Загрязнение окружающей среды представляет собой , 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 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.
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.
Существует несколько классификаций загрязнений природы, основанных на их источнике, направленности, других факторах.
Итак, выделяют следующие виды загрязнения окружающей среды:
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.
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 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:
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 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.
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:
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.
Понимают внесение в нее посторонних веществ, не являющихся характерными в обычных условиях, а также превышение нормальной концентрации того или иного химического агента. В настоящее время загрязнение природы является проблемой общемирового масштаба, которую уже много лет и даже десятилетий пытаются решить все развитые страны. К сожалению, постоянное наращивание темпов технического прогресса, переработка полезных ископаемых, сохранившаяся популярность черной металлургии, расширение городов и другие антропогенные факторы только усугубляют негативное влияние человеческой цивилизации на живую природу.
Определение
Виды загрязнений часто подразделяют на несколько групп по типу воздействия: это физическое, биогенное, информационное и многие другие. Но одним из самых опасных и несущих разрушительные последствия видов считается химическое загрязнение окружающей среды. Под таким определением подразумевается любое появление химических веществ в непредназначенных для них областях. Сейчас очевидно, что результаты непосредственного влияния человека на окружающую его среду на протяжении всей его истории носят негативный характер. И на первых строчках в этом списке должно находиться химическое загрязнение природы.
Источники загрязнения окружающей среды
Последствия антропогенного влияния отражаются не только на состоянии естественной среды, но и на нас самих. Часто попадают в организм и накапливаются в нем, становясь причиной возникновения серьезных отравлений, обостряют и усугубляют существующие хронические заболевания. Также было доказано, что длительное химическое воздействие (пусть даже в малой концентрации) оказывает на живых существ опасное мутагенное и канцерогенное воздействие.
Интенсивное токсичное влияние могут оказывать особая опасность состоит в том, что они практически не выводятся из организма. Такие вещества могут накапливаться в которыми затем питаются животные. Ну а на вершине этой цепочки вполне может оказаться человек. Последний, таким образом, рискует подвергнуться максимальным негативным последствиям влияния токсинов на организм.
Другое опасное вещество, вызывающее загрязнение природы, это диоксины, которые в большом количестве образуются в процессе производства продуктов целлюлозной и металлургической промышленности. Сюда же следует добавить машин, действующих на двигателях внутреннего сгорания. Диоксины опасны и для людей, и для животных. Даже в малом количестве они могут вызывать поражение иммунной системы, почек и печени.
В настоящее время не перестают появляться все новые синтетические соединения и вещества. И предугадать разрушительность последствий их влияния на природу практически невозможно. Также нельзя не упомянуть сельскохозяйственную деятельность человека: во многих странах она достигает таких грандиозных объемов, что провоцирует загрязнение природы быстрее, чем все предприятия тяжелой промышленности вместе взятые.
Как оградить окружающую среду от негативного влияния?
К основным мерам борьбы с этими процессами следует причислить следующие: строгий контроль над выработкой отходов и их последующей утилизацией, совершенствование технологий до приближения их к безотходной модели, увеличение общей экономичности производства и его надежности. Огромную роль здесь играют предупреждающие мероприятия, так как в данном случае гораздо легче не допускать возникновения проблемы, чем разбираться с ее последствиями.
Заключение
Очевидно, что еще далеко те времена, когда наше влияние на природу хотя бы перестанет постоянно усугубляться, не говоря о существенном снижении наносимого вреда. Эта проблема должна решаться на самом высоком уровне, усилиями всех жителей Земли, а не отдельных стран. Тем более, что первые шаги к тому уже были сделаны несколько десятилетий назад. Так, в семидесятых годах ученые впервые обнародовали информацию о Выяснилось, что аэрозольные баллоны и кондиционеры являются источником выброса в окружающую среду атомарного хлора. Последний, попадая в атмосферу, вступает в реакцию с озоном и разрушает его. Эта информация подвигла многие страны договориться о взаимном снижении объемов опасного производства.
Загрязнение химическое понимается как изменение естественных химических свойств природной среды, превышающее среднемноголетние колебания количества каких-либо веществ для рассматриваемого периода, а также как проникновение в среду химических веществ, отсутствовавших в данной среде ранее или изменяющих естественную концентрацию до уровня, превышающего обычную норму.
Химическое загрязнение характеризуется высокой токсичностью и повсеместным распространением. Химическими веществами загрязняется атмосферный воздух, воздух рабочей зоны предприятий, природные и сточные воды, осадки, почвы, донные отложения, флора и фауна, пищевое сырье, продукты питания и биосубстраты (кровь, лимфа, слюна, моча, мышечные, костные и другие ткани, выдыхаемый воздух и т.п.), иначе говоря, все, что окружает человека и сам человек.
Общее количество вредных химических веществ включает несколько тысяч наименований. Установлены предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ: в воздухе рабочей зоны - более 1300 наименований; в атмосферном воздухе - более 400 наименований, более 70 комбинаций вредных примесей и, кроме того, установлены ориентировочно безопасные уровни воздействия (ОБУВ) для 537 веществ (ОБУВ устанавливаются веществам, для которых не определены ПДК в атмосферном воздухе).
Для водоемов питьевого и культурно-бытового назначения установлены ПДК более 600 вредных веществ, а для водоемов рыбохозяйственного назначения - около 150 наименований веществ. Предельно допустимые концентрации в почвах установлены для 30 вредных веществ.
Распространенность химических загрязнителей настолько масштабна, что практически нет ни одной отрасли человеческой деятельности, не связанной с образованием и выбросом в окружающую среду вредных химических примесей. Мировое хозяйство ежегодно выбрасывает в атмосферу более 15 млрд. т углекислого газа, 200 млн. т окиси углерода, более 500 млн. т углеводородов, 120 млн. т золы, более 160 млн. т окислов азота и другие вещества. Общий объем выбросов загрязняющих веществ в атмосферу составляет более 19 млрд. т. При этом из всей массы загрязняющих веществ, поступающих в атмосферу из антропогенных источников, 90% составляют газообразные вещества (оксиды серы, азота, углерода, тяжелых и радиоактивных металлов и др.), 10% составляют выбросы твердых и жидких веществ.
Химическое загрязнение воздушной среды представляет наибольшую опасность для человека и природной среды.
Контролируемые токсические вещества в зависимости от степени токсичности делятся на четыре классаопасности : чрезвычайно опасные, высокоопасные, умеренно опасные и малоопасные. Основной характеристикой степени опасности является значение величины зоны острого действия.
Зона острого действия - отношение средней смертельной концентрации вредного вещества к минимальной (пороговой) концентрации, вызывающей изменение биологических показателей на уровне целостного организма.
В 1991 г. сессия Программы ООН по окружающей среде (ЮНЕП) приняла перечень отдельных экологически опасных химических веществ, процессов и явлений, оказывающих глобальное воздействие.
В перечень вошли следующие процессы и явления: подкисление; загрязнение воздуха; эвтрофикация; загрязнение нефтью; загрязнение, вызванное сельскохозяйственной деятельностью; загрязнение в результате воздействия промышленных химических веществ; отходы.
Некоторые химические проблемы, например, связанные с изменением климата и последствиями разрушения озонового слоя, не вошли в перечень, так как особо изучаются силами ЮНЕП и других организаций.
Подкисление ‑ процесс возникновения более кислой среды в одной или более областях биосферы.
Основным антропогенным фактором, обуславливающим подкисление, является выброс в атмосферу окислов серы и азота при сжигании ископаемых видов топлива, плавке богатых серой руд и сжигании биомассы.
Процессы, связанные с образованием кислотных дождей , оказывают воздействие на земные и водные экосистемы, жилые здания, здоровье человека. В почве происходит выщелачивание кальция и магния, сопровождаемое активацией ионов алюминия, марганца и др. металлов. Выщелоченные продукты поступают из пораженных почв в водные экосистемы, подкисляя их. Яркий пример подкисления - сокращение площади лесов. В экосистемах пресной воды существует связь между низким показателем рН и исчезновением рыб в озерах и гибелью речных рыб.
Загрязнение воздуха - является результатом наличия в помещении или за его пределами одного или более загрязняющих веществ в виде газа, аэрозоля или взвешенных частиц, которые наносят вред человеку, растениям, животным, имуществу или мешают нормальным условиям жизни.
Увеличение объема сжигаемого ископаемого топлива, урбанизация и активное использование транспорта сопровождаются увеличением выбросов загрязняющих веществ. Некоторые загрязнители переносятся на большие расстояния, поражая большое количество людей и сред обитания.
Сжигание ископаемых видов топлива приводит к образованию окислов углерода, серы, азота, органических соединений, а также взвешенных веществ (летучей золы, сажи).
Промышленные процессы и сельскохозяйственные работы также приводят к увеличению выбросов загрязняющих веществ. Особую озабоченность вызывают выбросы от сжигания отходов, а также выбросы побочных металлов в металлургической промышленности и фтора при производстве алюминия и кирпича.
Транспортные средства на бензиновом топливе являются главным источником окиси углерода, окислов азота, летучих органических соединений и свинца.
Транспортные средства на дизельном топливе приводят к загрязнению углеродистыми частицами и ПАУ.
Воздействие оксида углерода может вызывать сердечно-сосудистые нарушения и отклонения в деятельности нервной системы. Двуокись азота с озоном создает синергический эффект. Озон сказывается на работе легких, дыхательных путей, на снижении защитных функций организма, особенно при воспалительных процессах.
Фотохимические окислители и отдельные летучие органические соединения (например, толуол) вызывают раздражения глаз, слизистой оболочки, обусловливают нарушения центральной нервной системы. Двуокись углерода вызывает парниковый эффект и приводит к повышению средней глобальной температуры.
Двуокись серы, окислы азота, озон оказывают прямое воздействие на развитие растений различными путями. Это выражается в уменьшении первичной продуктивности экосистемы суши и в сокращении производства биомассы. Выбросы фтора наносят ущерб лесам, сельскохозяйственным растениям и пастбищным животным.
Двуокись серы и другие кислые газы вызывают коррозию металлов, разрушают поверхность камня и стекла, обесцвечивают бумагу, ткани и окисляют резину.
Эвтрофикация - является биологическим следствием роста концентраций неорганических питательных элементов растений и может протекать как в экосистемах суши, так и в водных экосистемах. Термин эвтрофикация определяется как чрезмерное удобрение озер, водоемов, равнинных рек и отдельных областей морских прибрежных вод питательными веществами (главным образом фосфорными и азотными соединениями), в результате чего происходит вредный рост материала водных растений. Это проявляется в ухудшении качества воды, приводит к расщеплению кислорода, уменьшению прозрачности воды, сокращению рыболовства, возможной гибели рыб, засорению водных путей и токсичным последствиям для людей и животных. Процессу эвтрофикации подвержено 30 - 40% озер и водоемов на планете.
Загрязнение нефтью воды и суши приобрело исключительные масштабы. В море ежегодно попадает около 3,2 млн. метрических тонн нефти. На суше и в пресной воде нефтяное загрязнение образуется за счет утечек и разливов на судах, нефтепроводах, нефтехранилищах, береговых сооружениях и грунтовых стоков. После попадания углеводородов в воду и почву они постепенно разлагаются бактериями.
Нефтепродукты губительно действуют на живые организмы. Наиболее чувствительны к воздействию углеводородов молодые организмы, при этом ракообразные уязвимы больше, чем рыбы. Из естественных экосистем наиболее уязвимы болота и мангровые леса. Воздействие на человека с мутагенными и канцерогенными последствиями проявляется на уровне популяции и сообщества.
Предотвращение глобального загрязнения нефтью и нефтепродуктами становится приоритетной задачей в глобальном масштабе.
Загрязнение, вызванное сельскохозяйственной деятельностью , является следствием интенсификации сельского хозяйства. Изменение системы землепользования является одним из основных источников активизации химических веществ, в частности, в результате эрозии.
Загрязнение, вызываемое сельскохозяйственной деятельностью, может оказать воздействие на воздух, воду и почвы. Минеральные и органические удобрения, пищевые добавки, превышающие возможность усвоения их сельскохозяйственными культурами, становятся источниками загрязнения окружающей среды. Высокий уровень загрязнений на местах зачастую является результатом сброса отходов ((солома, листья, корни и др.), сжигания их или компостирования.
Другой источник загрязнения - сброс отходов животноводства в поверхностные воды и на почву. Разбрасывание животных отходов по поверхности земли может привести к значительным выбросам аммиака, что, в свою очередь, приводит к подкислению почв и выделению окислов азота. Интенсивное применение минеральных удобрений вызывает увеличение выбросов в атмосферу NO X , получающихся в результате микробных реакций аммиака, нитратов и азота. Одновременно происходит увеличение выбросов метана.
В результате горения дерева в составе лесной биомассы увеличивается количество углекислого газа в атмосфере. Обезлесенная местность подвергается водной эрозии, в результате которой загрязняются реки, озера, водоемы.
Грамотное ведение сельскохозяйственного производства представляется одним из действенных путей снижения загрязнений окружающей среды.
Загрязнение, вызываемое химическими веществами, используемыми в промышленности, - образуется при попадании в окружающую среду цветных металлов, полигалоидированных органических соединений, растворителей и детергентов. К наиболее важным химическим загрязнителям относятся (по группе цветных металлов): кадмий, ртуть, свинец, мышьяк.
Отходы - материалы, которые больше не требуются человеку или промышленности. В настоящее время происходит увеличение объема и умножение структуры отходов, а также увеличение объема мусора (выбрасываемые предметы) на суше и воде.
Существуют три пути удаления отходов: химическая обработка, захоронение и сжигание. При этом продукты выщелачивания в местах захоронения и стоки с участков поверхности, покрытых сельскохозяйственными отходами, осадки сточных вод могут вызывать серьезное загрязнение воды, усиливая эвтрофикацию и разрушение кислорода в реках.
Наша планета состоит из химических элементов. Это в основном железо, кислород, кремний, магний, сера, никель, кальций и алюминий. Живые организмы, существующие на Земле, также состоят из химических элементов, органических и неорганических. В основном это вода, то есть кислород и водород. Еще в составе живых существ есть сера, азот, фосфор, углерод и так далее. Из химических веществ и соединений состоят выделения живых существ, а также их останки. Все сферы планеты – вода, воздух, почва, — это комплексы химических веществ. Вся живая и неживая природа взаимодействует между собой, результатом чего является, в том числе и загрязнение. Но если все состоит из химических элементов, то обмениваться и загрязнять друг друга они могут также химическими элементами. Значит, химическое загрязнение окружающей среды является единственным видом загрязнения? До недавнего времени это было так. Существовала только химия окружающей среды и живых организмов. Но достижения науки и внедрение их в производство, создали иные, кроме химических формы и виды загрязнений. Теперь мы уже говорим об энергетическом, радиационном, шумовом и так далее. Кроме того, в настоящее время химия окружающей среды стала дополняться веществами и соединениями, которые ранее в природе не встречались и созданы человеком в процессе производства, то есть искусственным путем. Эти вещества получили название ксенобиотики. Природа неспособна их переработать. Они не попадают в пищевые цепи и накапливаются в окружающей среде и организмах.
Химическое загрязнение по-прежнему остается и является основным.
А возможно ли загрязнение, если состав вещества и его загрязнителя однотипен? Возможно, потому что загрязнение возникает тогда, когда увеличивается концентрация тех или иных элементов в определенном месте или среде.
Таким образом, химическое загрязнение окружающей среды, это дополнительное привнесение в природу, включая ее растительный и животный мир, химических элементов природного и искусственного происхождения. Источниками загрязнения являются все процессы, происходящие на Земле как природные, так и производимые человеком. Основной характеристикой загрязнений можно считать степень их воздействия на живую и неживую природу. Последствия загрязнений могут быть: устраняемые и нет, локальные и глобальные, разовые и систематические и так далее.
Все более усиливающееся антропогенное влияния на природу и нарастающие масштабы ее загрязнения, дали толчок созданию раздела химии, получившего название «Химия окружающей среды». Здесь изучаются процессы и превращения, происходящие в почве, гидро- и атмосфере, исследуются природные соединения, их происхождение. То есть сферой этого раздела научной деятельности являются химические процессы в биосфере, миграция элементов и соединений по природным цепям.
В свою очередь, химия окружающей среды имеет свои подразделы. Один изучает процессы, происходящие в литосфере, другой – в атмосфере, третий – в гидросфере. Кроме того, есть отделы, изучающие загрязняющие вещества, природного и антропогенного происхождения, их источники, преобразования, движение и так далее. В настоящее время создано еще отделение – экологическое, сфера исследований которого, очень близка и иногда отождествляется с общим направлением.
Химия окружающей среды разрабатывает методы и средства защиты природы и ищет способы совершенствования существующих систем очистки и утилизации. Эта отрасль химии тесно связана с таким областями научных исследований, как экология, геология и так далее.
Можно предположить, что самым крупным источником загрязнения природы является химическая промышленность. Но это не совсем так. По сравнению с другими отраслями промышленного производства, или транспортом, предприятия этой отрасли выбрасывают существенно меньшее по количеству загрязняющих веществ. Однако состав этих веществ содержит значительно больше различных химических элементов и соединений. Это органические растворители, амины, альдегиды, хлор, оксиды и многое другое. Именно на химических предприятиях синтезировали ксенобиотики. То есть эта промышленность и своим производством загрязняет природу и выпускает продукцию, которая является самостоятельным источником загрязнения. То есть для окружающей среды источники химического загрязнения и производство, и продукция, и результаты ее использования.
Химическая наука и промышленность, ключевые отрасли человеческой деятельности. В них исследуются, разрабатываются, а затем производятся и применяются вещества и соединения, служащие основой строения всего на Земле, в том числе и ее самой. Результаты этих видов деятельности имеют реальную возможность повлиять на структуру живого и неживого вещества, на стабильность существования биосферы, на существование жизни на планете.
Химическое загрязнение окружающей среды, также как и соответствующее отделение науки, условно разделяется на три вида. Каждый вид соответствует слою в биосфере Земли. Это химические загрязнения: литосферы, атмосферы и гидросферы.
Атмосфера. Основными источниками загрязнения воздуха являются: промышленность, транспорт и тепловые станции, в том числе бытовые котельные. В промышленном производстве по выбросам в атмосферу загрязняющих веществ лидируют металлургические комбинаты, предприятия химии и заводы по производству цемента. Вещества загрязняют воздух как при первичном попадании в него, так и производными соединениями, образующиеся в самой атмосфере.
Гидросфера. Основными источниками загрязнения водного бассейна Земли являются сбросы промышленных предприятий, коммунально-бытовой сферы, аварии и сбросы судов, стоки с сельскохозяйственных земель и так далее. Загрязнителями являются как органические, так и неорганические вещества. К основным относятся: соединения мышьяка, свинца, ртути, неорганические кислоты и углеводороды в разных видах и формах. Токсичные тяжелые металлы не разлагаются и накапливаются в организмах, живущих в воде. Нефть и нефтепродукты загрязняют воду и механически и химически. Разливаясь тонкой пленкой по поверхности воды, они уменьшают количество света и кислорода в воде. В результате чего замедляется процесс фотосинтеза, а ускоряется гниения.
Литосфера. Основные источники загрязнения почвы – это бытовой сектор, промышленные предприятия, транспорт, теплоэнергетика и сельское хозяйство. В результате их деятельности в землю попадают тяжелые металлы, пестициды, нефтепродукты, кислотные соединения и тому подобное. Изменение химического и физического состава почв, а также их структуры ведет к потере ими продуктивности, эрозии, разрушению и выветриванию.
Химия окружающей среды имеет сведения более чем о 5 млн. видах соединений, а их число постоянно растет, которые тем или иным способом «путешествуют» по биосфере. В производственной деятельности участвует более 60 тысяч таких соединений.
Основные загрязняющие вещества и элементы
Химия окружающей среды рассматривает следующие элементы и соединения в качестве основных загрязнителей природы.
Оксид углерода – это газ без цвета и запаха. Активное соединение, вступающее в реакцию с веществами, входящими в состав атмосферы. Оно лежит в основе образования «парникового эффекта». Токсично и это свойство вырастает при наличии в воздухе азота.
Сернистый и серный ангидрид увеличивают кислотность почвы. Что приводит к потере ее плодородности.
Сероводород. Газ без цвета. Различим по яркому запаху тухлых яиц. Он восстановитель и на воздухе окисляется. Воспламеняется при температуре 225 0 С. Это сопутствующий газ на месторождениях углеводородов. Он присутствует в вулканических газах, в минеральных источниках, залегает на глубинах более 200 метров в Черном море. В природе источник его появления – разложение белковых веществ. В промышленном производстве он появляется при очистке нефти и газа. применяется для получения серы и серной кислоты, различных серных соединений, тяжелой воды, в медицине. Сероводород токсичен. Он воздействует на слизистые оболочки и органы дыхания. Если для большинства живых организмов, он является отравляющим веществом, то для некоторых микроорганизмов и бактерий – среда обитания.
Оксиды азота. Это ядовитый газ, не имеющий цвета и запаха. Их опасность вырастает в городах, где они смешиваются с углеродом и образуют фотохимических смог. Это газ негативно действует на дыхательные пути человека и может привести к отеку легких. Он же, вместе с оксидом серы, источник кислотных дождей.
Двуокись серы. Газ с острым запахом, не имеющий цвета. Воздействует на слизистую оболочку глаз и органы дыхания.
Негативное влияние на природу вызывает повышенное содержание соединений фтора, свинца и хлора, углеводороды и их пары, альдегиды и многое другое.
Вещества призванные и созданные для увеличения плодородия земель и продуктивности сельскохозяйственных культур, в конечном итоге приводят к деградации почв. Низкая степень их усвоения в местах применения, дает им возможность распространяться на значительные расстояния и «кормить» совсем не те растения, для которых предназначены. Основной средой их перемещения является вода. Соответственно в ней же и наблюдается значительный рост зеленой массы. Водные объекты зарастают и исчезают.
Такой комплексный негативный эффект имеют практически все «химические» загрязнители природной среды.
До настоящего времени ксенобиотики или искусственно синтезированные вещества относят к отдельной категории загрязняющих веществ. Они не попадают в привычный для пищевых цепей кругооборот. Нет и эффективных способов их переработки искусственным способом. Ксенобиотики накапливаются в почве, воде, воздухе, живых организмах. Они мигрируют из организма в организм. Чем закончится это накопление и какова его критическая масса?
Итогом воздействия человека на окружающую среду, а именно его деятельность породила, казалось бы, невозможное, загрязнение природы тем, из чего она состоит, является изменение ее коренного, глубинного состава и структуры. Концентрация одних химических элементов и уменьшение объемов других, порождает неизученные и непредсказуемые, с точки зрения последствий, эффекты в биосфере.
Химическое загрязнение среды промышленностью
План:
1. Вступление
2. Химическое загрязнение атмосферы
а) Основные загрязняющие вещества
б) Аэрозольное загрязнение
в) Фотохимический туман (смог)
г) Контроль за выбросами загрязнений
в атмосферу (ПДК)
3. Химическое загрязнение природных вод
а) Неорганическое загрязнение
б) Органическое загрязнение
4. Загрязнение Мирового океана
а) Нефть
б) Пестициды
в) СПАВ
г) Канцерогены
д) Тяжелые металлы
е) Сброс отходов в море (дампинг)
ж) Тепловое загрязнение
5. Загрязнение почвы
а) Пестициды, как загрязняющий фактор
б) Кислотные дожди
6. Заключение
1. Вступление
На всех стадиях своего развития человек был
тесно связан с окружающим миром. Но с тех пор как
появилось высокоиндустриальное общество,
опасное вмешательство человека в природу резко
усилилось, расширился объём этого вмешательства,
оно стало многообразнее и сейчас грозит стать
глобальной опасностью для человечества. Расход
невозобновимых видов сырья повышается, все
больше пахотных земель выбывает из экономики,
так на них строятся города и заводы. Человеку
приходится все больше вмешиваться в хозяйство
биосферы - той части нашей планеты, в которой
существует жизнь. Биосфера Земли в настоящее
время подвергается нарастающему антропогенному
воздействию. При этом можно выделить несколько
наиболее существенных процессов, любой из
которых не улучшает экологическую ситуацию на
планете.
Наиболее масштабным и значительным является
химическое загрязнение среды несвойственными ей
веществами химической природы. Среди них -
газообразные и аэрозольные загрязнители
промышленно-бытового происхождения.
Прогрессирует и накопление углекислого газа в
атмосфере. Дальнейшее развитие этого процесса
будет усиливать нежелательную тенденцию в
сторону повышения среднегодовой температуры на
планете. Вызывает тревогу у экологов и
продолжающееся загрязнение Мирового океана
нефтью и нефтепродуктами, достигшее уже 1/5 его
общей поверхности. Нефтяное загрязнение таких
размеров может вызвать существенные нарушения
газо- и водообмена между гидросферой и
атмосферой. Не вызывает сомнений и значение
химического загрязнения почвы пестицидами и ее
повышенная кислотность, ведущая к распаду
экосистемы. В целом все рассмотренные факторы,
которым можно приписать загрязняющий эффект,
оказывают заметное влияние на процессы,
происходящие в биосфере.
2. Химическое загрязнение биосферы.
Свой реферат я начну с обзора тех факторов,
которые приводят к ухудшению состояния одной из
важнейших составляющих биосферы - атмосферы.
Человек загрязняет атмосферу уже тысячелетиями,
однако последствия употребления огня, которым он
пользовался весь этот период, были
незначительны. Приходилось мириться с тем, что
дым мешал дыханию и что сажа ложилась черным
покровом на потолке и стенах жилища. Получаемое
тепло было для человека важнее, чем чистый воздух
и незаконченные стены пещеры. Это начальное
загрязнение воздуха не представляло проблемы,
ибо люди обитали тогда небольшими группами,
занимая неизмерно обширную нетронутую природную
среду. И даже значительное сосредоточение людей
на сравнительно небольшой территории, как это
было в классической древности, не сопровождалось
еще серьезными последствиями.
Так было вплоть до начала девятнадцатого века.
Лишь за последние сто лет развитие
промышленности "одарило" нас такими
производственными процессами, последствия
которых вначале человек еще не мог себе
представить. Возникли города-миллионеры, рост
которых остановить нельзя. Все это результат
великих изобретений и завоеваний человека.
Основные загрязняющие вещества.
В основном существуют три основных
источника загрязнения атмосферы:
промышленность, бытовые котельные, транспорт.
Доля каждого из этих источников в общем
загрязнении воздуха сильно различается в
зависимости от места. Сейчас общепризнанно, что
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. Атмосферные загрязнители
разделяют на первичные, поступающие
непосредственно в атмосферу, и вторичные,
являющиеся результатом превращения последних.
Так, поступающий в атмосферу сернистый газ
окисляется до серного ангидрида, который
взаимодействует с парами воды и образует
капельки серной кислоты. При взаимодействии
серного ангидрида с аммиаком образуются
кристаллы сульфата аммония. Подобным образом, в
результате химических, фотохимических,
физико-химических реакций между загрязняющими
веществами и компонентами атмосферы, образуются
другие вторичные признаки. 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 1250 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 серусодержащего топлива или переработки сернистых руд (до 170 млн.т. в год). Часть соединений серы выделяется при горении органических остатков в горнорудных отвалах. Только в США общее количество выброшенного в атмосферу сернистого ангидрида составило 65 % от общемирового выброса.
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 11 км. от таких предприятий, обычно бывают густо усеяны мелкими некротическими пятнами, образовавшихся в местах оседания капель серной кислоты. Пирометаллургические предприятия цветной и черной металлургии, а также ТЭС ежегодно выбрасывают в атмосферу десятки миллионов тонн серного ангидрида.
Г) Сероводород и сероуглерод. Поступают в атмосферу раздельно или вместе в другими соединениями серы. 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. Так, в расчете на 1 т. передельного чугуна выделяется кроме 12,7 кг. сернистого газа и 14,5 кг пылевых частиц, определяющих количество соединений мышьяка, фосфора, сурьмы, свинца, паров ртути и редких металлов, смоляных веществ и цианистого водорода.
Аэрозольное загрязнение атмосферы.
Аэрозоли - это твердые или жидкие частицы,
находящиеся во взвешенном состоянии в воздухе.
Твердые компоненты аэрозолей в ряде случаев
особенно опасны для организмов, а у людей
вызывают специфические заболевания. В атмосфере
аэрозольные загрязнения воспринимаются в виде
дыма, тумана, мглы или дымки. Значительная часть
аэрозолей образуется в атмосфере при
взаимодействии твердых и жидких частиц между
собой или с водяным паром. Средний размер
аэрозольных частиц составляет 1-5 мкм. В атмосферу
Земли ежегодно поступает около 1 куб.км.
пылевидных частиц искусственного происхождения.
Большое количество пылевых частиц образуется
также в ходе производственной деятельности
людей. Сведения о некоторых источниках
техногенной пыли приведены ниже:
Основными источниками искусственных
аэрозольных загрязнений воздуха являются ТЭС,
которые потребляют уголь высокой зольности,
обогатительные фабрики, металлургические,
цементные, магнезитовые и сажевые заводы.
Аэрозольные частицы от этих источников
отличаются большим разнообразием химического
состава. Чаще всего в их составе обнаруживаются
соединения кремния, кальция и углерода, реже -
оксиды металлов: железа, магния, марганца, цинка,
меди, никеля, свинца, сурьмы, висмута, селена,
мышьяка, бериллия, кадмия, хрома, кобальта,
молибдена, а также асбест. Еще большее
разнообразие свойственно органической пыли,
включающей алифатические и ароматические
углеводороды, соли кислот. Она образуется при
сжигании остаточных нефтепродуктов, в процессе
пиролиза на нефтеперерабатывающих,
нефтехимических и других подобных предприятиях.
Постоянными источниками аэрозольного
загрязнения являются промышленные отвалы -
искусственные насыпи из переотложенного
материала, преимущественно вскрышных пород,
образуемых при добыче полезных ископаемых или же
из отходов предприятий перерабатывающей
промышленности, ТЭС. Источником пыли и ядовитых
газов служат массовые взрывные работы. Так, в
результате одного среднего по массе взрыва (250-300
тонн взрывчатых веществ) в атмосферу
выбрасывается около 2 тыс.куб.м. условного оксида
углерода и более 150 т. пыли. Производство цемента
и других строительных материалов также является
источником загрязнения атмосферы пылью.
Основные технологические процессы этих
производств - измельчение и химическая обработка
шихт, полуфабрикатов и получаемых продуктов в
потоках горячих газов всегда сопровождается
выбросами пыли и других вредных веществ в
атмосферу. К атмосферным загрязнителям
относятся углеводороды - насыщенные и
ненасыщенные, включающие от 1 до 13 атомов
углерода. Они подвергаются различным
превращениям, окислению, полимеризации,
взаимодействуя с другими атмосферными
загрязнителями после возбуждения солнечной
радиацией. В результате этих реакций образуются
перекисные соединения, свободные радикалы,
соединения углеводородов с оксидами азота и серы
часто в виде аэрозольных частиц. При некоторых
погодных условиях могут образовываться особо
большие скопления вредных газообразных и
аэрозольных примесей в приземном слое воздуха.
Обычно это происходит в тех случаях, когда в слое
воздуха непосредственно над источниками
газопылевой эмиссии существует инверсия -
расположения слоя более холодного воздуха под
теплым, что препятствует воздушным массам и
задерживает перенос примесей вверх. В результате
вредные выбросы сосредотачиваются под слоем
инверсии, содержание их у земли резко возрастает,
что становится одной из причин образования ранее
неизвестного в природе фотохимического тумана.
Фотохимический туман (смог).
Фотохимический туман представляет собой
многокомпонентную смесь газов и аэрозольных
частиц первичного и вторичного происхождения. В
состав основных компонентов смога входят озон,
оксиды азота и серы, многочисленные органические
соединения перекисной природы, называемые в
совокупности фотооксидантами. Фотохимический
смог возникает в результате фотохимических
реакций при определенных условиях: наличии в
атмосфере высокой концентрации оксидов азота,
углеводородов и других загрязнителей,
интенсивной солнечной радиации и безветрия или
очень слабого обмена воздуха в приземном слое
при мощной и в течение не менее суток повышенной
инверсии. Устойчивая безветренная погода, обычно
сопровождающаяся инверсиями, необходима для
создания высокой концентрации реагирующих
веществ.
Такие условия создаются чаще в июне-сентябре и
реже зимой. При продолжительной ясной погоде
солнечная радиация вызывает расщепление молекул
диоксида азота с образованием оксида азота и
атомарного кислорода. Атомарный кислород с
молекулярным кислородом дают озон. Казалось бы,
последний, окисляя оксид азота, должен
сновапревращаться в молекулярный кислород, а
оксид азота - в диоксид. Но этого не происходит.
Оксид азота вступает в реакции с олефинами
выхлопных газов, которые при этом расщепляются
по двойной связи и образуют осколки молекул и
избыток озона. В результате продолжащейся
диссоциации новые массы диоксида азота
расщеппляются и дают дополнительные количества
озона. Возникает циклическая реакция, в итоге
которой в атмосфере постепенно накапливается
озон. Этот процесс в ночное время прекращается. В
свою очередь озон вступает в реакцию с олефинами.
В атмосфере концентрируются различные перекиси,
которые в сумме и образуют характерные для
фотохимического тумана оксиданты. Последние
являются источником так называемых свободных
радикалов, отличающихся особой реакционной
спосбностью. Такие смоги - нередкое явление над
Лондоном, Парижем, Лос-Анджелесом, Нью-Йорком и
другими городами Европы и Америки. По своему
физиологическому воздействию на организм
человека они крайне опасны для дыхательной и
кровеносной системы и часто бывают причиной
преждевременной смерти городских жителей с
ослабленным здоровьем.
Проблема контролирования выброса в
атмосферу загрязняющих веществ промышленными
предприятиями (ПДК).
Приоритет в области разработки предельно
допустимых концентраций в воздухе принадлежит
СССР. ПДК - такие концентрации, которые на
человека и его потомство прямого или косвенного
воздействия, не ухудшают их работоспособности,
самочувствия, а также санитарно-бытовых условий
жизни людей.
Обобщение всей информации по ПДК, получаемой
всеми ведомствами, осуществляется в ГГО (Главной
Геофизической Обсерватории. Чтобы по
результатам наблюдений определить значения
воздуха, измеренные значения концентраций
сравнивают с максимальной разовой предельно
допустимой концентрацией и определяют число
случаев, когда были превышены ПДК, а также во
сколько раз наибольшее значение было выше ПДК.
Среднее значение концентрации за месяц или за
год сравнивается с ПДК длительного действия -
среднеустойчивой ПДК. Состояние загрязнение
воздуха несколькими веществами, наблюдаемые в
атмосфере города, оценивается с помощью
комплексного показателя - индекса загрязнения
атмосферы (ИЗА). Для этого нормированные на
соответствующее значения ПДК и средние
концентрации различных веществ с помощью
несложных расчетов приводят к величине
концентраций сернистого ангидрида, а затем
суммируют. Максимальные разовые концентрации
основных загрязняющих веществ были наибольшими
в Норильске (оксилы азота и серы), Фрунзе (пыль),
Омске (угарный газ). Степень загрязнения воздуха
основными загрязняющими веществами находится в
прямой зависимости от промышленного развития
города. Наибольшие максимальные концентрации
характерны для городов с численностью населения
более 500 тыс. жителей. Загрязнение воздуха
специфическими веществами зависит от вида
промышленности, развитой в городе. Если в крупном
городе размещены предприятия нескольких
отраслей промышленности, то создается очень
высокий уровень загрязнения воздуха, однако
проблема снижения выбросов многих специфических
веществ до сих пор остается нерешенной.
3. Химическое загрязнение природных вод
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 вода 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, поверхностноактивные вещества,
пестициды).
Неорганическое загрязнение.
Основными неорганическими (минеральными)
загрязнителями пресных и морских вод являются
разнообразные химические соединения, токсичные
для обитателей водной среды. 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:
| 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 | - | ++ | + | +++ |
Примечание: степень токсичности: - - отсутствует, + - очень слабая, ++ - слабая, +++ - сильная, ++++ - очень сильная
Кроме перечисленных в таблице веществ, к опасным заразителям водной среды можно отнести неорганические кислоты и основания, обуславливающие широкий диапозон рН промышленных стоков (1,0 - 11,0) и способных изменять рН водной среды до значений 5,0 или выше 8,0 , тогда как рыба в пресной и морской воде может существовать только в интервале рН 5,0 - 8,5. Среди основных источников загрязнения гидросферы минеральными веществами и биогенными элементами следует упомянуть предприятия пищевой промышленности и сельское хозяйство. С орошаемых земель ежегодно вымывается около 6 млн.т. солей. К 2000 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 не только минеральные, биогенные элементы, но и органические остатки. Вынос в океан органического вещества оценивается в 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 привогдят к загрязнению всей воды в реке. Наличие суспензий затрудняют также проникновение света в глубь воды и замедляет процессы фотосинтеза. Одним из основных санитарных требований, предъявляемых к качеству воды, является содержание в ней необходимого количества кислорода. Вредное действие оказывают все загрязнения, которые так или иначе содействуют снижению содержания кислорода в воде. Поверхностно активные вещества - жиры, масла, смазочные материалы - образуют на поверхности воды пленку, которая препятствует газообмену между водой и атмосферой, что снижает степень насыщенности воды кислородом. Значительный объем органических веществ, большинство из которых не свойственно природным водам, сбрасывается в реки вместе с промышленными и бытовыми стоками. Нарастающее загрязнение водоемов и водостоков наблюдается во всех промышленных странах. Информация о содержании некоторых органических веществ в промышленных сточных водах предоставлена ниже:
В связи с быстрыми темпами урбанизации и
несколько замедленным строительством очистных
сооружений или их неудовлетворительной
эксплуатацией водные бассейны и почва
загрязняются бытовыми отходами. Особенно
ощутимо загрязнение в водоемах с замедленным
течением или непроточных (водохранилища, озера).
Разлагаясь в водной среде, органические отходы
могут стать средой для патогенных организмов.
Вода, загрязненная органическими отходами,
становится практически непригодной для питья и
других надобностей. Бытовые отходы опасны не
только тем, что являются источником некоторых
болезней человека (брюшной тиф, дизентерия,
холера), но и тем, что требуют для своего
разложения много кислорода. Если бытовые сточные
воды поступают в водоем в очень больших
количествах, то содержание растворимого
кислорода может понизится ниже уровня,
необходимого для жизни морских и пресноводных
организмов.
4. Проблема загрязнения Мирового океана
(на примере ряда органических соединений).
Нефть и нефтепродукты.
Нефть представляет собой вязкую маслянистую
жидкость, имеющую темно-коричневый цвет и
обладающую слабой флуорисценцией. Нефть состоит
преимущественно из насыщенных алифвтических и
гидроароматических углеводородов. Основные
компоненты нефти - углеводороды (до 98%) -
подразделяются на 4 класса:
А) Парафины (алкены) - (до 90% от общего состава) - устойчивые вещества, молекулы которых выражены прямой и разветвленной цепью атомов углерода. Легкие парафины обладают максимальной летучестью и растворимостью в воде.
Б) Циклопарафины - (30 - 60% от общего состава) - насыщенные циклические соединения с 5-6 атомами углерода в кольце. 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 с одним или двумя атомами водорода у каждого атома углерода в молекуле, имеющей прямую или разветвленную цепь.
Нефть и нефтепродукты являются наиболее
распространенными загрязняющими веществами в
Мировом океане. К началу 80-ых годов в океан
ежегодно поступало около 6 млн.т. нефти, что
составляло 0,23% мировой добычи. Наибольшие потери
нефти связаны с ее транспортировкой из районов
добычи. Аварийные ситуации, слив за борт
танкерами промывочных и балластных вод, - все это
обуславливает присутствие постоянных полей
загрязнения на трассах морских путей. В период за
1962-79 годы в результате аварий в морскую среду
поступило около 2 млн. т. нефти. За последние 30 лет,
начиная с 1964 года, пробурено около 2000 скважин в
Мировом океане, из них только в Северном море 1000 и
350 промышленных скважин оборудовано. Из-за
незначительных утечек ежегодно теряется 0,1 млн.т.
нефти. 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. Попадая в морскую среду,
нефть сначала растекается в виде пленки, образуя
слои различной мощности. По цвету пленки можно
определить ее толщину:
| Внешний вид | Толщина, мкм | Количество нефти, л/ кв.км |
| Едва заметна | 0,038 | 44 |
| Серебристый отблеск | 0,076 | 88 |
| Следы окраски | 0,152 | 176 |
| Ярко окрашенные разводы | 0,305 | 352 |
| Тускло окрашенные | 1,016 | 1170 |
| Темно окрашенные | 2,032 | 2310 |
Нефтяная пленка изменяет состав спектра и
интенсивность проникновения в воду света.
Пропускание света тонкими пленками сырой нефти
составляет 1-10% (280 нм), 60-70% (400нм).
Пленка толщиной 30-40 мкм полностью полностью
поглощает инфракрасное излучение. Смешиваясь с
водой, нефть образует эмульсию двух типов: прямую
- "нефть в воде"- и обратную - "вода в
нефти". Прямые эмульсии, составленные
капельками нефти диаметром до 0,5 мкм, менее
устойчивы и характерны для нефтей, содержащих
поверхностно-активные вещества. При удалении
летучих фракций, нефть образует вязкие обратные
эмульсии, которые могут сохраняться на
поверхности, переноситься течением,
выбрасываться на берег и оседать на дно.
Пестициды
.
Пестициды составляют группу искусственно
созданных веществ, используемых для борьбы с
вредителями и болезнями растений. Пестициды
делятся на следующие группы: инсектициды - для
борьбы с вредными насекомыми, фунгициды и
бактерициды - для борьбы с бактериальными
болезнями растений, гербициды - против сорных
растений. Установлено, что пестициды уничтожая
вредителей, наносят вред многим полезным
организмам и подрывают здоровье биоценозов. В
сельском хозяйстве давно уже стоит проблема
перехода от химических (загрязняющих среду) к
биологическим (экологически чистым) методам
борьбы с вредителями. В настоящее время более 5
млн.т. пестицидов поступает на мировой рынок.
Около 1,5 млн.т. этих веществ уже вошло в состав
наземных и морских экосистем золовым и водным
путем. Промышленное производство пестицидов
сопровождается появлением большого количества
побочных продуктов, загрязняющих сточные воды. В
водной среде чаще других встречаются
представители инсектицидов, фунгецидов и
гербицидов. Синтезированные инсектициды делятся
на три основных группы: хлороорганические,
фосфороорганические и карбонаты.
Хлороорганические инсектициды получаются путем
хлороирования ароматических и
гетероциклических жидких углеводородов. К ним
относятся ДДТ и его производные, в молекулах
которых устойчивость алифатических и
ароматических групп в совместном присутствии
возрастает, всевозможные хлорированные
производные хлородиена (элдрин). Эти вещества
имеют период полураспада до нескольких десятков
лет и очень устойчивы к биодеградации. В водной
среде часто встречаются полихлорбифенилы -
производные ДДТ без алифатической части,
насчитывающие 210 гомологов и изомеров. За
последние 40 лет использовано более 1,2 млн.т.
полихлорбифенилов в производстве пластмасс,
красителей, трансформаторов, конденсаторов.
Полихлорбифенилы (ПХБ) попадают в окружающую
среду в результате сбросов промышленных сточных
вод и сжигания твердых
отходах на свалках. Последний источник
поставляет ПБХ в атмосферу, откуда они с
атмосферными осадками выпадают во все районах
Земнего шара. Так в пробах снега, взятых в
Антарктиде, содержание ПБХ составило 0,03 - 1,2 кг./л.
Синтетические поверхностно-активные
вещества.
Детергенты (СПАВ) относятся к обширной группе
веществ, понижающих поверхностное натяжение
воды. Они входят в состав синтетических моющих
средств (СМС), широко применяемых в быту и
промышленности. Вместе со сточными водами СПАВ
попадают в материковые воды и морскую среду. СМС
содержат полифосфаты натрия, в которых
растворены детергенты, а также ряд добавочных
ингредиентов, токсичных для водных организмов:
ароматизирующие вещества, отбеливающие реагенты
(персульфаты, пербораты), кальцинированная сода,
карбоксиметилцеллюлоза, силикаты натрия. В
зависимости от природы и структуры гидрофильной
части молекулы СПАВ делятся на анионоактивные,
катионоактивные, амфотерные и неионогенные.
Последние не образуют ионов в воде. Наиболее
распространенными среди СПАВ являются
анионоактивные вещества. На их долю приходится
более 50% всех производимых в мире СПАВ.
Присутствие СПАВ в сточных водах промышленнрсти
связано с использованием их в таких процессах,
как флотационное обогащение руд, разделение
продуктов химических технологий, получение
полимеров, улучшение условий бурения нефтяных и
газовых скважин, борьба с коррозией
оборудования. В сельском хозяйстве СПАВ
применяется в составе пестицидов.
Соединения с канцерогенными свойствами
.
Канцерогенные вещества - это химически
однородные соединения, проявляющие
трансформирующую активность и способность
вызывать канцерогенные, тератогенные (нарушение
процессов эмбрионального развития) или
мутагенные изменения в организмах. В зависимости
от условий воздействия они могут приводить к
ингибированию роста, ускорению старения,
нарушению индивидуального развития и изменению
генофонда организмов. К веществам, обладающим
канцерогенными свойствами, относятся
хлорированные алифатические углеводороды,
винилхлорид, и особенно, полициклические
ароматические углеводороды (ПАУ). Максимальное
количество ПАУ в современных данных осадках
Мирового океана (более 100 мкг/км массы сухого
вещества) обнаружено в тентонически активных
зонах, подверженным глубинному термическому
воздействию. Основные антропогенные источники
ПАУ в окружающей среде - это пиролиз органических
веществ при сжигании различных материалов,
древесины и топлива.
Тяжелые металлы.
Тяжелые металлы (ртуть, свинец, кадмий,цинк, медь,
мышьяк,) относятся к числу распространенных и
весьма токсичных загрязняющих веществ. Они
широко применяются в различных промышленных
производствах, поэтому, несмотря на очистные
мероприятия, содержание соединения тяжелых
металлов в промышленных сточных водах довольно
высокое. Большие массы этих соединений поступают
в океан через атмосферу. Для морских биоценозов
наиболее опасны ртуть, свинец и кадмий. Ртуть
переносится в океан с материковым стоком и через
атмосферу. При выветривании осадочных и
изверженных пород ежегодно выделяется 3,5 тыс.т.
ртути. В составе атмосферной пыли содержится
около 12 тыс.т. ртути, причем значительная часть -
антропогенного происхождения. Около половины
годового промышленного производства этого
металла (910 тыс.т./год) различными путями попадает
в океан. В районах, загрязняемых промышленными
водами, концентрация ртути в растворе и взвесях
сильно повышается. При этом некоторые бактерии
переводят хлориды в высокотоксичную метилртуть.
Заражение морепродуктов неоднократно приводило
к ртутному отравлению прибрежного населения. К
1977 году насчитывалось 2800 жертв болезни Миномата,
причиной которой послужили отходы предприятий
по производству хлорвинила и ацетальдегида, на
которых в качестве катализатора использовалась
хлористая ртуть. Недостаточно очищенные сточные
воды предриятий поступали в залив Минамата.
Свиней - типичный рассеянный элемент,
содержащийся во всех компонентах окружающей
среды: в горных породах,почвах, природных водах,
атмосфере, живых организмах. Наконец, свиней
активно рассеивается в окружающую среду в
процессе хозяйственной деятельности человека.
Это выбросы с промышленными и бытовыми стоками, с
дымом и пылью промышленных предприятий, с
выхлопными газами двигателей внутреннего
сгорания. Миграционный поток свинца с континента
в океан идет не только с речными стоками, но и
через атмосферу. С континентальной пылью океан
получает (20-30) т. свинца в год.
Сброс отходов в море с целю захоронения
(дампинг)
.
Многие страны, имеющие выход к морю, производят
морское захоронение различных материалов и
веществ, в частности грунта, вынутого при
дноуглубительных работах, бурового шлака,
отходов промышленности, строительного мусора,
твердых отходов, взрывчатых и химических
веществ, радиоактивных отходов. Объем
захоронений составил около 10% от всей массы
загрязняющих веществ, поступающих в Мировой
океан. Основанием для дампинга в море служит
возможность морской среды к переработке
большого количества органических и
неорганических веществ без особого ущерба воды.
Однако эта способность не беспредельна.
Поэтому дампинг рассматривается как вынужденная
мера, временная дань общества несовершенству
технологии. В шлаках промышленных производств
присутствуют разнообразные органические
вещества и соединения тяжелых металлов. Бытовой
мусор в среднем содержит (на массу сухого
вещества) 32-40% органических веществ; 0,56% азота; 0,44%
фосфора; 0,155% цинка; 0,085% свинца; 0,001% ртути; 0,001%
кадмия. Во время сброса прохождении материала
сквозь столб воды, часть загрязняющих веществ
переходит в раствор, изменяя качество воды,
другая сорбируется частицами взвеси и переходит
в донные отложения. Одновременно повышаеся
мутность воды. Наличие органических веществ
часто приводит к быстрому расходованию
кислорода в воде и не редко к его полному
исчезновению, растворению взвесей, накоплению
металлов в растворенной форме, появлению
сероводорода.
Присутствие большого количества органических
веществ создает в грунтах устойчивую
восстановительную среду, в которой возникает
особый тип иловых вод, содержащих сероводород,
аммиак, ионы металлов. Воздействию сбрасываемых
материалов в разной степени подвергаются
организмы бентоса и др. В случае образования
поверхностных пленок, содержащих нефтяные
углеводороды и СПАВ, нарушается газообмен
награнице воздух - вода. Загрязняющие вещества,
поступающие в раствор, могут аккумулироваться в
тканях и органах гидробиантов и оказывать
токсическое воздействие на них. Сброс материалов
дампинга на дно и длительная повышенная мутность
приданной воды приводит к гибели от удушья
малоподвижные формы бентоса. У выживших рыб,
моллюсков и ракообразных сокращается скорость
роста за счет ухудшения условий питания и
дыхания. Нередко изменяется видовой состав
данного сообщества. При организации системы
контроля за сбросами отходов в море решающее
значение имеет определение районов дампинга,
определение динамики загрязнения морской воды и
донных отложений. Для выявления возможных
объемов сброса в море необходимо проводить
расчеты всех загрязняющих веществ в составе
материального сброса.
Тепловое загрязнение.
Тепловое загрязнение поверхности водоемов и
прибрежных морских акваторий возникает в
результате сброса нагретых сточных вод
электростанциями и некоторыми промышленными
производствами. Сброс нагретых вод во многих
случаях обуславливает повышение температуры
воды в водоемах на 6-8 градусов Цельсия. Площадь
пятен нагретых вод в прибрежных районах может
достигать 30 кв.км. Более устойчивая
температурная стратификация препятствует
водообмену поверхностным и донным слоям.
Растворимость кислорода уменьшается, а
потребление его возрастает, поскольку с ростом
теипературы усиливается активность аэробных
бактерий, разлагающих органическое вещество.
Усиливается видовое разнообразие фитопланктона
и всей флоры водорослей.
На основании обобщения материала можно сделать
вывод, что эффекты антропогенного воздействия на
водную среду проявляются на индивидуальном и
популяционно-биоценотическом уровнях, и
длительное действие загрязняющих веществ
приводит к упроще нию экосистемы.
5. Загрязнение почвы.
Почвенный покров Земли представляет собой
важнейший компонент биосферы Земли. Именно
почвенная оболочка определяет многие процессы,
происходящие в биосфере.
Важнейшее значение почв состоит в
аккумулировании органического вещества,
различных химических элементов, а также энергии.
Почвенный покров выполняет функции
биологического поглотителя, разрушителя и
нейтрализатора различных загрязнений. Если это
звено биосферы будет разрушено, то сложившееся
функционирование биосферы необратимо нарушится.
Именно поэтому чрезвычайно важно изучение
глобального биохимического значения почвенного
покрова, его современного состояния и изменения
под влиянием антропогенной деятельности. Одним
из видов антропогенного воздействия является
загрязнение пестицидами.
Пестициды как загрязняющий фактор.
Открытие пестицидов - химических средств защиты
растений и животных от различных вредителей и
болезней - одно из важнейших достижений
современной науки. Сегодня в мире на 1 га.
наносится 300 кг. химических средств. Однако в
результате длительного применения пестицидов в
сельском хозяйствем медицине (борьба с
переносчиками болезней) почти повсеместно
отличается снижение из эффективности вследствие
развития резистентных рас вредителей и
распространению "новых" вредных организмов,
естественные враги и конкуренты которых были
уничтожены пестицидами. В то же время действие
пестицидов стало проявляться в глобальных
масштабах. Из громадного количества насекомых
вредными являются лишь 0,3% или 5 тыс. видов. У 250-ти
видов обнаружена резистентность к пестицидам.
Это усугубляется явлением перекрёстной
резистенции, заключающейся в том, что повышенная
устойчивость к действию одного препарата
сопровождается устойчивостью к соединениям
других классов. С общебиологических позиций
резистентность можно рассматривать как смену
популяций в результате перехода от
чувствительного штамма к устойчивому штамму
того же вида вследствие отбора, вызванного
пестицидами. Это явление связано с
генетическими, физиологическими и
биохимическими перестройками организмов.
Неумеренное применение пестицидов (гербицидов,
инсектицидов, дефолиантов) негативно влияет на
качество почвы. В связи с этим усиленно изучается
судьба пестицидов в почвах и возможности и
возможности их обезвреживать химическими и
биологическими способами. Очень важно создавать
и применять только препараты с небольшой
продолжительностью жизни, измеряемой неделями
или месяцами. В этом деле уже достигнуты
определенные успехи и внедряются препараты с
большой скоростью деструкции, однако проблема в
целом ещё не решена.
Кислые атмосферные выпады на сушу.
Одна из острейших глобальных проблем
современности и обозримого будущего - это
проблема возрастающей кислотности атмосферных
осадков и почвенного покрова. Районы кислых почв
не знают засух, но их естественное плодородие
понижено и неустойчиво; они быстро истощаются и
урожаи на них низкие. Кислотные дожди вызывают не
только подкисление поверхностных вод и верхних
горизонтов почв. Кислотность с нисходящими
потоками воды распространяется на весь
почвенный профиль и вызывает значительное
подкисление грунтовых вод. Кислотные дожди
возникают в результате хозяйственной
деятельности человека, сопровождающейся
эмиссией колоссальных количеств оксилов серы,
азота, углерода. Эти оксилы, поступая в атмосферу
переносятся на большие расстояния,
взаимодействуют с водой и превращаются в
растворы смеси сернистой, серной, азотистой,
азотной и угольной кислот, которые выпадают в
виде "кислых дождей" на сушу, взаимодействуя
с растениями, почвами, водами. Главными
источниками в атмосфере является сжигание
сланцев, нефти, углей, газа в индустрии, в
сельском хозяйстве, в быту. Хозяйственная
деятельность человека почти вдвое увеличила
поступление в атмосферу оксилов серы, азота,
сероводорода и оксида углерода. Естественно, что
это сказалось на повышении кислотности
атмосферных осадков, наземных и грунтовых вод.
Для решения этой проблемы необходимо увеличить
объём систематических представительных
измерений соединений загрязняющих атмосферу
веществ на больших территориях.
6. Заключение
Охрана природы - задача нашего века, проблема,
ставшая социальной. Снова и снова мы слышим об
опасности, грозящей окружающей среде, но до сих
пор многие из нас считают их неприятным, но
неизбежным порождением цивилизации и полагают,
что мы ещё успеем справиться со всеми
выявившимися затруднениями.
Однако воздействие человека на окружающую среду
приняло угрожающие масштабы. Чтобы в корне
улучшить положение, понадобятся
целенаправленные и продуманные действия.
Ответственная и действенная политика по
отношению к окружающей среде будет возможна лишь
в том случае, если мы накопим надёжные данные о
современном состоянии среды, обоснованные
знания о взаимодействии важных экологических
факторов, если разработает новые методы
уменьшения и предотвращения вреда, наносимого
Природе Человеком.
