Масштабные проблемы современности: загрязнение окружающей нас среды. Источники химического загрязнения Основные химические вещества загрязняющие окружающую среду

ГИГИЕНА И ЭКОЛОГИЯ ЧЕЛОВЕКА (химические загрязнители)

стр. 1

Гигиена и экология человека

ГИГИЕНА И ЭКОЛОГИЯ ЧЕЛОВЕКА (химические загрязнители)

4.3. Основные химические загрязнители.

Экотоксические эффекты

Проблема химического загрязнения объектов биосферы рассматривается как проявление глобального экологического кризиса. Перечень известных химических соединений приближается к 20 млн наименований, из них десятки тысяч высокотоксичны, а у современного поколения людей не выработан механизм защиты от их агрессивного воздействия на организм. Ежегодная техногенная нагрузка на все объекты биосферы - сотни миллионов тоннхимических веществ, являющихся отходами производственной, сельскохозяйственной и транспортной деятельности.

Это свидетельствует о неэффективном использовании энергетических ресурсов, которые многие тысячелетия создавала природа. Не менее важно осознать, что нарастающее антропогенное рассеивание химических веществ не только меняет природный химический состав воздуха, воды, почвы и растений, но и вызывает загрязнение биосред организма, что является причиной появления многочисленных экопатогенных эффектов в здоровье населения. В рамках медицинской экологии прежде всего рассматривают группы химических загрязнителей, наиболее опасных для здоровья населения. Критерии такой опасности складываются из совокупности параметров, вытекающих из физико-химических свойств веществ: токсичность, мутагенные, канцерогенные и модифицирующие свойства, аллергическое и иммунотоксическое действие и пр.

Наиболее опасны для здоровья человека химические соединения, которые повсеместно распространены, устойчиво сохраняются в объектах окружающей среды, мигрируют по экологическим цепочкам, поступая в организм с воздухом, водой, продуктами питания. В перечне таких веществ - основные загрязнители атмосферного воздуха большого города (оксиды азота, серы, углерода, взвешенные вещества), тяжелые металлы, полихлорированные бифенилы, пестициды, полиароматические углеводороды и многие другие. Большинство из них высокотоксичны (1 -2-й классы опасности), обладают политропным и специфическим действием на организм человека, вызывая самые тяжелые и отдаленные по времени мутагенные и канцерогенные эффекты.

Оксиды, взвешенные частицы . В атмосферном воздухе повсеместно присутствуют твердые взвешенные частицы, оксиды серы, азота, углерода, фенол, формальдегид. Эти химические соединения находятся под постоянным контролем стационарных постов гидрометеослужбы, которые оценивают их среднесуточные и максимальные концентрации в сравнении с соответствующими ПДК. По содержанию в атмосферном воздухе 5-7 соединений из этого перечня рассчитывают индекс загрязнения атмосферы в жилой зоне населенных пунктов, осуществляя мониторинг этого показателя. Оксиды серы S02, S03, азота NO, N02, монооксид углерода СО - «кислые» газы со специфическим, относительно однотипным характером влияния на органы дыхания.

стр. 2

Гигиена и экология человека

Вследствие образования слабых кислот при соприкосновении со слизистыми оболочками дыхательных путей они раздражают и прижигают слизистые, вызывая тем самым начальные морфологические повреждения эпителия иугнетение местного иммунитета. Чем менее растворимы газы, тем глубже они проникают в дыхательные пути. Оксиды, прежде всего диоксид серы, адсорбируются на твердых взвешенных частицах, глубина проникновения которых в организм зависит от их размеров: чем мельче частицы, тем больше их поступает в бронхи и альвеолы. Раздражение сопровождается выбросом гнетам и ион. что может приводить к бронхоспазмам, а в дальнейшем - к формированию астмоидного бронхита и бронхиальной астмы.

Кислые аэрозоли повреждают не только органы дыхания. Тонкая эпителиальная пленка слизистой дыхательных путей с обильным кровоснабжением не препятствует быстрому всасыванию загрязнителей в кровь и их распространению внутри организма. Повсеместное загрязнение атмосферного воздуха оксидами серы, азота, углерода - одна из причин гипоксии организма, поскольку поллютанты быстро соединяются с гемоглобином крови, образуя сульфагемоглобин, метгемоглобин, карбогемоглобин, блокируют тем самым доставку кислорода к органам и тканям.

На фоне гипоксии угнетаются окислительно-восстановительные процессы в головном мозге, внутренних органах (сердце, печени), мышцах тела. Практически все указанные оксиды оказывают полиморфное неблагоприятное действие на морфофункциональное состояние нервной, сердечно-сосудистой системы, органов пищеварения, органов зрения и слуха, они оказывают также гонадотропное и эмбриотоксическое действие. Твердые взвешенные частицы и оксиды раздражают и повреждают кожные покровы и слизистые оболочки глаза.

Нитриты и нитраты , поступая в организм, оказывают расширяющее действие на сосуды, вызывают понижение артериального давления. Выраженное нейротропное действие монооксида углерода при хроническом воздействии вызывает астено-вегетативные явления, нарушение психики, токсическое поражение ткани щитовидной железы, может способствовать ее гиперплазии. Постоянное воздействие на население оксидов углерода, серы, азота и других загрязнителей создает предпосылки для снижения общей резистентности, работоспособности и в целом к хроническому популяционному утомлению, особенно в крупных промышленных городах.

При определенных погодных условиях (инверсии температуры, безветрие и пр.), которые снижают потенциал загрязнения атмосферы, в приземном слое атмосферы резко возрастает содержание «кислых» газов, прежде всего диоксида серы. Это природно-антропогенное явление печально известно как токсические смоги, токсические туманы. В эти периоды резко возрастает число людей, обращающихся за медицинской помощью по поводу за болеваний органов дыхания и сердечно-сосудистой системы, особенно хронически больных, увеличивается смертность населения.

стр. 3

Гигиена и экология человека

Токсические туманы с определенной периодичностью, преимущественно в осенне-зимние сезоны, регистрируются повсеместно и рассматриваются как временная чрезвычайная экологическая ситуация для здоровья населения.

Диоксины. Это обширная группа высокотоксичных полихлорпроизводных соединений, стойких и широко распространенных загрязнителей окружающей среды. Источниками диоксинов являются многие отрасли народного хозяйства: химическая, нефтехимическая, целлюлозно-бумажная, металлургическая промышленность, производство трансформаторов, конденсаторов, теплообменников, пестицидов и пр. Диоксины образуются при высоко-температурных процессах переработки хлорсодержашей продукции.

Они отличаются термической устойчивостью, резистентностью к химическому разложению, слабой растворимостью в воде. Расширение масштабов производства ряда химических соединений, их использование в военных целях сопровождается опасностью воздействия диоксинов не только на лиц, профессионально контактирующих с ними, но и на население.

Основное депо накопления диоксинов - верхние слои почвы, где их период полуразложения превышает 10 лет; в водной среде этот период составляет более года; в воздухе - 24 дня. Длительное сохранение диоксинов во всех объектах природной среды способствует тому, что они активно переносятся по цепям питания и, таким образом, постоянно действуют на живые организмы. Подвижность диоксинов в природной среде увеличивают содержащиеся в ее объектах органические растворители, нефтепродукты и другие органические вещества.

Диоксины являются наиболее сильными синтетическими ядами, по отношению к которым у человека эволюционно не сформированы естественные механизмы зашиты. Начало синтеза и широкого применения диоксинов в мирной жизни и в военных целях («оранжевый агент» во вьетнамской войне) пришлось на 30 -60-е годы XX столетия, а далее продолжалось широкомасштабное расширение выпуска продукции на основе полихлорированных бифенилов и дибензодиоксинов.

Основная доля диоксинов (98...99%) поступает в организм с продуктами питания, лишь незначительная - с воздухом и водой.

В организме диоксины обнаруживают во многих органах и тканях: в печени, почках, надпочечниках, яичниках, лимфатических узлах, легких и др. Основным депо диоксинов является жировая ткань - подкожный, брюшной жир; высокие его концентрации обнаруживали в грудном молоке женщин.

Основной мишенью воздействия диоксинов является печень, где происходит не только кумуляция, но и обезвреживание диоксинов ферментами монооксигеназной системы печени; производные этого метаболизма выделяются из организма с желчью и мочой. В результате токсического действия ядов происходит дегенерация паренхиматозных печеночных клеток, фиброзные изменения, что проявляется через биохимические параметры и разнообразные дисфункции печени.

стр. 4

Гигиена и экология человека

Специфические диоксиновые заболевания - хлоракне и масляная болезнь Юшо-Ю-Ченг.

Хлоракне (хлористые угри) - рецидивирующее воспаление сальных желез кожи. Заболевание длится годами, практически не поддается медикаментозному лечению, приводит к образованию рубцов на коже, ее обезображиванию и пигментации.

Масляная болезнь Юшо-Ю-Ченг - массовые пищевые отравления диоксинами населения японской провинции Юшо в 1968 г. и тайваньской Ю-Ченг в 1979 г. Пострадали тысячи жителей из-за употребления риса, загрязненного несколькими соединениями из группы диоксинов. Кроме кожных проявлений у пострадавших выявлены тяжелые поражения печени, внутренних органов, нервной системы.

Диоксиновое отравление характеризуется медленным развитием и проявляется выраженной утомляемостью, раздражительностью, расстройствами сна и головными болями, нарушениями пищеварения и эндокринной системы, болями в мышцах, суставах, слабостью в нижних конечностях, потерей массы тела. Разнообразные и многочисленные болезненные симптомы возникают в результате подавления иммуно-ферментных систем организма, а также выраженной активации диоксинами перекисного окисления липидов. С этим связывают ускоренное старение организма людей, подвергшихся воздействию диоксинов, раннее появление заболевании, характерных для пожилых людей, и преждевременную смерть. Накоплены эпидемиологические данные о более высоком уровне заболеваемости и смертности от злокачественных новообразований среди людей, имевших контакт с диоксинами.

Одно из соединений диоксинов - дибензодиоксин - включено в группу 2А (весьма вероятный канцероген для человека).

В перечне опасных эффектов, вызываемых диоксинами, - нарушение репродуктивной функции. Диоксины 2,4Д и 2,4,5Т вызывают аборты, мертворождения и патологию новорожденных.

Большинство диоксинов, попав в материнский организм, могут проникнуть через плаценту и явиться причиной гибели плода, уродства новорожденных, отставания в росте, умственного недоразвития младенцев, появления опухолей.

Профилактика диоксиновых отравлений, как убеждает международный опыт, - это незамедлительное закрытие диоксиновых производств, модернизация технологий, очистка территорий, уменьшение потребительского спроса на товары с хлорсодержащими веществами. В 1995 г. в России утверждена федеральная целевая программа «Защита окружающей природной среды и населения от диоксинов и диоксиноподобных токсикантов». Первоочередной задачей программы является проведение мониторинговых исследований и разработка бездиоксиновых технологий.

Конечно, можно купить методическое пособие и там почитать о химических основах биологии… Или сходить на все лекции преподавателя и узнать все сведения оттуда. Но если у вас времени в обрез, а денег тратить не охота, вот краткая и основная информация по этой странной дисциплине, которая встречается в некоторых университетах.

Что такое химическая экология?

Химическая экология – это раздел экологии, который занимается изучением последствий прямого и побочного влияния на окружающую среду химических веществ и вероятные пути уменьшения их негативного воздействия.

Это основной термин. Однако есть и другие. Например, английская литература понимает под химической экологией изучение хим. взаимодействий между видами в экосистеме.

Химик Раков Э.Г. хочет, чтобы химическая экология понималась намного шире, предлагая включить в нее еще и изучение любых химических процессов, происходящих в экосистемах (круговорот веществ в том числе).

Химическое загрязнение окружающей среды

Человечество всегда было связано с окружающим его мира. Однако губительное воздействие человека на природу приобрело столь огромные масштабы с развитием высокоиндустриального общества.

Какое значение это имеет для нас? Самое прямое, так как именно из-за этого мы находимся в огромной опасности. И самую большую опасность собой несут химические загрязнения окружающей среды, так как эти загрязнения не являются для природы натуральными, не свойственны ей.

Виды химического загрязнения

Существует несколько видов химических загрязнений:

• Химическое загрязнение атмосферы;
• Химическое загрязнение почвы;
• Химическое загрязнение Мирового океана.

Все они настолько глобальны, что нужно более детально остановиться и рассмотреть более подробно каждый вид этих загрязнений.

Атмосферные загрязнения: виды и источники

Основными источниками атмосферного загрязнения являются транспорт, промышленность и бытовые котельные. Но промышленность, конечно же, больше остальных.

«Поставщиками» этих загрязнений являются металлургические предприятия, теплоэлектростанции, цементные и химические заводы. Именно они выкидывают в окружающую среду первичные и вторичные загрязнители. Первые сразу попадают непосредственно в атмосферу, а вторые только в ходе протекания каких-либо реакций (химических, физических, фотохимических и пр.).

А вот самые популярные химические вещества, которые медленно, но верно убивают нас: оксид углерода и азота, серный и сернистый ангидрид, сероводород и сероуглерод, фторные и хлорные соединения.

Огромное негативное влияние на нашу атмосферу оказывают и аэрозольные соединения, виновниками которых выступают массовые взрывные работы, производство цемента, сжигание остаточных морепродуктов, потребление угля высокой зольности на ТЭС.

Загрязнения Мирового океана: виды и источники

В результате загрязнения вод Мирового океана изменяется естественный химический состав воды, так как в ней увеличивается процент содержания органических или неорганических вредных примесей.

Из неорганических загрязнителей можно выделить соединения: свинца, мышьяка, хрома, ртути, фтора, меди, а также неорганические кислоты и основания, которые увеличивают диапазон рН промышленных стоков.

Негативное воздействие проявляется в токсическом эффекте. При попадании в воду эти токсины поглощает фитопланктон, который далее по пищевой цепи передает токсины более высокоорганизованным организмам.

Из органических загрязнителей основными являются нефтепродукты. Попадая на дно, они частично или полностью блокируют жизнедеятельность микроорганизмов, принимающих участие в самоочищении вод. Далее, при гниении эти осадки могут создавать особые отравляющие вещества, загрязняющие воды. И еще одно негативное последствие – эти органические загрязнители создают на поверхности пленку и мешают проникать свету вглубь вод, препятствуя процессам фотосинтеза и газообмена. Результатом негативных последствий могут стать кроме всего прочего такие страшные заболевания, как дизентерия, брюшной тиф, холера.

Загрязнения почвы: виды и источники

Главные «враги» почвы – кислотообразующие соединения, тяжелые металлы, удобрения, пестициды, нефть и нефтепродукты.

Откуда берутся эти виды загрязнений? Да отовсюду: от жилых домов, промышленных и бытовых предприятий, теплоэнергетики, транспорта, сельского хозяйства.

Последствия загрязнения почвы так же печальны, как и загрязнение атмосферы и Мирового океана: в почву попадают болезнетворные бактерии (туберкулез, тиф, газовая гангрена, полиомиелит, сибирская язва и пр.), токсичные для живых организмов вещества, свинец. Все это не только загрязняет почву, но и нарушает естественный и нормальный круговорот веществ, негативно влияя на здоровье человека.

Вот мы и узнали краткие сведения о такой науке, как химическая экология. Страшно подумать, сколько всего плохого может с нами случиться, если не принять определенные меры вовремя. А чтобы у вас было время поразмыслить над улучшением качества жизни и здоровья своих близких и самих себя, мы предлагаем свою помощь в решении бытовых студенческих вопросов – написании рефератов, курсовых, контрольных и т.д.

Загрязнение окружающей среды - привнесение новых, не характерных для нее физических, химических и биологических агентов или превышение их естественного уровня.

К основным типам загрязнения окружающей среды относятся :

Физическое (тепловое, шумовое, электромагнитное, световое, радиоактивное);

К загрязнениям регионального масштаба относятся многие отходы промышленных предприятий и транспорта. В первую очередь, это касается диоксида серы. Он вызывает образование кислотных дождей, поражающих организмы растений и животных и вызывающих заболевания населения.

В крупных городах и промышленных центрах воздух, наряду с оксидами углерода и серы, часто загрязнен оксидами азота и твердыми частицами, выбрасываемыми автомобильными двигателями и дымовыми трубами. Нередко наблюдается образование смога. Хотя эти загрязнения носят локальный характер, они затрагивают многих людей, компактно поживающих на таких территориях. Кроме того, наносится ущерб окружающей природной среде.

Среди многих последствий хозяйственной деятельности человеческого общества особое значение имеет процесс прогрессирующего накопления металлов в окружающей среде. К наиболее опасным загрязнителям относят ртуть, свинец и кадмий. Существенное воздействие на живые организмы и их сообщества оказывают также техногенные поступления марганца , олова, меди, молибдена , хрома , никеля и кобальта .

Природные воды могут загрязняться пестицидами и диоксинами, а также нефтью. Продукты разложения нефти токсичны, а нефтяная пленка, изолирующая воду от воздуха, приводит к гибели живых организмов (в первую очередь, планктона) в воде.

Помимо накопления в почве токсичных и вредных веществ в результате деятельности человека, ущерб землям наносится за счет захоронения и свалок промышленных и бытовых отходов.

Основными мерами борьбы с химическим загрязнением являются :

Строгий контроль выбросов вредных веществ. Нужно заменять токсичные исходные продукты на нетоксичные, переходить на замкнутые циклы, совершенствовать методы очистки. Большое значение имеет оптимизация размещения предприятий для уменьшения выбросов транспорта, а также грамотное применение экономических санкций;

Развитие международного сотрудничества. Например, международные договоренности в области сохранения озонового слоя привели к повсеместному запрету на использование хлора, фторсодержащих соединений;

Проведение мероприятий, предупреждающих попадание загрязняющих веществ в водоемы (установление прибрежных защитных полос и водоохранных зон, отказ от ядовитых хлорсодержащих пестицидов, повышение надежности танкеров и т.п.);

Недопущение засорения почв промышленными и бытовыми сточными водами, твердыми бытовыми и промышленными отходами, санитарная очистка почвы и территории населенных мест;

Внедрение малоотходных и безотходных технологий, использование новых видов энергии.

Биологическое загрязнение является относительно новым понятием, оно введено в экологическую практику в начале 80-х годов (1982 г.). Биологическим загрязнением называют привнесение в среду и размножение в ней нежелательных для человека организмов, а также проникновение (естественное или благодаря деятельности человека) в эксплуатируемые экосистемы и технологические устройства видов организмов, чуждых данным экосистемам. Биологическое загрязнение является следствием антропогенного воздействия на окружающую среду.

Один из видов биологического загрязнения - выбросы предприятий биологического (микробиологического) синтеза. Производственные мощности этой отрасли современной биотехнологии, особенно в фармакологической промышленности, постоянно растут. Многие лекарственные препараты, например, антибиотики , вакцины, получают с помощью микроорганизмов путем микробиологического синтеза. В состав выбросов и сбросов со сточными водами фармакологических заводов входят микробные клетки и их фрагменты, питательная среда для микроорганизмов.

Масштабы этого вида загрязнения могут быть весьма велики, так же как и его негативные эффекты на здоровье человека. Яркой иллюстрацией является ситуация с производством искусственного белка из кормовых дрожжей (Candida tropicalis), растущих на углеводородах, в России в 70-80-х гг. XX века. Производство имело большие масштабы: было создано 8 крупных и около 100 мелких предприятий, выпускающих боле 1,5 млн. т в год белково-витаминного концентрата (БВК). В результате произошло сильное загрязнение окружающей среды в районах расположения заводов, которое вызвало резкое увеличение заболеваемости населения бронхиальной астмой, снижение общей иммунологической реактивности, особенно у детей.

В связи с биологическим загрязнением нельзя не упомянуть о бактериологическом оружии. Несмотря на международные запреты (Конвенция по биологическому оружию 1972 года), в разных концах света возникают сообщения, в той или иной степени связанные с его производством.

После событий 11 сентября 2001 года, когда самолет-камикадзе врезался в американские небоскребы, появился новый термин - «биотерроризм». После этих событий начались вспышки сибирской язвы в США, связанные с применением бактериологического оружия (подробнее в подразделе 4.10).

К концу XX века встал вопрос о биологической опасности, связанной с развитием генной инженерии и ее успехами в сельском хозяйстве. Риск так называемого «генетического» загрязнения окружающей среды - этого сравнительно нового вида биологического загрязнения - становится все более реальным.

Наибольшему риску генетического загрязнения подвержены редкие и исчезающие виды, популяции которых находятся ни стадии деградаций. Межвидовая гибридизация и гибридизация между подвидами - явление широко распространенное. Изменение условий обитания может провоцировать гибридизацию. Угроза гибридизации характерна для регионов с антропогенно трансформированной средой и нарушениями популяционных механизмов регуляции численности.

Самостоятельную проблему с серьезными социально-этическими аспектами представляет собой вмешательство в геном человека. С расшифровкой генома человека в 2000 году (в исследованиях участвовали десятки лабораторий Англии. Франции, Японии, США, России) человечество входит в новую фазу своего развития, где предсказать все возможные сценарии невозможно. В некоторых прогнозах они выглядят фантастическими, например, и результате достижений генной инженерии можно будет клонировать гениев или правителей. Может появиться «улучшенная» разновидность людей, которые будут обладать феноменальными способностями и небывалой продолжительностью жизни.

Многие считают, что, несмотря на всевозможные запреты, остановить научный прогресс в области этих исследований невозможно: рано или поздно такие попытки будут сделаны.

В XXI веке может стать актуальной микробиологическая опасность в сфере космической деятельности. Реальной угрозой развития заболеваний, не известных ранее, может стать целый комплекс факторов: непредсказуемость повеления микроорганизмов внутри космического корабля, возможность попадания новых видов микроорганизмов при замене экипажей, ослабление иммунитета у человека в уровнях невесомости и др.

Физическое загрязнение связано с изменением физических, температурно-энергетических, волновых и радиационных параметров внешней среды.

К физическому загрязнению можно отнести:

Тепловое;

Шумовое;

Радиоактивное;

Электромагнитное;

Световое.

Тепловое загрязнение - нагревание воды, воздуха или почвы в результате попадания в окружающую среду тепловых отходов предприятий топливно-энергетического комплекса (тепловые и атомные электростанции), при сжигании попутного газа нефтедобывающей промышленности, от газовых факелов нефтехимических предприятий, при утечке тепла в жилищно-коммунальном хозяйстве. Источниками загрязнений в пределах городских территорий служат: подземные газопроводы промышленных предприятий, теплотрассы, сборные коллекторы, коммуникации и др.

Любое тепловое загрязнение - это потеря дорогостоящей тепловой энергии, заставляющая увеличивать её производство.

Электромагнитное загрязнение связано с высоковольтными линиями электропередач, электроподстанциями, радио- и телепередающими станциями, а также с излучением микроволновых печей, компьютеров, радиотелефонов.

Радиоактивное загрязнение биосферы — превышение естественного уровня содержания в окружающей природной среде радиоактивных веществ. Оно может быть вызвано как естественными, так и антропогенными факторами (разработка радиоактивных руд, аварии на АЭС, испытание ядерного оружия и др.). В таблице 2.3 показаны факторы радиоактивного загрязнения биосферы.

Таблица 8.2 Факторы радиоактивного загрязнения биосферы

Экологический шум — одна из форм загрязнения окружающей среды, которая состоит в увеличении уровня шума сверх природного фона и действует отрицательно на живые организмы (включая человека).

Шум бывает бытовой, производственный, промышленный, транспортный, авиационный, шум уличного движения и др.

Основными источниками городского шума служат промышленные предприятия, среди которых особенно выделяются энергетические установки (100-110 дБ), компрессорные станции (100 дБ), металлургические заводы (90-100 дБ) и др. Значительный шум также создают транспортные среды (75-105 дБ) .

Шумозащита — комплекс мероприятий по снижению шума на производстве, на транспорте, при гражданском и промышленном строительстве.

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.

Наука

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.

Виды загрязнений и их источники

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.

Видео — Как загрязнение воздуха влияет на здоровье

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.