Читайте данную работу прямо на сайте или скачайте
Химическое загрязнение среды промышленностью
_ 3"Введение в экологию и природопользование"
_ 2"Химическое загрязнение среды промышленностью"
Экологический факультет
Очное отделение
113 группа
Иванов Дмитрий Александрович
3printwork by
3"Р.B.S."
- 2 -
_ План реферата
1. Вступление
2. Химическое загрязнение атмосферы
1а) Основные загрязняющие вещества
1б) Аэрозольное загрязнение
1в) Фотохимический туман (смог)
1г) Контроль за выбросами загрязнений
1в атмосферу (ПДК)
3. Химическое загрязнение природных вод
1а) Неорганическое загрязнение
1б) Органическое загрязнение
4. Загрязнение Мирового океана
1а) Нефть
1б) Пестициды
1в) СПАВ
1г) Канцерогены
1д) Тяжелые металлы
1е) Сброс отходов в море (дампинг)
1ж) Тепловое загрязнение
5. Загрязнение почвы
1а) Пестициды, как загрязняющий фактор
1б) Кислотные дожди
6. Заключение
- 3 -
_Реферат по экологии
_" Химическое загрязнение среды промышленностью"
_ 21. Вступление
На всех стадиях своего развития человек был тесно связан с
окружающим миром. Но с тех пор как появилось высокоиндустриальное общество, опасноеа вмешательство человек в природу
резко силилось, расширился объём этого вмешательства, оно
стало многообразнее и сейчас грозит стать глобальной опасностью для человечества. Расход невозобновимыха видова сырья
повышается, все больше пахотных земель выбывает из экономики,
так на них строятся города и заводы. Человеку приходится все
больше вмешиваться ва 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 лучшает экологическую ситуацию на планете.
Наиболее масштабныма иа значительныма является химическое
загрязнение среды несвойственными ейа веществами химической
природы. Среди них - газообразные и аэрозольные загрязнители
промышленно-бытового происхождения. Прогрессирует и накопление глекислого газа в атмосфере. Дальнейшее развитие этого
процесса будет силивать нежелательную тенденциюа ва сторону
повышения среднегодовой температуры на планете. Вызывает тревогу у экологов и продолжающееся загрязнение Мирового океана
нефтью и нефтепродуктами, достигшее же 11/5 0его общей поверхности. Нефтяное загрязнение таких размеров может вызвать существенные нарушения газо-а 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.
- 4 -
_ 22.Химическое загрязнение биосферы.
Свой реферат я начну с обзора тех факторов, которые приводят к худшению состояния одной из важнейших составляющих биосферы - _ 1атмосферы . 0. Человек загрязняет атмосферу же тысячелетиями, однако последствия употребления огня, которым он
пользовался весь этот период, были незначительны. Приходилось
мириться c тем, что дыма мешал дыханию и что сажа ложилась
черным покровом на потолке и стенах жилища. Получаемое тепло
было для человека важнее, чем чистый воздух и незакопченные
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 людейа на сравнительно небольшой
территории, как это было в классической древности, не сопровождалось ещеа серьезными последствиями.
Так было вплоть до начал девятнадцатого века. Лишь за
последние сто лет развитие развитие промышленности "одарило"
нас такими производственными процессами, последствия которых
вначале человека еще не мог себе представить. Возникли города-миллионеры, рост которых остановить нельзя. Все это результат великих изобретений и завоеваний человека.
В основном существуют три основныха источник 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 выбрасываюта ва воздухоксилы азота, сероводород, хлор,
фтор, аммиак, соединения фосфора, частицы и соединения ртути
и мышьяка;а химические и цементные заводы. Вредные газы попадают ва воздух в результате сжигания топлива для нужд промышленности, отопления жилищ, работы транспорта, сжигания и переработки бытовых и промышленных отходов. Атмосферные загрязнителиразделяют на первичные, поступающие непосредственно в
- 5 атмосферу, иа 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. Приа взаимодействии
серного ангидрид c аммиакома 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 становки, потребляющие более
170% 0ежегодно добываемого твердого и жидкого топлива. Основными вредными примесями пирогенного происхождения являются
следующие:
_ 3а) Оксид углерода . 0. Получается при неполном сгорании глеродистых 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 глерода является соединением, активно
реагирующим с составными частями атмосферы и способствует повышению температуры на планете, и созданию парникового эффекта.
_ 3б) Сернистый ангидрид. . Выделяется в процессе сгорания серусодержащего топлива или переработкиа сернистыха руда (до 170
1млн.т. 0в год). Часть соединений серы выделяется при горении
органических остатков в горнорудных отвалах. Только в США общее количество выброшенного в атмосферу сернистого ангидрида
составило 1 65 процентов 0 от общемирового выброса.
_ 3в) 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. 0от таких предприятий, обычно бывают
густо сеяны мелкими некротическими пятнами, образовавшихся в
местах оседания капель серной кислоты. Пирометаллургические
предприятия цветной и черной металлургии, а также ТЭС ежегод-
- 6 но выбрасывают в атмосферу 1десятки миллионов тонн 0серного ангидрида.
_ 3г) Сероводород и сероуглерод. . Поступают в атмосферуа разделно илиа вместе в другими соединениями серы. Основными источниками выброса являются предприятия по изготовлению искусственного волокна, сахара,коксохимические, нефтеперерабатывающие, также нефтепромыслы. В атмосфере при взаимодействии с другими загрязнителями подвергаются медленному окислению до серного ангидрида.
_ 3д) Оксилы азота. . Основнымиа источниками выброса являются
предприятия, производящие азотные удобрения, азотную кислоту
и нитраты, анилиновые красители, нитросоединения, вискозный
шелк, целлулоид. Количество оксилов азота, поступающих в атмосферу, составляет 1 20 млн.т. 0 в год.
_ 3е) Соединения фтора. . Источниками загрязнения являютсяпредприятия по производству алюминия, эмалей, стекла, керамики, стали, фосфорных добрений. Фторосодержащие вещества поступают ва атмосферу в виде газообразных соединений - фтороводорода или пыли фторида натрия и кальция. Соединения характеризуются токсическима эффектом. Производные фтор являются
сильными инсектицидами.
_ 3ж) Соединения хлора. . Поступают в атмосферу от химических
предприятий, производящиха солянуюа 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 выплавкеа чугун и приа переработке его на
сталь происходит выброс в атмосферу различных тяжелыха металлов и ядовитых газов. Так, в расчете на 11 т. 0передельного чугуна выделяется кроме 12,7 кг. 0сернистого газа и 14,5 кг. 0пылевых 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, у людей вы-
- 7 зывают специфические заболевания. Ва 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 са водяным паром. Средний размер аэрозольных частиц составляет 11-5
1мкм. В атмосферу Земли ежегодно поступает около 11 куб.км. 0пылевидныхчастиц искусственного происхождения. Большоеа количество пылевых частиц образуется также в ходе производственной деятельности людей. Сведения о некоторых источниках техногенной пыли приведены ниже:
_ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ПРОЦЕСС ВЫБРОС ПЫЛИ,МЛН.Т./ГОД
11. Сжигание каменного гля 93,60
12. Выплавка чугун 20,21
13. Выплавка меди (без очистки) 6,23
14. Выплавка цинк 0,18
15. Выплавка олова (без очистки) 0,004
16. Выплавка свинц 0,13
17. Производство цемент 53,37
Основными источниками искусственных аэрозольных загрязнений воздуха являются ТЭС, которые потребляюта голь высокой
зольности, обогатительные фабрики, металлургические, цементные, магнезитовые и сажевые заводы. Аэрозольныеа частицы от
этих источникова отличаются большим разнообразием химического
состава. Чащеа всего ва их составе обнаруживаются соединения
кремния, кальция и глерода, реже - оксиды металлов: железа,
магния, марганца, цинка, меди, никеля, свинца, сурьмы, висмута, селена, мышьяка, бериллия, кадмия, хрома, кобальта, молибдена, также асбест. Еще большее разнообразие свойственно
органической пыли, включающей алифатические и ароматические
глеводороды, соли кислот. Она образуется при сжигании остаточных нефтепродуктов, в процессе пиролиза на нефтеперерабатывающих, нефтехимических и других подобных предриятиях. Постоянными источниками аэрозольного загрязнения являются промышленные отвалы -а искусственные насыпи из переотложенного
материала, преимущественно вскрышныха пород, образуемыха при
добыче полезныха ископаемых или же из отходов предприятий пе-
- 8 рерабатывающей промышленности, ТЭС. Источником пыли и ядовитых газов служат массовые взрывные работы. Так, в результате
одного среднего по массе взрыва ( 1250-300 тонн 0взрывчатыха веществ) в атмосферу выбрасывается около 12 тыс.куб.м. 0условного
оксида глерода и более 1150 т. 0пыли. Производство цемент и
других строительных материалов также является источником загрязнения атмосферы пылью. Основные технологические процессы
этих производства -а 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 глеводороды - насыщенные и ненасыщенные, включающие от 11 до 13 0атомов глерода.Они подвергаются различным превращениям, окислению, полимеризации, взаимодействуя c другими атмосферными
загрязнителями после возбуждения солнечной радиацией. Ва результате этих реакций образуются перекисные соединения, свободные радикалы, соединения глеводородов с оксидами азота и
серы часто в виде аэрозольных частиц. При некоторых погодных
словиях 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 нада источниками газопылевой эмиссии существует
инверсия - расположения слоя более холодного воздуха под теплым, что препятствуета воздушныха масс 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 ранееа неизвнстного 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 входята озон,
оксиды азот и серы, многочисленные органические соединения
перекисной природы, называемые в совокупности фотооксидантами. Фотохимический смог возникает в результате фотохимических
реакций при определенных словиях:а наличии в атмосфере высокой концентрации оксидов азота, глеводородов и других загрязнителей, интенсивной солнечной радиации и безветрия или
- 9 очень слабого обмена воздуха в приземном слое при мощной и в
течение не менее суток повышенной инверсии. стойчивая безветренная погода, обычно сопровождающаяся инверсиями, необходима для создания высокой концентрации реагирующиха веществ.
Такие словия 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 ва молекулярныйа 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 диоксид 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 фотохими-
ческого туман 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
_ 3загрязняющих веществ промышленными предприятиями (ПДК)
Приоритет ва области разработки предельно допустимых
концентраций в воздухе принадлежит Р 0. ПДК 0 - такие концентрации, которые на человека и его потомство прямого или косвенного воздействия, не худшают их работоспособности, самочувствия, также санитарно-бытовыха словийа жизни людей.
Обобщение всей информации по ПДК 0, получаемой всеми ведомствами, осуществляется в ГГО 0- Главной Геофизической Обсервато 1рии 0. Чтобы по результатам наблюдений определить значения воз-
- 10 духа, измеренные значения концентраций сравниваюта са максимальной разовой предельно допустимой концентрацией и определяют число случаев, когда были превышены ПДК 0, также во
сколько раз наибольшее значение было выше ПДК 0. Среднее значение концентрации за месяц или за год сравнивается с ПДК а 0длительного действия - среднеустойчивой ПДК. Состояние загрязнение воздуха несколькими веществами, наблюдаемые ва атмосфере
города, оценивается c помощью комплексного показателя - 1ин 1декса загрязнения атмосферы (ИЗА). Для этого нормированные на
соответствующее значения ПДК 0и средние концентрации различных
веществ с помощью несложныха расчетова приводята к величине
концентраций сернистого ангидрида, затем суммируют. Максимальные разовые концентрации основныха загрязняющиха веществ
были наибольшими ва Норильске (оксилы азота и серы), Фрунзе
1(пыль), Омске (угарный газ). Степень загрязнения воздуха основными загрязняющими веществамиа находится в прямой зависимости от промышленного развития города. Наибольшие максимальные концентрации характерны для городов с численностью населения 1более 500 тыс. жителей. Загрязнение воздуха специфическими веществами зависита от вида промышленности, развитой в
городе. Если в крупном городе размещены предприятия нескольких отраслей промышленности, то создается очень высокий ровень загрязнения воздуха, однако проблема снижения выбросов
многих специфических веществ до сих пор остается нерешенной.
_ 23. Химическое загрязнение природных вод.
Всякий водоема или водный источник связан с окружающей его
внешней средой. На него оказывают влияние словия 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 - 1загряз 1нителей 0, худшающих качество воды. Загрязнения, поступающие в
водную среду, классифицируюта по разному, в зависимости от
подходов, критериев и задач. Так, обычно выделяют химическое,
физическое и биологические загрязнения. Химическое загрязнение представляета собойа изменение естественных химических
- 11 свойств вода за счет величения содержания в ней вредных примесей как неорганической (минеральные соли, кислоты, щелочи,
глинистые частицы), так и органической природы (нефть и нефтепродукты, органические остатки, поверхностноктивные вещества, пестициды).
_ Неорганическое загрязнение
Основными неорганическими (минеральными) загрязнителями
пресных иа 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 1фитопланктоном 0, затем передаются по пищевой цепи более высокоорганизованным организмам. Токсический эффекта некоторых наиболее распространенных загрязнителей гидросферы представлен в таблице:
_ВЕЩЕСТВО ПЛАНКТНа . 1 _ 0а РАКООБРАЗНЫЕ . 1 _ 0а МОЛЛЮСКИ . 1а _ 0 РЫБЫ
11. Медь +++ +++ +++ +++
12. Цинк + ++ ++ ++
13. Свинец - +а + +++
14. Ртуть ++++ +++ +++ +++
15. Кадмий - ++ ++ ++++
16. Хлор - +++ ++ +++
17. Роданид - а++ + ++++
18. Цианид - +++ ++ ++++
19. Фтор - - + ++
110. Сульфид - ++ + +++
_ Степень токсичности (примечание):
1- - отсутствует
1+ - очень слабая
1++ - слабая
1+++ - сильная
1++++ - очень сильная
Кроме перечисленных в таблице веществ, к опасным заразителям водной среды можно отнести неорганические кислоты и осно-
- 12 вания, обуславливающие широкий диапозон 1рН 0промышленныха стоков ( 11,0 - 11,0) 0и способных изменять 1рН 0водной среды до значений 15,0 0или выше 18,0 0, тогда как рыба в пресной и морской
воде может существовать только в интервале 1рН 5,0 - 8,5 0. Среди основных источникова загрязнения гидросферы минеральными
веществами и биогенными элементами следует упомянуть предприятия пищевой промышленности и сельское хозяйство. С орошаемых
земель ежегодно вымывается около 16 млн.т. 0солей. К 12 0году
возможно величение их массы до 112 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 накоплениема метиловой ртути и ее
включением в трофические цепи водных организмов. Так, печальную известность приобрела болезнь Минамата, впервые обнаруженную японскими чеными у людей, потреблявших 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 имеюта неа только минеральные, биогенные элемнты, но и 1органические остатки. Вынос
в океана органического веществ оценивается ва 1300а -а 380
1млн.т./год. Сточные воды, содержащие суспензии органического
происхождения или растворенное органическое вещество, пагубновлияютна состояние водоемов. Осаждаясь, суспензии заливают
дно и задерживают развитие или полностью прекращают жизнедеятельность данных микроорганизмов, частвующих в процессесамоочищения 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 количеств кислорода. Вредное
- 13 действие оказывают все загрязнения, которые так или иначе содействуют снижению содержания кислорода в воде. Поверхностноактивные вещества - 1жиры 0, 1масла, смазочные материалы 0- образуют на поверхности воды пленку, которая препятствует газообмену междуа водой и атмосферой, что снижает степень насыщенности воды кислородом. Значительный объема органическиха 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:
_ЗАГРЯЗНЯЮЩИЕ ВЕЩЕСТВ КОЛИЧЕСТВО В МИРОВОМ СТОКЕ
_МЛН.Т./ГОД
11. Нефтепродукты 26,563
12. Фенолы 0,460
13. Отходы производств
1синтетических волокон 5,500
14. Растительные органические остатки 0,170
15. Всего 33,273
В связи с быстрыми темпами рбанизации и несколько замедленным строительством очистных сооружений или их неудовлетворительной эксплуатацией водные бассейны и почв загрязняются
бытовыми отходами. Особенно ощутимо загрязнение в водоемах с
замедленным течением или непроточных (водохранилища, озера).
Разлагаясь ва 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 источникома некоторыха 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.
- 14 -
- 15 _ 24. Проблем загрязнения Мирового океана
_ 2(на примере ряда органических соединений)
_ Нефть и нефтепродукты
Нефть представляета собойа вязкую маслянистую жидкость,
имеющую темно-коричневый цвет и обладающую слабой флуорисценцией. Нефть состоит преимущественно из насыщенных алифвтических и гидророматических углеводородов. Основные компоненты нефтиа -а глеводороды 1(до 98%) - 0подразделяются на 4
класса:
_ 3а) Парафины (алкены). . 0- 1(до 90% от общего состава) - 0устойчивые вещества, молекулы которых выражены прямой и разветвленной цепью атомов глерода. Легкие парафины обладают максимальной летучестью и растворимостью в воде.
_ 3б) Циклопарафины. . 1- ( 30 - 60%а от общего состава) 0насыщенные циклические соединения с 5-6 атомами углерод ва кольце.
Кроме циклопентан и циклогексана в нефти встречаются бициклические и полициклические соединения этой группы. Эти соединения очень стойчивы и плохо поддаются биоразложению.
_ 3в) Ароматические углеводороды. . 1- (20 - 40% от общего сос 1тава) 0- ненасыщенные циклические соединения ряда бензола, содержащие в кольце на 6 атомов глерода меньше, чем циклопарафины. Ва нефти присутствуют летучие соединения с молекулой в
виде одинарного кольца ( 1бензол, толуол, ксилол) 0, затем бициклические ( 1нафталин) 0, полуциклические ( 1пирен).
_ 3г) Олефины (алкены). . 1- (до 10% от общего состава) 0- ненасыщенные нециклические соединения с одним или двумя атомами
водорода у каждого атома глерода в молекуле, имеющей прямую
или разветвленную цепь.
Нефть и нефтепродукты являются наиболее распространенными
загрязняющими веществами в Мировом океане. К началу 180-ых 0годов в океан ежегодно поступало около 16 млн.т. 0нефти, что составляло 10,23% 0мировой добычи. Наибольшие потери нефти связаны
с ее транспортировкой из районов добычи. Аварийные ситуации,
слив з борта танкерами промывочных и балластных вод, - все
это обуславливает присутствие постоянных полей загрязнения на
трассах морских путей. В период за 11962-79 годы 0в результате
аварий в морскую среду поступило около 12 млн. т. 0нефти. За
- 16 последние 130 0лет, начиная с 11964 0года, пробурено около 12
скважин в Мировом океане, из них только в Северном море 11
и 1350 0промышленных скважин оборудовано. Из-за незначительных
течек ежегодно теряется 10,1 млн.т. 0нефти. Большие массы нефти поступают в моря по рекам, с бытовыми и ливневыми стоками.
Объем загрязнений из этого источник составляет 12,0
1млн.т./год 0. Со стокамиа промышленности ежегодно попадает 10,5
1млн.т. 0нефти. Попадая в морскую среду, нефть сначала растекается в виде пленки, образуя слои различной мощности. По цвету
пленки можно определить ее толщину:
_ВНЕШНИЙ ВИД 1 ТОЛЩИНА,МКМ 1 КОЛИЧЕСТВО НЕФТИ 1,
_Л./КВ.КМ.
11. Едва заметн 0,038 44
12. Серебристый отблеск 0,076 88
13. Следы окраски 0,152 176
14. Ярко окрашенные разводы 0,305 352
15. Тускло окрашенные 1,016 1170
16. Темно окрашенные 2,032 2310
Нефтяная пленка изменяет состава спектра аиа интенсивность
проникновения в воду света. Пропускание света тонкими пленками сырой нефти составляет 11-10%а (280а нм), 60-70%а (400нм).
Пленка толщиной 130-40 мкм 0полностью полностью поглощает инфракрасное излучение. Смешиваясь са водой, нефть образует
эмульсию двух типов: прямую 1"нефть в воде" 0и обратную 1"вода в
1нефти" 0. Прямые эмульсии, составленные капельками нефти диаметром до 10,5 мкм, 0менее устойчивы и характерны для нефтей,
содержащих поверхностно-активные вещества. При далении летучих фракций, нефть образует вязкие обратные эмульсии, которые
могут сохраняться на поверхности, переноситься течением, выбрасываться на берег и оседать на дно.
_ Пестициды
Пестициды составляюта группуа искусственно созданныха веществ, используемых для борьбы с вредителями и болезнями растений. Пестициды делятся на следующие группы:а 1инсектициды для борьбы с вредными насекомыми, 1фунгициды и бактерициды -
- 17 для борьбы с бактериальными болезнями растений, 1гербициды против сорных растений. становлено, что пестициды ничтожая
вредителей, наносят вред многим полезным организмам и подрывают здоровье биоценозов. В сельском хозяйстве давно же стоит проблема перехода от химических (загрязняющих среду) к биологическим (экологически чистым) методам борьбы с вредителями. В настоящее время более 15 млн.т. 0пестицидов поступает на
мировой рынок. Около 11,5 млн.т. 0этих веществ же вошло в состав наземных и морских экосистем золовым и водным путем. Промышленное производство пестицидова сопровождается появлением
большого количества побочных продуктов, загрязняющих сточные
воды. Ва воднойа среде чаще других встречаются представители
инсектицидов, фунгецидов и гербицидов. Синтезированные инсектициды делятся н три основных группы:а 1хлороорганические,
1фосфороорганические и карбонаты. Хлороорганические инсектициды получаюта путем хлороирования ароматических и гетероциклических жидких глеводородов. К ним относятся ДДТ 0и его производные, в молекулах которых стойчивость алифатических и ароматических групп в совместном присутствии возрастает, всевозможные хлорированные производные хлородиена 1(элдрин). Эти вещества имеют период полураспада до нескольких десятков лета и
очень стойчивы к биодеградации. В водной среде часто встречаются 1полихлорбифенилы - 0производные ДТа 0беза алифатической
части, насчитывающие 1210 0гомологов и изомеров 1. За последние
140 0лет использовано более 11,2 млн.т. 0полихлорбифенилов в производстве пластмасс, красителей, трансформаторов, конденсаторов. Полихлорбифенилы ( ПХБ) 0попадают в окружающую среду в результате сбросова промышленных сточных вод и сжигания твердых
отходах на свалках. Последний источник поставляет ПБХ ва атмосферу, откуд они с атмосферными осадками выпадают во все
районах Земнего шара. Так в пробах снега, взятых в Антарктиде, содержание ПБХ составило 1 0,03 - 1,2 кг./л.
_ Синтетические поверхностно-активные вещества.
Детергенты (СПАВ) 0относятся к обширной группе веществ, понижающих поверхностное натяжениеа воды. Они входят в состав
синтетических моющих средств ( СМС) 0, широко применяемых в быту
и промышленности. Вместеа со сточными водами СПАВ попадают в
материковые воды и морскую среду. ССа содержата 1полифосфаты
- 18 1натрия 0, в которых растворкны детергенты, также ряд добавочных ингредиентов, токсичных для водных организмов: 1ароматизи 1рующие вещества, отбеливающие реагенты (персульфаты, пербора 1ты), кальцинированная сода, карбоксиметилцеллюлоза, силикаты
1натрия. Ва зависимостиа ота природы и структуры гидрофильной
части молекулы СПАВ делятся на 1анионоктивные, катионоктив 1ные, амфотерные и неионогенные. Последние не образуют ионов в
воде. Наиболее распространенными среди СПАВ являются анионоактивные вещества. На их долю приходится более 150% 0всех производимых в мире СПАВ. Присутствие СПАВ в сточных водах промышленнрсти связано c использованиема их в таких процессах,
как флотационное обогащение руд, разделение продуктовхимических технологий, получение полимеров, лучшение словий 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 1канцерогенные, тератогенныеа (нарушение процессов
1эмбрионального развития) или мутагенные 0изменения ва организмах. В зависимости от словий воздействия они могут приводить
к ингибированию роста, скорению старения, нарушению индивидуального развития и изменению генофонда организмов. К веществам, обладающим канцерогенными свойствами, относятся 1хло 1рированные алифатические глеводороды, винилхлорид, 0и особенно, _ 1полициклические ароматические глеводороды (ПАУ). . Максимальное количество ПАУ в современных данных осадках Мирового
океана 1(более 100 мкг/км массы сухого вещества) 0обнаружено в
тентонически активныха зонах, подверженным глубинному термическому воздействию. Основные антропогенные источники ПУа 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 распространенныха иа весьм токсичных
загрязняющих веществ. Они широко применяются в различных про-
- 19 мышленных 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 изверженныха порода ежегодно выделяется 13,5
1тыс.т. 0ртути. В составе атмосферной пыли содержится около 112
1тыс.т. 0ртути, причем значительная часть - антропогенного проихождения. Около половины годового промышленного производства
этого металла ( 1910 тыс.т./год) 0различными путями попадаета в
океан. В районах, загрязняемых промышленными водами, концентрация ртути в растворе и взвесях сильно повышается. При этом
некоторые бактерии переводята хлориды в высокотоксичную 1ме 1тилртуть 0. Заражение морепродуктова неоднократно приводило к
ртутному отравлению прибрежного населения. К 11977 году 0насчитывалось 12800 0жертв болезни Миномата, причиной которой послужили отходы предприятий по производству хлорвинила и ацетальдегида, на которыха ва качествеа 1катализатора 0а использовалась
1хлористая 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, свинейа активно рассеивается в окружающую
среду в процессе хозяйственнойа деятельности человека. Это
выбросы c промышленными и бытовыми стоками, с дымом и пылью
промышленных предприятий, c выхлопными газами двигателей
внутреннего сгорания. Миграционный поток свинца с континента
в океан идет не только с речными стоками, но и через атмосферу. c континентальной пылью океан получает ( 120-30)*10^3 т.
свинца в год.
_ Сброс отходов в море с целю захоронения
_ 3(дампинг).
Многие страны, имеющие выход к морю, производят аморское
захоронение различных материалов и веществ, в частности грунта, вынутого при дноуглубительныха работах, бурового шлака,
отходов промышленности, строительного мусора, твердых отходов, взрывчатых и химических веществ, радиоктивных отходов.
- 20 Объем захоронений составил около 110% 0от всей массы загрязняющих веществ, поступающих в Мировой океан. Основанием для дампинга ва море служит возможность морской среды к переработке
большого количества органических и неорганических веществ без
особого щерба воды. Однако эта способность не беспредельна.
Поэтому дампинг рассматривается как вынужденная мера, временная дань общества несовершенству технологии. В шлаках промышленных производства присутствуюта разнообразные органические
вещества и соединения тяжелых металлов. Бытовой мусор в среднем содержит ( 1на массу сухого вещества)а 32-40%а 0органических
веществ; 10,56%а 0азота;а 10,44%а 0фосфора;а 10,155% 0цинка; 10,085%
свинца; 10 0, 1001%а 0ртути; 10,001% 0кадмия. 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 органическиха веществ
чпсто приводита к быстрому расходованию кислорода в воде и не
едко к его полному исчезновению, растворению взвесей, накоплению металлов в растворенной форме, появлению сероводорода.
Присутствие бльшого количества органических веществ создает в
грунтах стойчивую восстановительную среду, в которой возникает особый тип иловых вод, содержащих сероводород, аммиак,
ионы металлов. Воздействиюа сбрасываемых материалов в разной
степени подвергаются организмы бентоса и др. В случае образования поверхностных пленок, содержащих нефтяные глеводороды
и СПАВ, нарушается газообмен награнице воздух - вода. Загрязняющие вещества, поступающие в раствор, могут аккумулироваться в тканях и органах гидробиантова иа оказывать токсическое
воздействие н них. Сброс материалов дампинга на дно и длительная повышенная мутность приданной воды приводит к гибели
от душья малоподвижные формы бентоса. У выживших рыб, моллюсков и ракообразныха сокращается скорость рост з счет
худшения словий питания и дыхания. Нередко изменяется видовой состав данного сообщества. Прм организации системы контроля за сбросами отходов в море решающее значение имеет определение районов дампинга, определениеа динамики загрязнения
морской воды и донных отложений. Для выявления возможных объемов сброса в море необходимо проводить расчеты всеха загрязняющих веществ в составе материального сброса.
- 21 _ Тепловое загрязнение.
Тепловое загрязнение поверхностиа водоемрва и прибрежных
морских акваторий возникаета ва результате сброс нагретых
сточных вод электростанциями и некоторыми промышленными производствами. Сброса нагретых вод во многих случаях обуславливает повышение температуры воды в водоемаха н 16-8а 0градусов
Цельсия. Площадь пятен нагретых вод в прибрежных районах может достигать 130 кв.км. Более стойчивая температурная стратификация препятствует водообмену поверхностным и донным слоем. Растворимость кислорода меньшается, потребление его
возрастает, поскольку с ростом теипературы силивается активность аэробных бактерий, разлагающих органическое вещество.
силивается видовое разнообразиеа фитопланктона и всей флоры
водорослей.
На основании обобщения материала можно сделать 3вывод 0, что
эффекты антропогенного воздействия на водную среду проявляются н индивидуальном и популяционно-биоценотическом ровнях,
и длительное действие загрязняющих веществ приводит к прощению экосистемы.
- 22 _ 25. Загрязнение почвы.
Почвенный покров Земли представляет собой важнейший компонент биосферы Земли. Именно почвенная оболочк определяет
многие процессы, происходящие в биосфере.
Важнейшее значение почв состоит в аккумулировании органического вещества, различныха химическиха элементов, также
энергии. Почвенный покрова выполняета 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 ота различныха вредителей и болезней - одно из важнейших достижений современной науки. Сегодня ва мире н 11
1га. 0наносится 1300 кг. 0химических средств. Однако в результате
длительного применения пестицидов в сельском хозяйствем медицине ( 1борьб с переносчиками болезней) 0почти повсеместно отличается снижение из эффективности вследствие развития резистентных раса вредителей и распространению "новых" вредных организмов, естественные враги и конкуренты которых были нич-
тожены пестицидами. Ва то же время действие пестицидов стало
проявляться в глобальных масштабах. Из громадного количества
насекомых вредными являются лишь 10,3%а 0или 15 тыс. 0видов. У
1250-ти 0видов обнаружена резистентность к пестицидам. Это сугубляется явлением перекрёстной резистенции, заключающейся в
том, что повышенная стойчивость к действию одного препарата
сопровождается стойчивостью к соединениям других классов. С
общебиологических позиций резистентность можно рассматривать
как сменуа популяций в результате перехода от чувствительного
штамма к стойчивому штамму того же вид вследствиеа отбора,
вызванного пестицидами. Это явление связано с генетическими,
физиологическими и биохимическими перестройкамиа организмов.
Неумеренное применение пестицидов (гербицидов, инсектицидов,
- 23 дефолиантов) негативно влияет на качество почвы. Ва связи с
этим силенно 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 же достигнуты определенные спехи 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 -а это 1проблема возрастающей кислотности ат 1мосферных осадков и почвенного покрова. Районы кислых почв не
знаюта засух, но их естественное плодородие понижено и неустойчиво;а они быстро истощаются и рожаи на них низкие. Кислотные дожди вызывают не только подкисление поверхностных вод
и верхних горизонтов почв. Кислотность с нисходящими потоками
воды распространяется н весь почвенный профиль и вызывает
значительное подкисление грунтовых вод. Кислотные дожди возникают в результате хозяйственной деятельности человека, сопровождающейся эмиссией колоссальных количества оксилова серы,
азота, глерода. Эти оксилы, поступая в атмосферу переносятся
на большие расстояния, взаимодействуют с водой и превращаются
ва растворы смеси сернистой, серной, азотистой, азотной и
гольной кислот, которые выпадают в виде 1"кислых дождей"а 0на
сушу, взаимодействуя с растениями, почвами, водами. Главными
источниками в атмосфере является сжигание сланцев, нефти, глей, газа в индустрии, в сельском хозяйстве, в быту. Хозяйственная деятельность человека почти вдвое увеличила поступление в атмосферу оксилов серы, азота, сероводорода и оксида
глерода. Естественно, что это сказалось на повышении кислотности атмосферных осадков, наземных и грунтовых вод. Для решения этой проблемы необходимо величить объёма систематических представительных измерений соединений загрязняющих атмосферу веществ на больших территориях.
- 24 _ 26. Заключение
Охрана природы - задача нашего века, проблема, ставшая со 1циальной. Снова и снова мы слышим об опасности, грозящей ок 1ружающей среде, но до сих пор многие из нас считают их непри 1ятным, но неизбежным порождением цивилизации и полагают, что
1мы ещё спеем справится со всеми выявившимися затруднениями.
Однакр воздействие человека на окружающую среду приняло гро 1жающие масштабы. Чтобы в корне улучшить положение, понадобят 1ся целенаправленные и продуманные действия. Ответственная и
1действенная политика по отношению к окружающей средеа будет
1возможна лишь в том случае, если мы накопим надёжные данные о
1современном состоянии среды, обоснованные знания о взаимо 1действии важных экологических факторов, если разработает но 1вые методы меньшения и предотвращения вреда, наносимого При 1роде Человеком.
- 25 -