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.
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.
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).
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.
Существует несколько видов химических загрязнений:
Все они настолько глобальны, что нужно более детально остановиться и рассмотреть более подробно каждый вид этих загрязнений.
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.
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.
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.
4.1 Источники загрязнения атмосферы
Сейчас существует три основных химических источника загрязнения атмосферы: промышленность, бытовые котельные, транспорт . Доля каждого из этих источников в загрязнении воздуха сильно различается. Наиболее сильно загрязняет воздух промышленное производство. Источники загрязнений - теплоэлектростанции, которые вместе с дымом выбрасывают в воздух сернистый и углекислый газ; металлургические предприятия, особенно цветной металлургии, которые выбрасывают в воздух оксиды азота, сероводород, хлор, фтор, аммиак, соединения фосфора, частицы и соединения ртути и мышьяка; химические и цементные заводы. Вредные газы попадают в воздух в результате сжигания топлива для нужд промышленности, отопления жилищ, работы транспорта, сжигания и переработки бытовых и промышленных отходов. Основным источником пирогенного загрязнения на планете являются тепловые электростанции, металлургические и химические предприятия, котельные установки, потребляющие более 70% ежегодно добываемого твердого и жидкого топлива. Основными вредными примесями пирогенного происхождения являются следующие:
а) Оксид углерода . Получается при неполном сгорании углеродистых веществ. В воздух он попадает в результате сжигания твердых отходов, с выхлопными газами и выбросами промышленных предприятий. Ежегодно этого газа поступает в атмосферу не менее 250 млн.т. Оксид углерода является соединением, активно реагирующим с составными частями атмосферы и способствует повышению температуры на планете, и созданию парникового эффекта.
б) Сернистый ангидрид. Выделяется в процессе сгорания серу содержащего топлива или переработки сернистых руд (до 70 млн.т.в год). Часть соединений серы выделяется при горении органических остатков в горнорудных отвалах.
в) Серный ангидрид. Образуется при окислении сернистого ангидрида. Конечным продуктом реакции является аэрозоль или раствор серной кислоты в дождевой воде, который подкисляет почву, обостряет заболевания дыхательных путей человека. Выпадение аэрозоля серной кислоты из дымовых факелов химических предприятий отмечается при низкой облачности и высокой влажности воздуха. Листовые пластинки растений, произрастающих на расстоянии менее 1 км. от таких предприятий, обычно бывают густо усеяны мелкими некротическими пятнами, образовавшимися в местах оседания капель серной кислоты.
г) Сероводород и сероуглерод. Основными источниками выброса являются предприятия по изготовлению искусственного волокна, сахара, коксохимические, нефтеперерабатывающие, а также нефтепромыслы. В атмосфере при взаимодействии с другими загрязнителями подвергаются медленному окислению до серного ангидрида.
д) Оксилы азота. Основными источниками выброса являются предприятия, производящие азотные удобрения, азотную кислоту и нитраты, анилиновые красители, нитросоединения, вискозный шелк, целлулоид. Количество оксилов азота, поступающих в атмосферу, составляет 20 млн.т. в год.
е) Соединения фтора. Источниками загрязнения являются предприятия по производству алюминия, эмалей, стекла, керамики, стали, фосфорных удобрений. Фторосодержащие вещества поступают в атмосферу в виде газообразных соединений - фтороводорода или пыли фторида натрия и кальция. Соединения характеризуются токсическим эффектом. Производные фтора являются сильными инсектицидами.
ж) Соединения хлора. Поступают в атмосферу от химических предприятий, производящих соляную кислоту, хлоросодержащие пестициды, органические красители, гидролизный спирт, хлорную известь, соду. В атмосфере встречаются как примесь молекулы хлора и паров соляной кислоты. Токсичность хлора определяется видом соединений и их концентрацией. В металлургической промышленности при выплавке чугуна и при переработке его на сталь происходит выброс в атмосферу различных тяжелых металлов и ядовитых газов.
4.2 Источники загрязнения водоёмов
Всякий водоем или водный источник связан с окружающей его внешней средой. На него оказывают влияние условия формирования поверхностного или подземного водного стока, разнообразные природные явления, индустрия, промышленное и коммунальное строительство, транспорт, хозяйственная и бытовая деятельность человека. Последствием этих влияний является привнесение в водную среду новых, несвойственных ей веществ - загрязнителей, ухудшающих качество воды. Загрязнения, поступающие в водную среду, классифицируют по-разному, в зависимости от подходов, критериев и задач. Так, обычно выделяют химическое, физическое и биологические загрязнения. Химическое загрязнение представляет собой изменение естественных химических свойств воды за счет увеличения содержания в ней вредных примесей как неорганической (минеральные соли, кислоты, щелочи, глинистые частицы), так и органической природы (нефть и нефтепродукты, органические остатки, поверхностно активные вещества, пестициды).
Неорганическое загрязнение
Основными неорганическими (минеральными) загрязнителями пресных и морских вод являются разнообразные ядовитые химические соединения. Это соединения мышьяка, свинца, кадмия, ртути, хрома, меди, фтора. Большинство из них попадает в воду в результате человеческой деятельности. Тяжелые металлы поглощаются фитопланктоном, а затем передаются по пищевой цепи более высокоорганизованным организмам. Токсический эффект некоторых наиболее распространенных загрязнителей гидросферы представлен в таблице:
Табл. 4.2.1 – Токсический эффект вещществ
ВЕЩЕСТВО ПЛАНКТОН РАКООБРАЗНЫЕ МОЛЛЮСКИ РЫБЫ
1. Медь +++ +++ +++ +++
2. Цинк + ++ ++ ++
3. Свинец - + + +++
4. Ртуть ++++ +++ +++ +++
5. Кадмий - ++ ++ ++++
6. Хлор - +++ ++ +++
7. Роданид - ++ + ++++
8. Цианид - +++ ++ ++++
9. Фтор - - + ++
10. Сульфид - ++ + +++
Степень токсичности (примечание):
Среди основных источников загрязнения гидросферы ядовитыми химическими отходами следует упомянуть предприятия пищевой промышленности и сельское хозяйство. С орошаемых земель ежегодно вымывается около 6 млн.т. солей. К 2005 году возможно увеличение их массы до 12 млн.т./год. Отходы, содержащие ртуть, свинец, медь локализованы в отдельных районах у берегов, однако некоторая их часть выносится далеко за пределы территориальных вод. Загрязнение ртутью значительно снижает первичную продукцию морских экосистем, подавляя развитие фитопланктона. Отходы, содержащие ртуть, обычно скапливаются в донных отложениях заливов или эстуариях рек. Дальнейшая ее миграция сопровождается накоплением метиловой ртути и ее включением в трофические цепи водных организмов. Так, печальную известность приобрела болезнь Минамата, впервые обнаруженную японскими учеными у людей, употреблявших в пищу рыбу, выловленную в заливе Минамата, в который бесконтрольно сбрасывали промышленные стоки с техногенной ртутью.
Органическое загрязнение.
Среди вносимых в океан с суши растворимых веществ большое значение для обитателей водной среды имеют и органические остатки (300-380 млн.т./год). Сточные воды, содержащие суспензии органического происхождения или растворенное органическое вещество, пагубно влияют на состояние водоемов. Осаждаясь, суспензии заливают дно и задерживают развитие или полностью прекращают жизнедеятельность данных микроорганизмов, участвующих в процессе самоочищения вод. При гниении данных осадков могут образовываться вредные соединения и отравляющие вещества, такие как сероводород, которые приводят к загрязнению всей воды в реке. Наличие суспензий затрудняют также проникновение света в глубь воды и замедляет процессы фотосинтеза.
Нефть и нефтепродукты
Нефть и нефтепродукты являются наиболее распространенными загрязняющими веществами в Мировом океане. Наибольшие потери нефти связаны с ее транспортировкой из районов добычи. Аварийные ситуации, слив за борт танкерами промывочных и балластных вод - все это обусловливает присутствие постоянных полей загрязнения на трассах морских путей. Большие массы нефти поступают в моря по рекам, с бытовыми и ливневыми стоками. Объем загрязнений из этого источника составляет 2,0 млн.т./год. Со стоками промышленности ежегодно попадает 0,5 млн.т. нефти.
Нефть состоит преимущественно из насыщенных алифотических и гидроароматических углеводородов. Основные компоненты нефти - углеводороды (до 98%) - подразделяются на 4 класса:
а) Парафины (алкены). - (до 90% от общего состава) - устойчивые вещества. Легкие парафины обладают максимальной летучестью и растворимостью в воде.
б) Циклопарафины. - (30 - 60% от общего состава) насыщенные циклические соединения. Кроме циклопентана и циклогексана, в нефти встречаются бициклические и полициклические соединения этой группы. Эти соединения очень устойчивы и плохо поддаются биоразложению.
в) Ароматические углеводороды. - (20 - 40% от общего состава) - ненасыщенные циклические соединения ряда бензола, содержащие в кольце на 6 атомов углерода меньше, чем циклопарафины. В нефти присутствуют летучие соединения с молекулой в виде одинарного кольца (бензол, толуол, ксилол), затем бициклические (нафталин), полуциклические (пирен).
г) Олефины (алкены). - (до 10% от общего состава) - ненасыщенные нециклические соединения.
Человек тесно связан с живой природой происхождением, материальными и духовными потребностями. Масштабы и формы этих связей неуклонно росли от локального использования отдельных видов растений и животных до практически полного вовлечения живого покрова планеты в жизнеобеспечение современного промышленно развитого общества.
Однако главной особенностью человека, отличающей его от других видов, является новый способ взаимодействия с природой через создаваемую им культуру. Как мощная социальная система, человечество создает на Земле свою, интенсивно развивающуюся культурную среду, передавая от поколения к поколению трудовой и духовный опыт. Процесс этот противоречив. Масштабы взаимодействия современного общества с природой определяются в основном небиологическими потребностями человека. Они связаны с непрерывно нарастающим уровнем технического и социального развития. Техническая мощь человека достигла масштабов, соизмеримых с биосферными процессами. Так, строительная и горнодобывающая техника ежегодно «перемещает на поверхности Земли больше материала, чем сносится в моря всеми реками мира в результате водной эрозии. Человеческая деятельность на планете изменяет климат, влияет на состав атмосферы и Мирового океана.
В прошлом было немало примеров деградации среды и подрыва экономики целых народов в результате стихийного развития взаимоотношений с природой. В настоящее время эта опасность грозит всему человечеству. В условиях современной хозяйственной деятельности человека реальна возможность полного подрыва естественных воспроизводительных сил природы, множатся примеры безвозвратных потерь отдельных популяций и видов живых организмов, ухудшается экологическая обстановка на нашей планете. К. Маркс указывал, что «культура, если она развивается стихийно, а не направляется сознательно… оставляет после себя пустыню».
ЛИТЕРАТУРА
Шилов И. А. Экология. М.: Высшая школа, 1997.
Христофорова Н.К. Основы экологии. Владивосток: Дальнаука, 1999.
Гиляров А. М. Популяционная экология. М.: Изд-во МГУ, 1990.
Бабьева И. П., Зенова Г. М. Биология почв. М.: Изд-во МГУ, 1989.
Бигон М., Харпер Дж., Таунсенд К. Экология: Особи, популяции, сообщества. В 2 т. М.: Мир, 1989.
Горышина Т. К. Экология растений. М.: Высшая школа, 1979.
Загрязнение - это введение загрязняющих веществ в окружающую природную среду, которые вызывают неблагоприятные изменения. Загрязнение может принимать форму химических веществ или энергии, такой как шум, тепло или свет. Компонентами загрязнения, могут быть либо чужеродные вещества/энергия, либо природные загрязнители.
Хвойный лес после кислотного дождя
Дым из дымоходов, заводов, транспортных средств или от сжигания древесины и угля делают воздух токсичным. Очевидны также последствия загрязнения воздуха. Выброс диоксида серы и опасных газов в атмосферу вызывает глобальное потепление и кислотные дожди, которые, в свою очередь, повышают температуру, провоцируя чрезмерные осадки или засухи во всем мире, и усложняет жизнь . Мы также дышим каждой загрязненной частицей из воздуха и в результате увеличивается риск астмы, и рака лёгких.
Стало причиной потери многих видов флоры и фауны Земли. Это произошло из-за того, что промышленные отходы, сбрасываемые в реки и другие водные объекты, вызывают дисбаланс в водной среде, что приводит к серьезному загрязнению и смерти водных животных и растений.
Кроме того, распыление инсектицидов, пестицидов (таких как ДДТ) на растения, загрязняют систему подземных вод. Разливы нефти в океанах, повлекли за собой значительный ущерб водным объектам.
Эвтрофикация в реке Потомак, США
Эвтрофикация - еще одна важная причина загрязнения воды. Происходит из-за необработанных сточных вод и смыва удобрений с почвы в озера, пруды или реки, из-за которых химические вещества проникают в воду и препятствуют проникновению солнечных лучей, тем самым сокращая количество кислорода, и делая водоем непригодным для жизни.
Загрязнение водных ресурсов вредит не только отдельным водным организмам, но и всей , и серьезно влияет на людей, зависящих от . В некоторых странах мира, из-за загрязнений воды, наблюдаются вспышки холеры и диареи.
Эрозия почвы
Этот вид загрязнения происходит когда в почву попадают вредные химические элементы, как правило, вызван деятельностью человечества. Инсектициды и пестициды всасывают соединения азота из почвы, после чего она становится неподходящей для роста растений. Промышленные отходы, и также негативно воздействуют на почву. Поскольку растения не могут произрастать необходимым образом, они не способны удерживать почву, в следствии чего образуется эрозия.
Появляется, когда неприятные (громкие) звуки из окружающей среды воздействуют на органы слуха человека и приводят к психологическим проблемам, включая напряжение, повышенное давление, нарушение слуха и т.д. Оно может быть вызвано промышленным оборудованием, самолетами, автомобилями и т.д.
Это очень опасный вид загрязнений, он происходит из-за сбоев в работе атомных электростанций, неправильного хранения ядерных отходов, несчастных случаев и т. д. Радиоактивное загрязнение может вызвать раковые заболевание, бесплодие, потерю зрения, врожденные дефекты; оно способно сделать почву неплодородной, а также негативно воздействует на воздух и воду.
Световое загрязнение планеты Земля
Происходит из-за заметного избыточного освещения области. Оно распространено, как правило, в больших городах, особенно от рекламных щитов, в спортивных залах или развлекательных заведениях в ночное время. В жилых районах световое загрязнение сильно влияет на жизнь людей. Оно также препятствует астрономическим наблюдениям, делая звезды почти невидимыми.
Термическое загрязнение - это ухудшение качества воды любым процессом, который изменяет температуру окружающей воды. Главной причиной теплового загрязнения является использование воды в качестве хладагента электростанциями и промышленными предприятиями. Когда вода, используемая в качестве хладагента, возвращается в естественную среду при более высокой температуре, изменение температуры снижает подачу кислорода и влияет на состав . Рыбы и другие организмы, адаптированные к определенному температурному диапазону, могут быть убиты резким изменением температуры воды (или быстрым увеличением или снижением).
Тепловое загрязнение обусловлено избыточным теплом в окружающей среде, создающим нежелательные изменения в течение длительных периодов времени. Это происходит из-за огромного количества промышленных предприятий, обезлесения и загрязнения воздуха. Тепловое загрязнение увеличивает температуру Земли, вызывая резкие климатические изменения и исчезновение видов дикой природы.
Визуальное загрязнение, Филиппины
Визуальное загрязнение является эстетической проблемой и относится к последствиям загрязнений, которые ухудшают способность наслаждаться окружающим миром. Оно включает: рекламные щиты, открытые хранилища мусора, антенны, электрические провода, здания, автомобили и т.п.
Переполненность территории большим количеством объектов вызывает визуальное загрязнение. Такое загрязнение способствует рассеянности внимания, усталости глаз, потере идентичности и т.д.
Пластиковое загрязнение, Индия
Включает в себя накопление пластмассовых изделий в окружающей среде, которые оказывают неблагоприятное воздействие на дикую природу, среду обитания животных или людей. Пластмассовые изделия являются недорогими и долговечными, что сделало их очень популярными среди людей. Однако этот материал очень медленно разлагается. Пластиковое загрязнение может неблагоприятно влиять на почву, озера, реки, моря и океаны. Живые организмы, особенно морские животные, запутываются в пластмассовых отходах или страдают от воздействия химических веществ в пластмассе, которые вызывают перебои в биологических функциях. На людей также влияет пластиковое загрязнение, вызывая гормональный сбой.
Основными объектами загрязнения окружающей среды выступают такие , как воздух (атмосфера), водные ресурсы (ручьи, реки, озера, моря, океаны), почва и т.п.
Загрязнителями являются химические, биологические, физические или механические элементы (либо процессы), которые несут вред окружающей среде.
Они могут нанести вред как в краткосрочной, так и в долгосрочной перспективе. Загрязнители происходят из природных ресурсов или производятся людьми.
Многие загрязняющие вещества оказывают ядовитое воздействие на живые организмы. Монооксид углерода (угарный газ) является примером вещества, которое наносит ущерб людям. Это соединение поглощается организмом вместо кислорода, вызывает одышку, головную боль, головокружение, учащенное сердцебиение, а в тяжелых случаях может привести к серьезному отравлению, и даже смерти.
Некоторые загрязняющие вещества становятся опасными, когда вступают в реакции с другими встречающимися в природе соединениями. Оксиды азота и серы выделяются из примесей в ископаемом топливе во время сжигания. Они реагируют с водяным паром в атмосфере, превращаясь в кислотные дожди. Кислотный дождь негативно воздействует на водные экосистемы и приводит к гибели водных животных, растений, и других живых организмов. Наземные экосистемы также страдают от кислотных дождей.
По виду возникновения, загрязнения окружающей среды подразделяются на:
Вырубка леса
Антропогенное загрязнение - воздействие на окружающую среду, вызванное деятельностью человечества. Основными источниками искусственного загрязнения выступает:
Извержение вулкана
Естественное загрязнение вызывается и происходит естественным образом, без участия человека. Оно может повлиять на окружающую среду в течение определенного промежутка времени, однако способно регенерироваться. К источникам природного загрязнения относятся:
Фото слева: Пекин после дождя. Фото справа: смог в Пекине
Окружающая среда является первой жертвой загрязнения атмосферы. Увеличение количества СО2 в атмосфере приводит к смогу, который может препятствовать проникновению солнечного света на поверхность земли. В связи с этим, значительно затрудняется. Такие газы, как диоксид серы и оксид азота, могут вызывать кислотные дожди. Загрязнение воды с точки зрения разлива нефти способно привести к гибели нескольких видов диких животных и растений.
Рак лёгкого
Снижение качества воздуха приводит к некоторым респираторным проблемам, включая астму или рак лёгких. Боль в грудной клетке, воспаление горла, сердечно-сосудистые заболевания, респираторные заболевания могут быть вызваны загрязнением воздуха. Загрязнение воды способно создавать проблемы, связанные с кожей, включая раздражение и сыпь. Аналогичным образом, загрязнение шума приводит к потере слуха, стрессу и нарушению сна.
Мале, столица Мальдив - один из городов, которым грозит перспектива быть затопленными океаном в XXI веке
Выброс парниковых газов, особенно CO2, ведет к глобальному потеплению. Каждый день создаются новые отрасли в промышленности, появляются новые автомобили на дорогах, а количество деревьев сокращается, чтобы освободить место для новых домов. Все эти факторы, прямо или косвенно, приводят к увеличению CO2 в атмосфере. Рост СО2 влечет за собой таяние полярных ледяных шапок, что увеличивает уровень моря и создает опасность для людей, живущих вблизи прибрежных районов.
Озоновый слой - это тонкий щит высоко в небе, который препятствует проникновению ультрафиолетовых лучей на землю. В результате деятельности человека химические вещества, такие как хлорфторуглероды, высвобождаются в , что способствует истощению озонового слоя.
Из-за постоянного использования инсектицидов и пестицидов почва может стать неплодородной. Различные виды химических веществ, образующихся из промышленных отходов, попадают в воду, которая также влияет на качество почвы.
Многие из особенно уязвимы, поскольку они подвержены влиянию человека во многих странах. В результате этого некоторые государства объединяются и разрабатывают соглашения, направленные на предотвращение ущерба или управление антропогенным воздействием на природные ресурсы. Они включают соглашения, которые влияют на защиту климата, океанов, рек и воздуха от загрязнений. Эти международные природоохранные договора иногда являются обязательными документами, которые имеют юридические последствия, в случае несоблюдения, а в других ситуациях используются в качестве кодексов поведения. К наиболее известным относятся:
Обсуждение вопросов охраны окружающей среды часто фокусируется на уровне правительства, законодательства и правоохранительных органов. Однако в самом широком смысле защита окружающей среды может рассматриваться как ответственность всего народа, а не просто правительства. Решения, которые влияют на окружающую среду, в идеале будут включать широкий круг заинтересованных сторон, включая промышленные объекты, группы коренных народов, представителей экологических групп и общин. Процессы принятия решений в области защиты окружающей среды постоянно развиваются и становятся более активными в разных странах.
Многие конституции признают основополагающее право на охрану окружающей среды. Кроме того, в различных странах существуют организации и учреждения, занимающиеся вопросами охраны природы.
Хотя защита окружающей среды не просто является обязанностью государственных учреждений, большинство людей считают эти организации первостепенными в создании и поддержании базовых стандартов, которые защищают окружающую среду и людей, взаимодействующих с ней.
Население и технологические достижения на основе ископаемого топлива серьезно повлияли на нашу природную среду. Поэтому теперь нам необходимо внести свой вклад в устранение последствий деградации, чтобы человечество продолжало жить в экологически безопасной среде.
Существует 3 главных принципа, которые по-прежнему актуальны и важны как никогда:
Введение
Источники химического загрязнения
Энергетические объекты - источники самых больших объемов химического загрязнения
Транспорт как источник химического загрязнения
Химическая ромышленность как источник загрязнения
Влияние на экосистему
6. Борьба с потерями при транспортировке (предотвращение аварий газо- и нефтепроводов).
Борьба с загрязнением воды
Утилизация отходов.
Заключение
Развитие современной промышленности и сферы услуг, а также расширяющееся использование биосферы и ее ресурсов, приводит к возрастающему вмешательству человека в материальные процессы, протекающие на планете. Связанные с этим планируемые и осознанные изменения материального состава (качества) окружающей среды направлены на улучшение условий жизни человека в техническом и социально-экономическом аспектах. В последние десятилетия в процессе развития технологии была оставлена без внимания опасность непреднамеренных побочных воздействий на человека, живую и неживую природу. Это можно, пожалуй, объяснить тем, что ранее считали, что природа обладает неограниченной способностью компенсировать воздействие человека, хотя уже столетия известны необратимые изменения окружающей среды, например, вырубки лесов с последующей эрозией почвы. Сегодня нельзя исключать непредвиденные воздействия на легко ранимые области экосферы в результате активной деятельности человека.
Человек создал для себя среду обитания, заполненную синтетическими веществами. Их воздействие на человека, другие организмы и окружающую среду зачастую неизвестно и выявляется часто, когда уже нанесен ощутимый ущерб или при чрезвычайных обстоятельствах, например, вдруг выясняется, что при горении вполне нейтральное вещество или материал образует ядовитые соединения.
Новые напитки, косметические средства, пищевые продукты, лекарства, предметы обихода, ежедневно предлагаемые рекламой, обязательно включают в себя химические компоненты, синтезируемые человеком. О степени незнания токсичности всех этих веществ можно судить по данным табл. 1.
В книге “Экологические проблемы” ( стр. 36) приводятся следующие факты:
“ В массовых масштабах сейчас производится около 5 тыс. Веществ, а в масштабах более 500 т / год - около 13 тыс. веществ. Число веществ, предлагаемых на рынке в заметных масштабах, с 50 тыс. наименований в 1980 г. Возросло до 100 тысяч наименований в настоящее время. Из 1338 веществ, производимых в больших масштабах в странах Организации экономического сотрудничества и развития (ОЭСР), только для 147 имеются некоторые данные об их опасности или безопасности (Лосев, 1989; TheWord…, 1992). По данным (Медоуз…, 1994), из 65 тысяч химических веществ, находящихся в коммерческом обороте, менее 1 % имеют токсикологические характеристики.”
Хотя для исследования воздействия химических веществ необходимы огромные затраты: для получения характеристики одного вещества требуется 64 месяца и 575 тыс. долларов, а изучение хронической токсичности и канцерогенности требует дополнительно 1,3 млн. долларов ( стр. 36); работа в этой области ведется не малая.
В настоящее время по целому ряду причин остаются нерешенными проблемы по оценке токсичности химических продуктов для человека, и в большей степени по отношению к окружающей среде. Исчерпывающее исследование
| Объем имеющейся информации | Промышленные химические продукты с объемом производства >500 т/год½<500 т/год½ Объем неизв | Добавки к продуктам питания | Лекарства физиол. активного в-ва | Косметические составляющие | Пестициды, инертные добавки | |||
| Полная, % | 0 | 0 | 0 | 5 | 18 | 2 | 10 | |
| Неполная, % | 11 | 12 | 10 | 14 | 18 | 14 | 24 | |
| Мало информации, % | 11 | 12 | 8 | 1 | 3 | 10 | 2 | |
| Очень мало информации, % | 0 | 0 | 0 | 34 | 36 | 18 | 26 | |
| Никакой информации, % | 78 | 76 | 82 | 46 | 25 | 56 | 38 | |
| 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | ||
| Количество исследований химических продуктов | 12860 | 13911 | 21752 | 8627 | 1815 | 3410 | 3350 | |
воздействий веществ может быть реализовано только после того, как будет получена полная информация об экспозиции (действующей дозе) каждого химического вещества.
В процессе своей хозяйственной деятельности человек производит различные вещества. Все производимые вещества с использованием как возобновимых, так и невозобновимых ресурсов можно разделить на четыре типа:
* исходные вещества (сырье);
* промежуточные вещества (возникающие или используемые в процессе производства);
* конечный продукт;
* побочный продукт (отход).
Отходы возникают на всех стадиях получения конечного продукта, а любой конечный продукт после потребления или использования становится отходам, поэтому конечный продукт можно назвать отложенным отходом. Все отходы попадают в окружающую среду и включаются в биогеохимический круговорот веществ в биосфере. Многие химические продукты включаются человеком в биогеохимический круговорот в масштабах на много превышающих естественный круговорот. Некоторые вещества, направляемые человеком в окружающую среду, раньше отсутствовали в биосфере (например, хлорфторуглероды, плутоний, пластмассы и др.), поэтому естественные процессы достаточно долго не справляются с этими веществами. Следствием является огромный вред наносимый организмам.
Таблица 2 . Источники эмиссии (выделения) вредных веществ (%) в 1986 г. И прогноз на 1998 г. (на примере ФРГ).
| SO 2 | NO x (NO 2) | Co | Пыль | Летучие органические соединения | ||||||
| Отрасль (сектор народного хозяйства) | 1996 | 1998 | 1996 | 1998 | 1996 | 1998 | 1996 | 1998 | 1996 | 1998 |
| Всего | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
Процессы |
4,3 | 7,9 | 0,8 | 0,4 | 11,9 | 15,0 | 57,7 | 59,1 | 4,6 | 7,0 |
Потребление энергии |
95,7 | 92,1 | 99,2 | 99,6 | 88,1 | 85,0 | 42,3 | 40,9 | 56,4 | 60,4 |
| · транспорт, кроме городского а) | 1,8 | 3,3 | 8,3 | 10,6 | 3,2 | 3,4 | 3,1 | 2,7 | 3,0 | 3,9 |
· городской транспорт |
2,8 | 7,5 | 52,4 | 64,0 | 70,7 | 63,6 | 10,3 | 12,9 | 48,5 | 49,9 |
· домашнее хозяйство |
5,8 | 9,6 | 3,1 | 3,5 | 9,0 | 10,5 | 6,7 | 6,1 | 3,0 | 3,7 |
· малые потребители б) |
4,4 | 6,4 | 1,7 | ,1,8 | 1,5 | 2,0 | 1,6 | 1,3 | 0,5 | 0,7 |
| · перерабатывающие предприятия и рудники в) | 12,6 | 14,7 | 7,1 | 7,0 | 2,9 | 4,3 | 4,1 | 4,6 | 0,8 | 1,1 |
| · остальные перерабатывающие отрасли в),г) | 5,7 | 14,5 | 2,0 | 2,1 | 0,3 | 0,5 | 0,9 | 1,3 | 0,1 | 0,3 |
| · электро- и теплостанции д) | 62,6 | 36,1 | 24,6 | 10,6 | 0,5 | 0,7 | 15,6 | 12,0 | 0,5 | 0,8 |
а) Строительство, сельское и лесное хозяйство, военный, рельсовый и водный транспорт, воздушные сообщения.
б) Включая армейские службы.
в) Промышленность: остальные области переработки, предприятия и горное дело, процессы (только промышленные).
г) Нефтеперегонные заводы, коксовые батареи, брикетирование.
д) Для промышленных электростанций только производство энергии.
Из табл. 2 ( стр. 109) видно, что самое большое количество отходов связанно с производством энергии, на потреблении которой основана вся
Таблица 3. Выбросы в атмосферу электростанцией мощностью 1000МВт в год (в тоннах).
хозяйственная деятельность. Вследствие сжигания ископаемого топлива в целях получения энергии в атмосферу сейчас идет мощный поток восстановительных газов. В табл. 3 ( стр. 38) приведены данные о выбросах разных газов в результате сжигания различных видов ископаемого топлива. За 20 лет, с 1970 по 1990 год в мире было сожжено 450 млрд. баррелей нефти, 90 млрд. т угля, 11трлн. куб. м газа ( стр. 38).
Загрязнения и отходы энергетических объектов разделяются на два потока: один вызывает глобальные изменения, а другой - региональные и локальные. Глобальные загрязнители поступают в атмосферу, и за счет их том
Таблица 4 . Изменение концентрации некоторых газовых состовляющих в атмосфере.
числе парниковых газов (табл. 4, см. , стр. 40). Из этой таблицы видно, что в накопления изменяется концентрация малых газовых составляющих атмосферы, в атмосфере появились газы, которые раньше в ней практически отсутствовали -хлорфторуглероды. Последствия накопления глобальных загрязнителей в атмосфере это:
* парниковый эффект;
* разрушение озонового слоя;
* кислотные осадки.
Второе место по загрязнению окружающей среды занимает транспорт, особенно автомобильный. В 1992 г. Автомобильный парк мира составлял 600 миллионов единиц и при сохранении тенденции роста к 2015 г. Может достигнуть 1,5 млрд. единиц ( стр. 41). Сжигание автотранспортом ископаемого топлива повышает концентрации CO,NO x ,CO 2 , углеводородов, тяжелых металлов и твердых частиц в атмосфере, он же дает твердые отходы (покрышки и сам автомобиль после выхода из строя) и жидкие (отработанные масла, мойка и т. д.). На долю автомобилей приходится 25 % сжигаемого топлива. За время эксплуатации, равное 6 годам, один усредненный автомобиль выбрасывает в атмосферу: 9 т CO 2 , 0,9 т CO, 0,25 т NO x и 80 кг углеводородов.
Конечно, по сравнению с энергетикой и транспортом глобальное загрязнение посредством химической промышленности невелико, но это тоже достаточно ощутимое локальное воздействие. Большинство органических полупродуктов и конечная продукция, применяемая или производимая в отраслях химической промышленности, изготавливается из ограниченного числа основных продуктов нефтехимии. При переработке сырой нефти или природного газа на различных стадиях процесса, например, перегонке, каталитическом крекинге, удалении серы и алкилировании, возникают как газообразные, так и растворенные в воде и сбрасываемые в канализацию отходы. К ним относятся остатки и отходы технологических процессов, не поддающиеся дальнейшей переработке.
Газообразные выбросы установок перегонки и крекинга при переработке нефти в основном содержат углеводороды, моноксид углерода, сероводород, аммиак и оксиды азота. Та часть этих веществ, которую удается собрать в газоуловителях перед выходом в атмосферу, сжигается в факелах, в результате чего появляются продукты сгорания углеводородов, моноксид углерода, оксиды азота и диоксид серы. При сжигании кислотных продуктов алкилирования образуется фтороводород, поступающий в атмосферу. Также имеют место неконтролируемые эмиссии, вызванные различными утечками, недостатками в обслуживании оборудования, нарушениями технологического процесса, авариями, а также испарением газообразных веществ из технологической системы водоснабжения и из сточных вод.
Из всех видов химических производств наибольшее загрязнение дают те, где изготавливаются или используются лаки и краски. Это связано с тем, что лаки и краски часто изготавливают на основе алкидных и иных полимерных материалов, а также нитролаков, обычно они содержат большой процент растворителя. Выбросы антропогенных органических веществ в производствах, связанных с применением лаков и красок составляет 350 тыс. т в год, остальные производства химической промышленности в целом выделяют 170 тыс. т год (, стр. 147).
Рассмотрим более подробно воздействие химических веществ на окружающую среду. Исследованием влияния антропогенных химических веществ на биологические объекты окружающей среды занимается экотоксикология. Задачей экотоксикологии является изучение воздействия химических факторов на виды, живые сообщества, абиотические составляющие экосистем и на их функции.
Под вредным воздействием, наносимым соответствующей системе, в экотоксикологии понимают:
· явственные изменения обычных колебаний численности популяции;
· долгосрочные или необратимые изменения состояния экосистемы.
Любое воздействие начинается с токсического порога, ниже которого не обнаруживается влияние вещества (NOEC - концентрация, ниже, которой не наблюдается воздействие). Ему отвечает понятие экспериментально определяемого порога концентрации (LOEC - минимальная концентрация, при которой наблюдается влияние вещества). Применяется также третий параметр: MATC- максимально допустимая концентрация вредного вещества (в России принят термин ПДК - “предельно допустимая концентрация”). ПДК находят расчетом, и ее значение должно находиться между NOEC и LOEC. Определение этой величины облегчает оценку риска воздействия соответствующих веществ на чувствительные к ним организмы ( стр. 188).
Химические вещества в зависимости от свойств и строения воздействуют на организмы по разному.
Молекулярно-биологические воздействия.
Многие химические вещества взаимодействуют с ферментами организма, изменяя их структуру. Так как ферменты катализируют тысячи химических реакций, становится понятным, почему любое изменение их структуры глубоко влияет на их специфичность и регуляторные свойства.
Пример: цианиды блокируют фермент дыхания - цитохром-с-оксидазу; катионы Са 2+ тормозят активность рибофлавинкитазы, которая является переносчиком фосфата на рибофлавин в клетках животных.
Нарушения обмена веществ и регуляторных процессов в клетке.
Метаболизм клеток может быть нарушен под действием химических веществ. Реагируя с гормонами и другими регуляторными системами, химические вещества вызывают неконтролируемые превращения, изменяют генетический код.
Пример: нарушение реакций окислительного расщепления углеводов, вызываемое токсичными металлами, особенно соединениями меди и мышьяка; пентахлорфенол (ПХФ), триэтилсвинец, триэтилцинк и 2,4-динитрофенол разрывают цепь химических процессов дыхания на стадии реакции окислительного фосфорилирования; лидан, соединения кобальта и селена нарушают процесс расщепления жирных кислот; Хлорорганические пестициды и полихлорированные бифенилы (ПХБФ) вызывают нарушения работы щитовидной железы.
Мутагенное и канцерогенное воздействие.
Такие вещества как ДДТ, ПХБФ и полиароматические углеводороды (ПАУ) потенциально обладают мутагенным и канцерогенным воздействием. Их опасное воздействие на человека и животных проявляется в результате длительного контакта с этими веществами, содержащимися в воздухе и пищевых продуктах. По данным, полученным на основе экспериментов с животными, канцерогенное действие осуществляется в результате двухступенчатого механизма:
4.Воздействие на поведение организмов.
Таблица 5. Примеры инициаторов и промоторов канцерогенеза ( стр. 194).
| Инициаторы | Промоторы | ||
| Химические соединения | Биологические свойства | Химические соединения | Биологические свойства |
| ПАУ (поликонденсированные ароматические углеводороды), нитрозоамины | Канцерогенный | Кротоновое масло | Сам по себе не канцерогенный |
| N-нитрозо-N-нитро-N-метилгуанидин | Эксопозиция перед воздействием промотора | Фенобарбитал | Действие проявляется после появления инициатора |
Диметилнитрозамин Диэтилнитрозамин |
Достаточно однократного введения | ДДТ, ПХБФ ТХДД (тетрахлордибензодиоксин) |
Необходимо длительное воздействие |
| N-нитрозо-N-метилмочевина | Влияние необратимо и аддитивно | Хлороформ | Вначале действие обратимо и не аддитивно |
| Уретан | Не существует пороговой концентрации | Сахарин (под вопросом) | Пороговая концентрация, вероятно зависит от времени воздействия дозы |
| 1,2-Диметилгидразин | Мутагенное действие | Цикламат | Мутагенное действие отсутствует |
Введение вещества Порог воздействия |
|||
| немедленно - несколько суток |
Нарушения поведения (неврологические и эндокринные, химотаксис, фотогеотаксис, равновесие / ориентировка, бегство, мотивация / способность к обучению) |
Биохимические реакции (ферментная и метаболическая активность, синтез аминокислот и стероидных гормонов, мембранные изменения, мутации ДНК) ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾ |
|
|
Физиологические (потребление кислорода, осмотическая и ионная регуляция, переваривание и экскреция пищи, фотосинтез, фиксация азота) |
Морфологические изменения (изменения клеток и тканей, образование опухолей, анатомические изменения) |
||
| часы - недели |
¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾ |
||
| сутки - месяцы | Изменение индивидуального жизненного цикла (эмбриональное развитие, скорость роста, репродукция, способность к регенерации) |
||
| месяцы - годы | Популяционные изменения (снижение числа особей, изменения возрастной структуры, изменение генетического материала) |
||
| месяцы - десятилетия | Экологические последствия (динамические изменения биоценозов / экосистем, их структуры и функции) |
||
Рис. 1. Воздействия на биологические системы по мере их усложнения ( стр. 201).
· “генотоксической инициации”,
· “эпигенетического промотирования”.
Инициаторы в процессе взаимодействия с ДНК вызывают необратимые соматические мутации, причем достаточно очень малой дозы инициатора, предполагают, что для этого воздействия не существует пороговых значений концентрации, ниже которых оно не проявляется.
Направленное уничтожение отдельных видов растений и животных.
Пример : альдегидные, фунгицидные, акарицидные, гербицидные, инсектицидные мероприятия, в особенности в урбанизированных экосистемах
Широко распространившееся уменьшение видового разнообразия организмов.
Пример: использование пестицидов и удобрений в аграрных экосистемах.
Массированные загрязнения.
Пример: загрязнение побережья и экстуарриев рек нефтью при авариях танкеров.
Постоянное загрязнение биотопов
Пример : эвторификация рек и озер в результате попадания в них значительных количеств растворенных и связанных соединений азота и фосфора.
Глубокие изменения биотопа
Пример : засоление пресноводных биотопов; “современное ухудшение состояния лесов.
Полное разрушение экосистемы в результате выпадения целостной интактной структуры (биотопа) и ее функций (биоценоза).
Пример : уничтожение мангровых лесов в результате применения гербицидов в качестве химического оружия во Вьетнамской войне.
Рис.2. Схема возможных последствий воздействия химических продуктов на экосистемы.
Промоторы усиливают действие инициатора, а их собственное воздействие на
организм в течение некоторого времени является обратимым.
Аддитивное воздействие - суммирование (сложение) отдельных воздействий.
В табл.5 приведены некоторые инициаторы и промоторы и их свойства.
Нарушение поведения организмов является следствием суммарного воздействия на биологические и физиологические процессы.
Пример: Было установлено, что для явного изменения поведения, обусловленного воздействием химических препаратов, достаточно значительно меньших концентраций, чем ЛД 50 (летальная доза при смертности 50 %).
Разные организмы обладают различной чувствительностью к химическим веществам, поэтому время проявления тех или иных действий химических веществ для различных биосистем различно (см. Рис. 1).
Под действием химических веществ изменяются следующие параметры экосистемы:
* плотность популяции;
* доминантная структура;
* видовое разнообразие;
* изобилие биомассы;
* пространственное распределение организмов;
* репродуктивные функции.
Возможные последствия и формы вредного воздействия химических веществ на экосистему можно классифицировать в соответствии с рис. 2 ( стр. 184).
Для минимизации риска использования химических продуктов в соответствии с уровнем наших знаний этой проблемы в странах ЕС в 1982 г. Был введен в действие так называемый “Закон о химических продуктах”. В процессе проверки его исполнения в течение нескольких лет проводились мероприятия по оптимизации технологий, биологических и физико-химических испытаний, а также по уточнению терминологии, стандартных веществ и методов отбора проб. Химический закон устанавливает правила допуска на рынок всех новых химических продуктов.
Для сокращения и уменьшения выбросов химических веществ на промышленных предприятиях необходимо проводить следующие меры:
Рассмотрим более подробно два последних пункта.
Понимание необходимости регулируемого водоснабжения и обезвреживания сточных вод возникло очень давно. Еще в Древнем Риме строили акведуки для снабжения свежей водой и “Cloacamaxima” - канализационную сеть. бассейна отстойника и тем самым предотвращение засорения канализации и образования продуктов гниения (“дортмундские колодцы” и “ эмские колодцы”).
Другим методом обезвреживания сточных вод была их очистка с помощью полей орошения, т. е. спуск сточных вод на специально подготовленные поля. При Однако лишь в середине прошлого столетия начались разработка методов очистки сточных вод и систематическое строительство канализационных сетей в городах.
Сначала были созданы установки механической очистки. Сущность этой очистки заключалась в осаждении находящихся в сточных водах твердых частиц на дно просачивании через песчаный грунт сточные воды отфильтровывались и осветлялись. И только после открытия в 1914 г. Биологического (живого) ила
Таблица 6 . Физико-химическая очистка сточных вод ( стр. 153).
Таблица 7 . Предельные значения концентрации загрязняющих веществ в сточных водах нефтеперегонных заводов, направляемых на биологическую очистку ( стр.144).
Таблица 8 . Усредненные характеристики просачивающихся вод из хранилищ (свалок) городского бытового мусора (через 6-8 лет после закладки на хранение) ( стр.165).
| Значение pH | 6,5 - 9,0 |
| Сухой остаток | 20000 мл / л |
| Нерастворимые вещества | 2000 мг / л |
| Электрическая проводимость (20 о С) | 20000 мкСм / см |
| Неорганические компоненты | |
| Соединения щелочных и щелочноземельных металлов (в расчете на металл) | 8000 мг / л |
| Соединения тяжелых металлов (в расчете на металл) | 10 мг / л |
| Соединения железа (общее Fe) | 1000 мг / л |
| NH 4 | 1000 мг / л |
| SO 2- | 1500 мг / л |
| HCO 3 | 10000 мг / л |
| Органические компоненты | |
| БПК (биохимическое потребление кислорода за 5 суток) | 4000 мг / л |
| ХПК (химическое потребление кислорода) | 6000 мг / л |
| Фенол | 50 мг / л |
| Детергент | 50 мг / л |
| Вещества, экстрагируемые метиленхлоридом | 600 мг / л |
| Органические кислоты отгоняемые водяным паром (в расчете на уксусную кислоту) | 1000 мг / л |
появилась возможность разработки современных технологий очистки сточных вод, включающих в себя возврат (рецикл) биологического ила в новую порцию сточных вод и одновременную аэрацию суспензии. Все методы очистки сточных вод, разработанные в последующие годы и до настоящего времени, не содержат никаких существенно новых решений, а лишь оптимизируют разработанный ранее метод, ограничиваясь различными комбинациями известных стадий технологического процесса. Исключение составляют физико-химические методы очистки, в которых используются физические методы и химические реакции, специально подобранные для удаления веществ, содержащихся в сточных водах (табл. 6).
Сточные воды предприятий (например, нефтеперерабатывающих) вначале подвергаются физико-химической очистке, а затем биологической. Содержание вредных веществ в сточных водах, поступающих на биологическую очистку не должно превышать определенных значений (табл. 7).
При разработке совместимой с окружающей средой системы переработки отходов ставятся следующие (по порядку важности) главные задачи:
Виды утилизации отходов:
* складирование;
* сжигание;
* компостирование (неприменим для отходов, содержащих токсичные вещества);
* пиролиз.
Таблица 9 . Эмиссия вредных веществ из установок сжигания мусора (мг / л) ( стр.158).
Таблица 10 . Среднее содержание металлов в пылеобразных частицах дыма мусоросжигательной печи (10 проб, среднее содержание пыли в отходящих топочных газах 88 мг / м 3) ( стр.159).
Таблица 11. Различия между термолизом и пиролизом органических отходов ( стр.171).
| Сжигание отходов | Пиролиз отходов |
| Обязательна высокая температура | Достаточно относительно небольшая температура (450 о С) |
| Необходим избыток воздуха (соотв. кислорода) | Отсутствие кислорода (соотв. воздуха) |
| Поступление тепла непосредственно за счет выделяющейся теплоты реакции | Поступление тепла большей частью через теплообменники |
| Окислительные условия, окисляются металлы | Восстановительные условия, металлы не окисляются |
| Основные продукты реакции: CO 2 , H 2 O, зола, шлаки | Основные продукты реакции: Н 2 , С n Н m , СО, твердые углеродные остатки |
| Газообразные вредные вещества: SO2, SO 3 , NO x , HCl, HF, тяжелые металлы, пыль | Газообразные вредные вещества: H 2 S, HCN, NH 3 , HCl, HF, фенолы, смолы, Hg, пыль |
| Большие объемы газа (доля воздуха) | Малые объемы газов |
| Зола спекается в шлак, уход влаги | Отсутствие процессов сплавления и спекания, уход влаги |
| Предварительное измельчение и равномерность дробления не являются необходимыми, но благоприятны | Предварительное измельчение и равномерность дробления необходимы |
| Жидкие и пастообразные отходы, как правило, не подлежат обработке | Жидкие и пастообразные отходы в принципе обрабатываются |
| Экономичность производства достигается при числе жителей около 1 млн | Экономичность производства, вероятно, обеспечивается при числе жителей около миллиона |
Наиболее распространено сейчас складирование отходов. Примерно 2 / 3 всех отходов бытового и производственного происхождения и 90 % инертных отходов складируют в хранилищах - свалках. Такие хранилища занимают большие площади, являются источниками шума, пыли и газов, образующихся в результате химических и анаэробных биологических реакций в толще, а также источниками загрязнения грунтовых вод в результате образования на открытых свалка просачивающихся вод (табл. 8).
Отсюда следует, что складирование отходов не может являться удовлетворительным методом их утилизации, и необходимо использовать другие методы.
В настоящее время сжигается до 50 % всех отходах в развитых странах. Преимущества метода сжигания состоят в существенном уменьшении объема отходов и действенном разрушении горючих материалов, включая органических соединений. Остатки от сжигания - шлаки и зола - составляют лишь 10 % первоначального объема и 30 % от массы сжигаемых материалов. Но при неполном сгорании в окружающую среду могут попадать многочисленные вредные вещества (табл. 9 и 10). Для снижения эмиссии органических веществ необходимо использовать устройства для очистки дымов.
Пиролизом называют разложение химических соединений при высоких температурах в отсутствие кислорода, вследствие чего становится невозможным их горение. В табл. 11 показаны различия в процессах сжигания (термолиза) и пиролиза отходов на основе сравнения этих двух методов. Хотя пиролиз имеет много достоинств, он обладает и существенными недостатками: сточные воды, поступающие из установок для пиролиза, сильно загрязнены органическими веществами) фенолы, хлорированные углеводороды и др.), а из отвалов твердых остатков пиролиза (пиролизного кокса) под действием дождей происходит вымывание вредных веществ; в твердых продуктах пиролиза, кроме того, найдены высокие концентрации поликонденсированных и хлорированных углеводородов. В связи с этим пиролиз нельзя считать экологически безопасным методом переработки отходов.
Человек в процессе своей деятельности производит огромное количество химических веществ, которые негативно воздействуют на окружающую среду. Но в данный момент он не имеет такой технологии, которая бы делала бы деятельность человека абсолютно безотходной.
Итак, мною были рассмотрены некоторые аспекты химического загрязнения окружающей среды. Это далеко не все аспекты этой огромной проблемы и только малая часть возможностей решения ее. Чтобы полностью не разрушить место своего обитания и обитания всех остальных форм жизни, человеку необходимо очень бережно относится к окружающей среде. А это значит необходим строгий контроль прямого и косвенного производства химических веществ, всестороннее изучение этой проблемы, объективная оценка влияния химических продуктов на окружающую среду, изыскание и применение методов минимизации вредного воздействия химических веществ на окружающую среду.
1. Экологическая химия: Пер. с нем. / Под ред. Ф. Корте. - М.: Мир, 1996. - 396 с., ил.
2. Экологические проблемы: что происходит, кто виноват и что делать?: Учебное пособие / Под ред. Проф. В. И. Данилова - Даниляна. - М.: Изд-во МНЭПУ, 1997. - 332 с.
3. Небел Б. Наука об окружающей среде: Как устроен мир: В 2-х т. Т. 1,2. Пер. с англ.- М.: Мир, 1993. - с., ил.
4. Ревель П., Ревель Ч. Среда нашего обитания: В 4-х книгах. Кн. 2. Загрязнения воды и воздуха: Пер с англ. - М.: Мир, 1995. - с., ил.
