой происхождением, материальными и духовными потребностями. Масштабы и формы этих связей неуклонно росли от локального использования отдельных видов растений и животных до практически полного вовлечения живого покрова планеты в жизнеобеспечение современного промышленно развитого общества.
Однако главной особенностью человека, отличающей его от других видов, является новый способ взаимодействия с природой через создаваемую им культуру. Как мощная социальная система, человечество создает на Земле свою, интенсивно развивающуюся культурную среду, передавая от поколения к поколению трудовой и духовный опыт. Процесс этот противоречив. Масштабы взаимодействия современного общества с природой определяются в основном небиологическими потребностями человека. Они связаны с непрерывно нарастающим уровнем технического и социального развития. Техническая мощь человека достигла масштабов, соизмеримых с биосферными процессами. Так, строительная и горнодобывающая техника ежегодно «перемещает на поверхности Земли больше материала, чем сносится в моря всеми реками мира в результате водной эрозии. Человеческая деятельность на планете изменяет климат, влияет на состав атмосферы и Мирового океана.
В прошлом было немало примеров деградации среды и подрыва экономики целых народов в результате стихийного развития взаимоотношений с природой. В настоящее время эта опасность грозит всему человечеству. В условиях современной хозяйственной деятельности человека реальна возможность полного подрыва естественных воспроизводительных сил природы, множатся примеры безвозвратных потерь отдельных популяций и видов живых организмов, ухудшается экологическая обстановка на нашей планете. К. Маркс указывал, что «культура, если она развивается стихийно, а не направляется сознательно… оставляет после себя пустыню».
ЛИТЕРАТУРА
Шилов И. А. Экология. М.: Высшая школа, 1997.
Христофорова Н.К. Основы экологии. Владивосток: Дальнаука, 1999.
Гиляров А. М. Популяционная экология. М.: Изд-во МГУ, 1990.
Бабьева И. П., Зенова Г. М. Биология почв. М.: Изд-во МГУ, 1989.
Бигон М., Харпер Дж., Таунсенд К. Экология: Особи, популяции, сообщества. В 2 т. М.: Мир, 1989.
Горышина Т. К. Экология растений. М.: Высшая школа, 1979.
Введение
Источники химического загрязнения
Энергетические объекты - источники самых больших объемов химического загрязнения
Транспорт как источник химического загрязнения
Химическая ромышленность как источник загрязнения
Влияние на экосистему
6. Борьба с потерями при транспортировке (предотвращение аварий газо- и нефтепроводов).
Борьба с загрязнением воды
Утилизация отходов.
Заключение
Введение
Развитие современной промышленности и сферы услуг, а также расширяющееся использование биосферы и ее ресурсов, приводит к возрастающему вмешательству человека в материальные процессы, протекающие на планете. Связанные с этим планируемые и осознанные изменения материального состава (качества) окружающей среды направлены на улучшение условий жизни человека в техническом и социально-экономическом аспектах. В последние десятилетия в процессе развития технологии была оставлена без внимания опасность непреднамеренных побочных воздействий на человека, живую и неживую природу. Это можно, пожалуй, объяснить тем, что ранее считали, что природа обладает неограниченной способностью компенсировать воздействие человека, хотя уже столетия известны необратимые изменения окружающей среды, например, вырубки лесов с последующей эрозией почвы. Сегодня нельзя исключать непредвиденные воздействия на легко ранимые области экосферы в результате активной деятельности человека.
Человек создал для себя среду обитания, заполненную синтетическими веществами. Их воздействие на человека, другие организмы и окружающую среду зачастую неизвестно и выявляется часто, когда уже нанесен ощутимый ущерб или при чрезвычайных обстоятельствах, например, вдруг выясняется, что при горении вполне нейтральное вещество или материал образует ядовитые соединения.
Новые напитки, косметические средства, пищевые продукты, лекарства, предметы обихода, ежедневно предлагаемые рекламой, обязательно включают в себя химические компоненты, синтезируемые человеком. О степени незнания токсичности всех этих веществ можно судить по данным табл. 1.
В книге “Экологические проблемы” ( стр. 36) приводятся следующие факты:
“ В массовых масштабах сейчас производится около 5 тыс. Веществ, а в масштабах более 500 т / год - около 13 тыс. веществ. Число веществ, предлагаемых на рынке в заметных масштабах, с 50 тыс. наименований в 1980 г. Возросло до 100 тысяч наименований в настоящее время. Из 1338 веществ, производимых в больших масштабах в странах Организации экономического сотрудничества и развития (ОЭСР), только для 147 имеются некоторые данные об их опасности или безопасности (Лосев, 1989; TheWord…, 1992). По данным (Медоуз…, 1994), из 65 тысяч химических веществ, находящихся в коммерческом обороте, менее 1 % имеют токсикологические характеристики.”
Хотя для исследования воздействия химических веществ необходимы огромные затраты: для получения характеристики одного вещества требуется 64 месяца и 575 тыс. долларов, а изучение хронической токсичности и канцерогенности требует дополнительно 1,3 млн. долларов ( стр. 36); работа в этой области ведется не малая.
В настоящее время по целому ряду причин остаются нерешенными проблемы по оценке токсичности химических продуктов для человека, и в большей степени по отношению к окружающей среде. Исчерпывающее исследование
| Объем имеющейся информации | Промышленные химические продукты с объемом производства >500 т/год½<500 т/год½ Объем неизв | Добавки к продуктам питания | Лекарства физиол. активного в-ва | Косметические составляющие | Пестициды, инертные добавки | |||
| Полная, % | 0 | 0 | 0 | 5 | 18 | 2 | 10 | |
| Неполная, % | 11 | 12 | 10 | 14 | 18 | 14 | 24 | |
| Мало информации, % | 11 | 12 | 8 | 1 | 3 | 10 | 2 | |
| Очень мало информации, % | 0 | 0 | 0 | 34 | 36 | 18 | 26 | |
| Никакой информации, % | 78 | 76 | 82 | 46 | 25 | 56 | 38 | |
| 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | ||
| Количество исследований химических продуктов | 12860 | 13911 | 21752 | 8627 | 1815 | 3410 | 3350 | |
воздействий веществ может быть реализовано только после того, как будет получена полная информация об экспозиции (действующей дозе) каждого химического вещества.
В процессе своей хозяйственной деятельности человек производит различные вещества. Все производимые вещества с использованием как возобновимых, так и невозобновимых ресурсов можно разделить на четыре типа:
* исходные вещества (сырье);
* промежуточные вещества (возникающие или используемые в процессе производства);
* конечный продукт;
* побочный продукт (отход).
Отходы возникают на всех стадиях получения конечного продукта, а любой конечный продукт после потребления или использования становится отходам, поэтому конечный продукт можно назвать отложенным отходом. Все отходы попадают в окружающую среду и включаются в биогеохимический круговорот веществ в биосфере. Многие химические продукты включаются человеком в биогеохимический круговорот в масштабах на много превышающих естественный круговорот. Некоторые вещества, направляемые человеком в окружающую среду, раньше отсутствовали в биосфере (например, хлорфторуглероды, плутоний, пластмассы и др.), поэтому естественные процессы достаточно долго не справляются с этими веществами. Следствием является огромный вред наносимый организмам.
Таблица 2 . Источники эмиссии (выделения) вредных веществ (%) в 1986 г. И прогноз на 1998 г. (на примере ФРГ).
| SO 2 | NO x (NO 2) | Co | Пыль | Летучие органические соединения | ||||||
| Отрасль (сектор народного хозяйства) | 1996 | 1998 | 1996 | 1998 | 1996 | 1998 | 1996 | 1998 | 1996 | 1998 |
| Всего | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
Процессы |
4,3 | 7,9 | 0,8 | 0,4 | 11,9 | 15,0 | 57,7 | 59,1 | 4,6 | 7,0 |
Потребление энергии |
95,7 | 92,1 | 99,2 | 99,6 | 88,1 | 85,0 | 42,3 | 40,9 | 56,4 | 60,4 |
| · транспорт, кроме городского а) | 1,8 | 3,3 | 8,3 | 10,6 | 3,2 | 3,4 | 3,1 | 2,7 | 3,0 | 3,9 |
· городской транспорт |
2,8 | 7,5 | 52,4 | 64,0 | 70,7 | 63,6 | 10,3 | 12,9 | 48,5 | 49,9 |
· домашнее хозяйство |
5,8 | 9,6 | 3,1 | 3,5 | 9,0 | 10,5 | 6,7 | 6,1 | 3,0 | 3,7 |
· малые потребители б) |
4,4 | 6,4 | 1,7 | ,1,8 | 1,5 | 2,0 | 1,6 | 1,3 | 0,5 | 0,7 |
| · перерабатывающие предприятия и рудники в) | 12,6 | 14,7 | 7,1 | 7,0 | 2,9 | 4,3 | 4,1 | 4,6 | 0,8 | 1,1 |
| · остальные перерабатывающие отрасли в),г) | 5,7 | 14,5 | 2,0 | 2,1 | 0,3 | 0,5 | 0,9 | 1,3 | 0,1 | 0,3 |
| · электро- и теплостанции д) | 62,6 | 36,1 | 24,6 | 10,6 | 0,5 | 0,7 | 15,6 | 12,0 | 0,5 | 0,8 |
а) Строительство, сельское и лесное хозяйство, военный, рельсовый и водный транспорт, воздушные сообщения.
б) Включая армейские службы.
в) Промышленность: остальные области переработки, предприятия и горное дело, процессы (только промышленные).
г) Нефтеперегонные заводы, коксовые батареи, брикетирование.
д) Для промышленных электростанций только производство энергии.
Из табл. 2 ( стр. 109) видно, что самое большое количество отходов связанно с производством энергии, на потреблении которой основана вся
Таблица 3. Выбросы в атмосферу электростанцией мощностью 1000МВт в год (в тоннах).
хозяйственная деятельность. Вследствие сжигания ископаемого топлива в целях получения энергии в атмосферу сейчас идет мощный поток восстановительных газов. В табл. 3 ( стр. 38) приведены данные о выбросах разных газов в результате сжигания различных видов ископаемого топлива. За 20 лет, с 1970 по 1990 год в мире было сожжено 450 млрд. баррелей нефти, 90 млрд. т угля, 11трлн. куб. м газа ( стр. 38).
Загрязнения и отходы энергетических объектов разделяются на два потока: один вызывает глобальные изменения, а другой - региональные и локальные. Глобальные загрязнители поступают в атмосферу, и за счет их том
Таблица 4 . Изменение концентрации некоторых газовых состовляющих в атмосфере.
числе парниковых газов (табл. 4, см. , стр. 40). Из этой таблицы видно, что в накопления изменяется концентрация малых газовых составляющих атмосферы, в атмосфере появились газы, которые раньше в ней практически отсутствовали -хлорфторуглероды. Последствия накопления глобальных загрязнителей в атмосфере это:
* парниковый эффект;
* разрушение озонового слоя;
* кислотные осадки.
Второе место по загрязнению окружающей среды занимает транспорт, особенно автомобильный. В 1992 г. Автомобильный парк мира составлял 600 миллионов единиц и при сохранении тенденции роста к 2015 г. Может достигнуть 1,5 млрд. единиц ( стр. 41). Сжигание автотранспортом ископаемого топлива повышает концентрации CO,NO x ,CO 2 , углеводородов, тяжелых металлов и твердых частиц в атмосфере, он же дает твердые отходы (покрышки и сам автомобиль после выхода из строя) и жидкие (отработанные масла, мойка и т. д.). На долю автомобилей приходится 25 % сжигаемого топлива. За время эксплуатации, равное 6 годам, один усредненный автомобиль выбрасывает в атмосферу: 9 т CO 2 , 0,9 т CO, 0,25 т NO x и 80 кг углеводородов.
Конечно, по сравнению с энергетикой и транспортом глобальное загрязнение посредством химической промышленности невелико, но это тоже достаточно ощутимое локальное воздействие. Большинство органических полупродуктов и конечная продукция, применяемая или производимая в отраслях химической промышленности, изготавливается из ограниченного числа основных продуктов нефтехимии. При переработке сырой нефти или природного газа на различных стадиях процесса, например, перегонке, каталитическом крекинге, удалении серы и алкилировании, возникают как газообразные, так и растворенные в воде и сбрасываемые в канализацию отходы. К ним относятся остатки и отходы технологических процессов, не поддающиеся дальнейшей переработке.
Газообразные выбросы установок перегонки и крекинга при переработке нефти в основном содержат углеводороды, моноксид углерода, сероводород, аммиак и оксиды азота. Та часть этих веществ, которую удается собрать в газоуловителях перед выходом в атмосферу, сжигается в факелах, в результате чего появляются продукты сгорания углеводородов, моноксид углерода, оксиды азота и диоксид серы. При сжигании кислотных продуктов алкилирования образуется фтороводород, поступающий в атмосферу. Также имеют место неконтролируемые эмиссии, вызванные различными утечками, недостатками в обслуживании оборудования, нарушениями технологического процесса, авариями, а также испарением газообразных веществ из технологической системы водоснабжения и из сточных вод.
Из всех видов химических производств наибольшее загрязнение дают те, где изготавливаются или используются лаки и краски. Это связано с тем, что лаки и краски часто изготавливают на основе алкидных и иных полимерных материалов, а также нитролаков, обычно они содержат большой процент растворителя. Выбросы антропогенных органических веществ в производствах, связанных с применением лаков и красок составляет 350 тыс. т в год, остальные производства химической промышленности в целом выделяют 170 тыс. т год (, стр. 147).
Воздействие химических веществ на окружающую среду
Рассмотрим более подробно воздействие химических веществ на окружающую среду. Исследованием влияния антропогенных химических веществ на биологические объекты окружающей среды занимается экотоксикология. Задачей экотоксикологии является изучение воздействия химических факторов на виды, живые сообщества, абиотические составляющие экосистем и на их функции.
Под вредным воздействием, наносимым соответствующей системе, в экотоксикологии понимают:
· явственные изменения обычных колебаний численности популяции;
· долгосрочные или необратимые изменения состояния экосистемы.
Воздействия на отдельные особи и популяции
Любое воздействие начинается с токсического порога, ниже которого не обнаруживается влияние вещества (NOEC - концентрация, ниже, которой не наблюдается воздействие). Ему отвечает понятие экспериментально определяемого порога концентрации (LOEC - минимальная концентрация, при которой наблюдается влияние вещества). Применяется также третий параметр: MATC- максимально допустимая концентрация вредного вещества (в России принят термин ПДК - “предельно допустимая концентрация”). ПДК находят расчетом, и ее значение должно находиться между NOEC и LOEC. Определение этой величины облегчает оценку риска воздействия соответствующих веществ на чувствительные к ним организмы ( стр. 188).
Химические вещества в зависимости от свойств и строения воздействуют на организмы по разному.
Молекулярно-биологические воздействия.
Многие химические вещества взаимодействуют с ферментами организма, изменяя их структуру. Так как ферменты катализируют тысячи химических реакций, становится понятным, почему любое изменение их структуры глубоко влияет на их специфичность и регуляторные свойства.
Пример: цианиды блокируют фермент дыхания - цитохром-с-оксидазу; катионы Са 2+ тормозят активность рибофлавинкитазы, которая является переносчиком фосфата на рибофлавин в клетках животных.
Нарушения обмена веществ и регуляторных процессов в клетке.
Метаболизм клеток может быть нарушен под действием химических веществ. Реагируя с гормонами и другими регуляторными системами, химические вещества вызывают неконтролируемые превращения, изменяют генетический код.
Пример: нарушение реакций окислительного расщепления углеводов, вызываемое токсичными металлами, особенно соединениями меди и мышьяка; пентахлорфенол (ПХФ), триэтилсвинец, триэтилцинк и 2,4-динитрофенол разрывают цепь химических процессов дыхания на стадии реакции окислительного фосфорилирования; лидан, соединения кобальта и селена нарушают процесс расщепления жирных кислот; Хлорорганические пестициды и полихлорированные бифенилы (ПХБФ) вызывают нарушения работы щитовидной железы.
Мутагенное и канцерогенное воздействие.
Такие вещества как ДДТ, ПХБФ и полиароматические углеводороды (ПАУ) потенциально обладают мутагенным и канцерогенным воздействием. Их опасное воздействие на человека и животных проявляется в результате длительного контакта с этими веществами, содержащимися в воздухе и пищевых продуктах. По данным, полученным на основе экспериментов с животными, канцерогенное действие осуществляется в результате двухступенчатого механизма:
4.Воздействие на поведение организмов.
Таблица 5. Примеры инициаторов и промоторов канцерогенеза ( стр. 194).
| Инициаторы | Промоторы | ||
| Химические соединения | Биологические свойства | Химические соединения | Биологические свойства |
| ПАУ (поликонденсированные ароматические углеводороды), нитрозоамины | Канцерогенный | Кротоновое масло | Сам по себе не канцерогенный |
| N-нитрозо-N-нитро-N-метилгуанидин | Эксопозиция перед воздействием промотора | Фенобарбитал | Действие проявляется после появления инициатора |
Диметилнитрозамин Диэтилнитрозамин |
Достаточно однократного введения | ДДТ, ПХБФ ТХДД (тетрахлордибензодиоксин) |
Необходимо длительное воздействие |
| N-нитрозо-N-метилмочевина | Влияние необратимо и аддитивно | Хлороформ | Вначале действие обратимо и не аддитивно |
| Уретан | Не существует пороговой концентрации | Сахарин (под вопросом) | Пороговая концентрация, вероятно зависит от времени воздействия дозы |
| 1,2-Диметилгидразин | Мутагенное действие | Цикламат | Мутагенное действие отсутствует |
Введение вещества Порог воздействия |
|||
| немедленно - несколько суток |
Нарушения поведения (неврологические и эндокринные, химотаксис, фотогеотаксис, равновесие / ориентировка, бегство, мотивация / способность к обучению) |
Биохимические реакции (ферментная и метаболическая активность, синтез аминокислот и стероидных гормонов, мембранные изменения, мутации ДНК) ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾ |
|
|
Физиологические (потребление кислорода, осмотическая и ионная регуляция, переваривание и экскреция пищи, фотосинтез, фиксация азота) |
Морфологические изменения (изменения клеток и тканей, образование опухолей, анатомические изменения) |
||
| часы - недели |
¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾ |
||
| сутки - месяцы | Изменение индивидуального жизненного цикла (эмбриональное развитие, скорость роста, репродукция, способность к регенерации) |
||
| месяцы - годы | Популяционные изменения (снижение числа особей, изменения возрастной структуры, изменение генетического материала) |
||
| месяцы - десятилетия | Экологические последствия (динамические изменения биоценозов / экосистем, их структуры и функции) |
||
Рис. 1. Воздействия на биологические системы по мере их усложнения ( стр. 201).
· “генотоксической инициации”,
· “эпигенетического промотирования”.
Инициаторы в процессе взаимодействия с ДНК вызывают необратимые соматические мутации, причем достаточно очень малой дозы инициатора, предполагают, что для этого воздействия не существует пороговых значений концентрации, ниже которых оно не проявляется.
Направленное уничтожение отдельных видов растений и животных.
Пример : альдегидные, фунгицидные, акарицидные, гербицидные, инсектицидные мероприятия, в особенности в урбанизированных экосистемах
Широко распространившееся уменьшение видового разнообразия организмов.
Пример: использование пестицидов и удобрений в аграрных экосистемах.
Массированные загрязнения.
Пример: загрязнение побережья и экстуарриев рек нефтью при авариях танкеров.
Постоянное загрязнение биотопов
Пример : эвторификация рек и озер в результате попадания в них значительных количеств растворенных и связанных соединений азота и фосфора.
Глубокие изменения биотопа
Пример : засоление пресноводных биотопов; “современное ухудшение состояния лесов.
Полное разрушение экосистемы в результате выпадения целостной интактной структуры (биотопа) и ее функций (биоценоза).
Пример : уничтожение мангровых лесов в результате применения гербицидов в качестве химического оружия во Вьетнамской войне.
Рис.2. Схема возможных последствий воздействия химических продуктов на экосистемы.
Промоторы усиливают действие инициатора, а их собственное воздействие на
организм в течение некоторого времени является обратимым.
Аддитивное воздействие - суммирование (сложение) отдельных воздействий.
В табл.5 приведены некоторые инициаторы и промоторы и их свойства.
Нарушение поведения организмов является следствием суммарного воздействия на биологические и физиологические процессы.
Пример: Было установлено, что для явного изменения поведения, обусловленного воздействием химических препаратов, достаточно значительно меньших концентраций, чем ЛД 50 (летальная доза при смертности 50 %).
Разные организмы обладают различной чувствительностью к химическим веществам, поэтому время проявления тех или иных действий химических веществ для различных биосистем различно (см. Рис. 1).
Влияние на экосистему
Под действием химических веществ изменяются следующие параметры экосистемы:
* плотность популяции;
* доминантная структура;
* видовое разнообразие;
* изобилие биомассы;
* пространственное распределение организмов;
* репродуктивные функции.
Возможные последствия и формы вредного воздействия химических веществ на экосистему можно классифицировать в соответствии с рис. 2 ( стр. 184).
Меры, которые проводятся для минимизации риска использования химических продуктов
Для минимизации риска использования химических продуктов в соответствии с уровнем наших знаний этой проблемы в странах ЕС в 1982 г. Был введен в действие так называемый “Закон о химических продуктах”. В процессе проверки его исполнения в течение нескольких лет проводились мероприятия по оптимизации технологий, биологических и физико-химических испытаний, а также по уточнению терминологии, стандартных веществ и методов отбора проб. Химический закон устанавливает правила допуска на рынок всех новых химических продуктов.
Технические мероприятия, используемые для предотвращения опасности промышленных выбросов
Для сокращения и уменьшения выбросов химических веществ на промышленных предприятиях необходимо проводить следующие меры:
Рассмотрим более подробно два последних пункта.
Борьба с загрязнением воды
Понимание необходимости регулируемого водоснабжения и обезвреживания сточных вод возникло очень давно. Еще в Древнем Риме строили акведуки для снабжения свежей водой и “Cloacamaxima” - канализационную сеть. бассейна отстойника и тем самым предотвращение засорения канализации и образования продуктов гниения (“дортмундские колодцы” и “ эмские колодцы”).
Другим методом обезвреживания сточных вод была их очистка с помощью полей орошения, т. е. спуск сточных вод на специально подготовленные поля. При Однако лишь в середине прошлого столетия начались разработка методов очистки сточных вод и систематическое строительство канализационных сетей в городах.
Сначала были созданы установки механической очистки. Сущность этой очистки заключалась в осаждении находящихся в сточных водах твердых частиц на дно просачивании через песчаный грунт сточные воды отфильтровывались и осветлялись. И только после открытия в 1914 г. Биологического (живого) ила
Таблица 6 . Физико-химическая очистка сточных вод ( стр. 153).
Таблица 7 . Предельные значения концентрации загрязняющих веществ в сточных водах нефтеперегонных заводов, направляемых на биологическую очистку ( стр.144).
Таблица 8 . Усредненные характеристики просачивающихся вод из хранилищ (свалок) городского бытового мусора (через 6-8 лет после закладки на хранение) ( стр.165).
| Значение pH | 6,5 - 9,0 |
| Сухой остаток | 20000 мл / л |
| Нерастворимые вещества | 2000 мг / л |
| Электрическая проводимость (20 о С) | 20000 мкСм / см |
| Неорганические компоненты | |
| Соединения щелочных и щелочноземельных металлов (в расчете на металл) | 8000 мг / л |
| Соединения тяжелых металлов (в расчете на металл) | 10 мг / л |
| Соединения железа (общее Fe) | 1000 мг / л |
| NH 4 | 1000 мг / л |
| SO 2- | 1500 мг / л |
| HCO 3 | 10000 мг / л |
| Органические компоненты | |
| БПК (биохимическое потребление кислорода за 5 суток) | 4000 мг / л |
| ХПК (химическое потребление кислорода) | 6000 мг / л |
| Фенол | 50 мг / л |
| Детергент | 50 мг / л |
| Вещества, экстрагируемые метиленхлоридом | 600 мг / л |
| Органические кислоты отгоняемые водяным паром (в расчете на уксусную кислоту) | 1000 мг / л |
появилась возможность разработки современных технологий очистки сточных вод, включающих в себя возврат (рецикл) биологического ила в новую порцию сточных вод и одновременную аэрацию суспензии. Все методы очистки сточных вод, разработанные в последующие годы и до настоящего времени, не содержат никаких существенно новых решений, а лишь оптимизируют разработанный ранее метод, ограничиваясь различными комбинациями известных стадий технологического процесса. Исключение составляют физико-химические методы очистки, в которых используются физические методы и химические реакции, специально подобранные для удаления веществ, содержащихся в сточных водах (табл. 6).
Сточные воды предприятий (например, нефтеперерабатывающих) вначале подвергаются физико-химической очистке, а затем биологической. Содержание вредных веществ в сточных водах, поступающих на биологическую очистку не должно превышать определенных значений (табл. 7).
Утилизация отходов.
При разработке совместимой с окружающей средой системы переработки отходов ставятся следующие (по порядку важности) главные задачи:
Виды утилизации отходов:
* складирование;
* сжигание;
* компостирование (неприменим для отходов, содержащих токсичные вещества);
* пиролиз.
Таблица 9 . Эмиссия вредных веществ из установок сжигания мусора (мг / л) ( стр.158).
Таблица 10 . Среднее содержание металлов в пылеобразных частицах дыма мусоросжигательной печи (10 проб, среднее содержание пыли в отходящих топочных газах 88 мг / м 3) ( стр.159).
Таблица 11. Различия между термолизом и пиролизом органических отходов ( стр.171).
| Сжигание отходов | Пиролиз отходов |
| Обязательна высокая температура | Достаточно относительно небольшая температура (450 о С) |
| Необходим избыток воздуха (соотв. кислорода) | Отсутствие кислорода (соотв. воздуха) |
| Поступление тепла непосредственно за счет выделяющейся теплоты реакции | Поступление тепла большей частью через теплообменники |
| Окислительные условия, окисляются металлы | Восстановительные условия, металлы не окисляются |
| Основные продукты реакции: CO 2 , H 2 O, зола, шлаки | Основные продукты реакции: Н 2 , С n Н m , СО, твердые углеродные остатки |
| Газообразные вредные вещества: SO2, SO 3 , NO x , HCl, HF, тяжелые металлы, пыль | Газообразные вредные вещества: H 2 S, HCN, NH 3 , HCl, HF, фенолы, смолы, Hg, пыль |
| Большие объемы газа (доля воздуха) | Малые объемы газов |
| Зола спекается в шлак, уход влаги | Отсутствие процессов сплавления и спекания, уход влаги |
| Предварительное измельчение и равномерность дробления не являются необходимыми, но благоприятны | Предварительное измельчение и равномерность дробления необходимы |
| Жидкие и пастообразные отходы, как правило, не подлежат обработке | Жидкие и пастообразные отходы в принципе обрабатываются |
| Экономичность производства достигается при числе жителей около 1 млн | Экономичность производства, вероятно, обеспечивается при числе жителей около миллиона |
Наиболее распространено сейчас складирование отходов. Примерно 2 / 3 всех отходов бытового и производственного происхождения и 90 % инертных отходов складируют в хранилищах - свалках. Такие хранилища занимают большие площади, являются источниками шума, пыли и газов, образующихся в результате химических и анаэробных биологических реакций в толще, а также источниками загрязнения грунтовых вод в результате образования на открытых свалка просачивающихся вод (табл. 8).
Отсюда следует, что складирование отходов не может являться удовлетворительным методом их утилизации, и необходимо использовать другие методы.
В настоящее время сжигается до 50 % всех отходах в развитых странах. Преимущества метода сжигания состоят в существенном уменьшении объема отходов и действенном разрушении горючих материалов, включая органических соединений. Остатки от сжигания - шлаки и зола - составляют лишь 10 % первоначального объема и 30 % от массы сжигаемых материалов. Но при неполном сгорании в окружающую среду могут попадать многочисленные вредные вещества (табл. 9 и 10). Для снижения эмиссии органических веществ необходимо использовать устройства для очистки дымов.
Пиролизом называют разложение химических соединений при высоких температурах в отсутствие кислорода, вследствие чего становится невозможным их горение. В табл. 11 показаны различия в процессах сжигания (термолиза) и пиролиза отходов на основе сравнения этих двух методов. Хотя пиролиз имеет много достоинств, он обладает и существенными недостатками: сточные воды, поступающие из установок для пиролиза, сильно загрязнены органическими веществами) фенолы, хлорированные углеводороды и др.), а из отвалов твердых остатков пиролиза (пиролизного кокса) под действием дождей происходит вымывание вредных веществ; в твердых продуктах пиролиза, кроме того, найдены высокие концентрации поликонденсированных и хлорированных углеводородов. В связи с этим пиролиз нельзя считать экологически безопасным методом переработки отходов.
Человек в процессе своей деятельности производит огромное количество химических веществ, которые негативно воздействуют на окружающую среду. Но в данный момент он не имеет такой технологии, которая бы делала бы деятельность человека абсолютно безотходной.
Заключение
Итак, мною были рассмотрены некоторые аспекты химического загрязнения окружающей среды. Это далеко не все аспекты этой огромной проблемы и только малая часть возможностей решения ее. Чтобы полностью не разрушить место своего обитания и обитания всех остальных форм жизни, человеку необходимо очень бережно относится к окружающей среде. А это значит необходим строгий контроль прямого и косвенного производства химических веществ, всестороннее изучение этой проблемы, объективная оценка влияния химических продуктов на окружающую среду, изыскание и применение методов минимизации вредного воздействия химических веществ на окружающую среду.
Список используемой литературы
1. Экологическая химия: Пер. с нем. / Под ред. Ф. Корте. - М.: Мир, 1996. - 396 с., ил.
2. Экологические проблемы: что происходит, кто виноват и что делать?: Учебное пособие / Под ред. Проф. В. И. Данилова - Даниляна. - М.: Изд-во МНЭПУ, 1997. - 332 с.
3. Небел Б. Наука об окружающей среде: Как устроен мир: В 2-х т. Т. 1,2. Пер. с англ.- М.: Мир, 1993. - с., ил.
4. Ревель П., Ревель Ч. Среда нашего обитания: В 4-х книгах. Кн. 2. Загрязнения воды и воздуха: Пер с англ. - М.: Мир, 1995. - с., ил.
Проблема химического загрязнения планеты – одна из глобальных и актуальных экологических проблем. Экологическая часть химии исследует воздействие веществ на окружающую среду (воздух, воду, твердую кору, живые организмы).
Рассмотрим некоторые из этих проблем:
Кислотные осадки
Парниковый эффект
Общее загрязнение атмосферы
Озоновая дыра
Радиоактивное загрязнение.
Парниковый эффект
Парниковый эффект – процесс в атмосфере, при котором падающий видимый свет пропускается, а инфракрасный — поглощается, что повышает температуру у поверхности Земли и наносит вред всей природе. Загрязнение – избыток углекислого газа.
Это понятие было впервые сформулировано еще в 1863г. Тидаллом. В 1896г. С. Аррениус показал, что углекислый газ повышает температуру атмосферы на 5 0 С. В 70-ые годы 20 века доказано, что и другие газы дают парниковый эффект: углекислый газ — 50-60%, метан — 20%, оксиды азота — 5%.
На поверхность Земли поступает поток видимых лучей, через парниковые газы они проходят не изменяясь, а при встрече с Землей их часть трансформируется в длинноволновые инфракрасные лучи. Эти лучи задерживаются парниковыми газами и тепло остается на Земле.
В 1890г. – средняя температура планеты 14,5 0 С, в 1980 — 15,2 0 С. Опасность в тенденции роста. По прогнозам 2030-50 г. еще вырастет на 1,5-4,5 0 С.
Последствия:
Отрицательные: таяние вечных снегов и подъем уровня океана на 1,5м. затопление наиболее урожайных территорий, неустойчивая погода, ускорение темпов вымирания животных и растений, таяние вечной мерзлоты, что приведет к разрушению зданий, построенных на сваях.
Положительные: теплые зимы в северных областях нашей страны, некоторые преимущества для ведения с/х.
Разрушение озонового слоя
Разрушение озонового слоя – процесс понижения количества озона в атмосфере на высоте примерно 25 км (в стратосфере). Там озон и кислород взаимно переходят друг в друга (3О2↔2О3) под действием ультрафиолетового излучения Солнца и не пропускают это излучение к поверхности Земли, что спасает весь живой мир от исчезновения. Образование «озоновых дыр» вызывается фреонами и нитрозными газами, которые поглощают УФ-излучение вместо озона и нарушают равновесие.
Кислотные осадки
Кислотные дожди – атмосферные осадки, которые содержат кислоты из-за поглощения облаками диоксида серы и оксидов азота. Источник загрязнения – промышленный выброс газов, двигатели сверхзвуковых самолетов. Это приводит к повреждению лиственных растений, коррозии металлов, закислению почв и воды.
Кислотность природных водоемов и атмосферных осадков в норме, если рН 5,6 (из-за растворенного в воде СО 2)
Кислотные осадки –любые осадки кислотность которых выше нормы. Впервые были зарегистрированы в Англии в 1907-1908г. Сейчас бывают осадки с рН 2,2-2,3.
Источники кислотных осадков: кислотные оксиды: SO 2 , NO 2
Механизм образования кислотных осадков: газы+ пары воды образуют растворы кислот с рН< 7
Соединение серы в атмосферу попадают:
а) естественным путем т.е. биологические процессы разрушения, действие анаэробных бактерий заболоченных мест, вулканическая деятельность.
б) антропогенным -59-60% от общего количества выбросов в атмосферу, переработка разных видов топлива, работа предприятий металлургии, цементные работы, производство серной кислоты и др.
2 H 2 S + 3O 2 = 2H 2 O + 2SO 2
Оксиды азота поступают в атмосферу:
а) естественным путем –грозой, или под действием почвенных бактерий;
б) антропогенным — из-за деятельности автотранспорта, теплоэнергетических установок, производства минеральных удобрений, азотной кислоты, нитросоединений, взрывных работ.
2NO + O 2 = 2NO 2
При растворении оксида азота +4 в воде образуются две кислоты — азотная и азотистая, при окислении оксида азота +4 и взаимодействии с водой образуется азотная кислота.
2NO 2 + H 2 O = HNO 3 +HNO 2
4NO 2 + 2H 2 O+O 2 = 4HNO 3
Общее загрязнение атмосферы
Кроме перечисленных оксидов азота и серы в атмосферу выбрасываются еще и другие газы.
Углерод образует два оксида: углекислый и угарный газ.
Угарный газ — яд. Он образуется при неполном сгорании топлива.
Основные поставщики вредных газов — автомобили.
ПДК СО — 9 -10 мкг/м 3
Существует много других видов загрязнения окружающей среды, например сточные воды с токсичными отходами, вещества с высокой стойкостью (пестициды, тяжелые металлы, полиэтилен и т. д.) промышленные дым и пыль, автомобильный транспорт, танкеры с нефтью.
