Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
я_я3"Введение в экологию и природопользование"
я_я2"Химическое загрязнение среды промышленностью"
я1Экологический факультет
я1Очное отделение
я113 группа
я1Иванов Дмитрий Александрович
я3printwork by
я3"Р.B.S."
- 2 -
я_я2План реферата
1. Вступление
2. Химическое загрязнение атмосферы
я1а) Основные загрязняющие вещества
я1б) Аэрозольное загрязнение
я1в) Фотохимический туман (смог)
я1г) Контроль за выбросами загрязнений
я1в атмосферу (ПДК)
3. Химическое загрязнение природных вод
я1а) Неорганическое загрязнение
я1б) Органическое загрязнение
4. Загрязнение Мирового океана
я1а) Нефть
я1б) Пестициды
я1в) СПАВ
я1г) Канцерогены
я1д) Тяжелые металлы
я1е) Сброс отходов в море (дампинг)
я1ж) Тепловое загрязнение
5. Загрязнение почвы
я1а) Пестициды, как загрязняющий фактор
я1б) Кислотные дожди
6. Заключение
- 3 -
я_Реферат по экологии
я_" Химическое загрязнение среды промышленностью"
я_я21. Вступление
На всех стадиях своего развития человек был тесно связан с
окружающим миром. Но с тех пор как появилось высокоиндустри-
альное общество, опасное вмешательство человека в природу
резко усилилось, расширился объём этого вмешательства, оно
стало многообразнее и сейчас грозит стать глобальной опас-
ностью для человечества. Расход невозобновимых видов сырья
повышается, все больше пахотных земель выбывает из экономики,
так на них строятся города и заводы. Человеку приходится все
больше вмешиваться в хозяйство биосферы - той части нашей
планеты, в которой существует жизнь. Биосфера Земли в настоя-
щее время подвергается нарастающему антропогенному воздейс-
твию.При этом можно выделить несколько наиболее существенных
процессов, любой из которых не улучшает экологическую ситуа-
цию на планете.
Наиболее масштабным и значительным является химическое
загрязнение среды несвойственными ей веществами химической
природы. Среди них - газообразные и аэрозольные загрязнители
промышленно-бытового происхождения. Прогрессирует и накопле-
ние углекислого газа в атмосфере. Дальнейшее развитие этого
процесса будет усиливать нежелательную тенденцию в сторону
повышения среднегодовой температуры на планете. Вызывает тре-
вогу у экологов и продолжающееся загрязнение Мирового океана
нефтью и нефтепродуктами, достигшее уже я11/5 я0его общей поверх-
ности. Нефтяное загрязнение таких размеров может вызвать су-
щественные нарушения газо- и водообмена между гидросферой и
атмосферой. Не вызывает сомнений и значение химического заг-
рязнения почвы пестицидами и ее повышенная кислотность, веду-
щая к распаду экосистемы. В целом все рассмотренные факторы,
которым можно приписать загрязняющий эффект, оказывают замет-
ное влияние на процессы, происходящие в биосфере.
- 4 -
я_я22.Химическое загрязнение биосферы.
Свой реферат я начну с обзора тех факторов, которые приво-
дят к ухудшению состояния одной из важнейших составляющих би-
осферы - я_я1атмосферыя.я0. Человек загрязняет атмосферу уже тысяче-
летиями, однако последствия употребления огня, которым он
пользовался весь этот период, были незначительны. Приходилось
мириться с тем, что дым мешал дыханию и что сажа ложилась
черным покровом на потолке и стенах жилища. Получаемое тепло
было для человека важнее, чем чистый воздух и незакопченные
стены пещеры. Это начальное загрязнение воздуха не представ-
ляло проблемы, ибо люди обитали тогда небольшими группами,
занимая неизмерно обширную нетронутую природную среду. И даже
значительное сосредоточение людей на сравнительно небольшой
территории, как это было в классической древности, не сопро-
вождалось еще серьезными последствиями.
Так было вплоть до начала девятнадцатого века. Лишь за
последние сто лет развитие развитие промышленности "одарило"
нас такими производственными процессами, последствия которых
вначале человек еще не мог себе представить. Возникли горо-
да-миллионеры, рост которых остановить нельзя. Все это ре-
зультат великих изобретений и завоеваний человека.
В основном существуют три основных источника загрязнения
атмосферы: промышленность, бытовые котельные, транспорт. Доля
каждого из этих источников в общем загрязнении воздуха сильно
различается в зависимости от места. Сейчас общепризнанно, что
наиболее сильно загрязняет воздух промышленное производство.
Источники загрязнений - теплоэлектростанции, которые вместе с
дымом выбрасывают в воздух сернистый и углекислый газ; метал-
лургические предприятия, особенно цветной металлургии, кото-
рые выбрасывают в воздухоксилы азота, сероводород, хлор,
фтор, аммиак, соединения фосфора, частицы и соединения ртути
и мышьяка; химические и цементные заводы. Вредные газы попа-
дают в воздух в результате сжигания топлива для нужд промыш-
ленности, отопления жилищ, работы транспорта, сжигания и пе-
реработки бытовых и промышленных отходов. Атмосферные загряз-
нителиразделяют на первичные, поступающие непосредственно в
- 5 -
атмосферу, и вторичные, являющиеся результатом превращения
последних. Так, поступающий в атмосферу сернистый газ окисля-
ется до серного ангидрида, который взаимодействует с парами
воды и образует капельки серной кислоты. При взаимодействии
серного ангидрида с аммиаком образуются кристаллы сульфата
аммония. Подобным образом, в результате химических, фотохими-
ческих, физико-химических реакций между загрязняющими вещест-
вами и компонентами атмосферы, образуются другие вторичные
признаки. Основным источником пирогенного загрязнения на пла-
нете являются тепловые электростанции, металлургические и хи-
мические предприятия, котельные установки, потребляющие более
я170% я0ежегодно добываемого твердого и жидкого топлива. Основны-
ми вредными примесями пирогенного происхождения являются
следующие:
я_я3а) Оксид углеродая.я0. Получается при неполном сгорании угле-
родистых веществ. В воздух он попадает в результате сжигания
твердых отходов, с выхлопными газами и выбросами промышленных
предприятий. Ежегодно этого газа поступает в атмосферу не ме-
нее я1250 млн.т. я0Оксид углерода является соединением, активно
реагирующим с составными частями атмосферы и способствует по-
вышению температуры на планете, и созданию парникового эффек-
та.
я_я3б) Сернистый ангидрид. я.я0Выделяется в процессе сгорания серу-
содержащего топлива или переработки сернистых руд (до я170
я1млн.т.я0в год). Часть соединений серы выделяется при горении
органических остатков в горнорудных отвалах. Только в США об-
щее количество выброшенного в атмосферу сернистого ангидрида
составилоя1 65 процентовя0 от общемирового выброса.
я_я3в) Серный ангидрид. я.я0Образуется при окислении сернистого
ангидрида. Конечным продуктом реакции является аэрозоль или
раствор серной кислоты в дождевой воде, который подкисляет
почву, обостряет заболевания дыхательных путей человека. Вы-
падение аэрозоля серной кислоты из дымовых факелов химических
предприятий отмечается при низкой облачности и высокой влаж-
ности воздуха. Листовые пластинки растений, произрастающих на
расстоянии менее я11 км. я0от таких предприятий, обычно бывают
густо усеяны мелкими некротическими пятнами, образовавшихся в
местах оседания капель серной кислоты. Пирометаллургические
предприятия цветной и черной металлургии, а также ТЭС ежегод-
- 6 -
но выбрасывают в атмосферу я1десятки миллионов тонн я0серного ан-
гидрида.
я_я3г) Сероводород и сероуглерод. я.я0Поступают в атмосферу раз-
делно или вместе в другими соединениями серы. Основными ис-
точниками выброса являются предприятия по изготовлению ис-
кусственного волокна, сахара,коксохимические, нефтеперераба-
тывающие, а также нефтепромыслы. В атмосфере при взаимодейс-
твии с другими загрязнителями подвергаются медленному окисле-
нию до серного ангидрида.
я_я3д) Оксилы азота. я.я0Основными источниками выброса являются
предприятия, производящие азотные удобрения, азотную кислоту
и нитраты, анилиновые красители, нитросоединения, вискозный
шелк, целлулоид. Количество оксилов азота, поступающих в ат-
мосферу, составляетя1 20 млн.т.я0 в год.
я_я3е) Соединения фтора. я.я0Источниками загрязнения являютсяп-
редприятия по производству алюминия, эмалей, стекла, керами-
ки, стали, фосфорных удобрений. Фторосодержащие вещества пос-
тупают в атмосферу в виде газообразных соединений - фторово-
дорода или пыли фторида натрия и кальция. Соединения характе-
ризуются токсическим эффектом. Производные фтора являются
сильными инсектицидами.
я_я3ж) Соединения хлора. я.я0Поступают 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 про-
мышленности при выплавке чугуна и при переработке его на
сталь происходит выброс в атмосферу различных тяжелых метал-
лов и ядовитых газов. Так, в расчете на я11 т. я0передельного чу-
гуна выделяется кроме я12,7 кг. я0сернистого газа и я14,5 кг. я0пыле-
вых частиц, определяющих количество соединений мышьяка, фос-
фора, сурьмы, свинца, паров ртути и редких металлов,смоляных
веществ и цианистого водорода.
я_я3Аэрозольное загрязнение атмосферы
Аэрозоли - это твердые или жидкие частицы, находящиеся во
взвешенном состоянии в воздухе. Твердые компоненты аэрозолей
в ряде случаев особенно опасны для организмов, а у людей вы-
- 7 -
зывают специфические заболевания. В атмосфере аэрозольные
загрязнения воспринимаются в виде дыма, тумана, мглы или дым-
ки. Значительная часть аэрозолей образуется в атмосфере при
взаимодействии твердых и жидких частиц между собой или с во-
дяным паром. Средний размер аэрозольных частиц составляет я11-5
я1мкм. я0В атмосферу Земли ежегодно поступает около я11 куб.км. я0пы-
левидныхчастиц искусственного происхождения. Большое коли-
чество пылевых частиц образуется также в ходе производствен-
ной деятельности людей. Сведения о некоторых источниках тех-
ногенной пыли приведены ниже:
я_ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ПРОЦЕСС ВЫБРОС ПЫЛИ,МЛН.Т./ГОД
я11. Сжигание каменного угля 93,60
я12. Выплавка чугуна 20,21
я13. Выплавка меди (без очистки) 6,23
я14. Выплавка цинка 0,18
я15. Выплавка олова (без очистки) 0,004
я16. Выплавка свинца 0,13
я17. Производство цемента 53,37
Основными источниками искусственных аэрозольных загрязне-
ний воздуха являются ТЭС, которые потребляют уголь высокой
зольности, обогатительные фабрики, металлургические, цемент-
ные, магнезитовые и сажевые заводы. Аэрозольные частицы от
этих источников отличаются большим разнообразием химического
состава. Чаще всего в их составе обнаруживаются соединения
кремния, кальция и углерода, реже - оксиды металлов: железа,
магния, марганца, цинка, меди, никеля, свинца, сурьмы, висму-
та, селена, мышьяка, бериллия, кадмия, хрома, кобальта, мо-
либдена, а также асбест. Еще большее разнообразие свойственно
органической пыли, включающей алифатические и ароматические
углеводороды, соли кислот. Она образуется при сжигании оста-
точных нефтепродуктов, в процессе пиролиза на нефтеперераба-
тывающих, нефтехимических и других подобных предриятиях. Пос-
тоянными источниками аэрозольного загрязнения являются про-
мышленные отвалы - искусственные насыпи из переотложенного
материала, преимущественно вскрышных пород, образуемых при
добыче полезных ископаемых или же из отходов предприятий пе-
- 8 -
рерабатывающей промышленности, ТЭС. Источником пыли и ядови-
тых газов служат массовые взрывные работы. Так, в результате
одного среднего по массе взрыва (я1250-300 тонн я0взрывчатых ве-
ществ) в атмосферу выбрасывается около я12 тыс.куб.м. я0условного
оксида углерода и более я1150 т.я0пыли. Производство цемента и
других строительных материалов также является источником заг-
рязнения атмосферы пылью. Основные технологические процессы
этих производств - измельчение и химическая обработка шихт,
полуфабрикатов и получаемых продуктов в потоках горячих газов
всегда сопровождается выбросами пыли и других вредных веществ
в атмосферу. К атмосферным загрязнителям относятся углеводо-
роды - насыщенные и ненасыщенные, включающие от я11 до 13 я0ато-
мов углерода.Они подвергаются различным превращениям, окисле-
нию, полимеризации, взаимодействуя с другими атмосферными
загрязнителями после возбуждения солнечной радиацией. В ре-
зультате этих реакций образуются перекисные соединения, сво-
бодные радикалы, соединения углеводородов с оксидами азота и
серы часто в виде аэрозольных частиц. При некоторых погодных
условиях могут образовываться особо большие скопления вредных
газообразных и аэрозольных примесей в приземном слое воздуха.
Обычно это происходит в тех случаях, когда в слое воздуха не-
посредственно над источниками газопылевой эмиссии существует
инверсия - расположения слоя более холодного воздуха под теп-
лым, что препятствует воздушных масс и задерживает перенос
примесей вверх. В результате вредные выбросы сосредотачивают-
ся под слоем инверсии, содержание их у земли резко возраста-
ет, что становится одной из причин образования ранее неизв-
нстного в природе фотохимического тумана.
я_я3Фотохимический туман (смог)
Фотохимический туман представляет собой многокомпонентную
смесь газов и аэрозольных частиц первичного и вторичного про-
исхождения. В состав основных компонентов смога входят озон,
оксиды азота и серы, многочисленные органические соединения
перекисной природы, называемые в совокупности фотооксиданта-
ми. Фотохимический смог возникает в результате фотохимических
реакций при определенных условиях: наличии в атмосфере высо-
кой концентрации оксидов азота, углеводородов и других заг-
рязнителей, интенсивной солнечной радиации и безветрия или
- 9 -
очень слабого обмена воздуха в приземном слое при мощной и в
течение не менее суток повышенной инверсии. Устойчивая без-
ветренная погода, обычно сопровождающаяся инверсиями, необхо-
дима для создания высокой концентрации реагирующих веществ.
Такие условия создаются чаще в июне-сентябре и реже зимой.
При продолжительной ясной погоде солнечная радиация вызывает
расщепление молекул диоксида азота с образованием оксида азо-
та и атомарного кислорода. Атомарный кислород с молекулярным
кислородом дают озон. Казалось бы, последний, окисляя оксид
азота, должен сновапревращаться в молекулярный кислород, а
оксид азота - в диоксид. Но этого не происходит. Оксид азота
вступает в реакции с олефинами выхлопных газов, которые при
этом расщепляются по двойной связи и образуют осколки молекул
и избыток озона. В результате продолжащейся диссоциации новые
массы диоксида азота расщеппляются и дают дополнительные ко-
личества озона. Возникает циклическая реакция, в итоге кото-
рой в атмосфере постепенно накапливается озон. Этот процесс в
ночное время прекращается. В свою очередь озон вступает в ре-
акцию с олефинами. В атмосфере концентрируются различные пе-
рекиси, которые в сумме и образуют характерные для фотохими-
ческого тумана оксиданты. Последние являются источником так
называемых свободных радикалов, отличающихся особой реакцион-
ной 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 сис-
темы и часто бывают причиной преждевременной смерти городских
жителей с ослабленным здоровьем.
я_я3Проблема контролирования выброса в атмосферу
я_я3загрязняющих веществ промышленными предприятиями (ПДК)
Приоритет в области разработки предельно допустимых
концентраций в воздухе принадлежит я1СССРя0. я1ПДКя0 - такие концент-
рации, которые на человека и его потомство прямого или кос-
венного воздействия, не ухудшают их работоспособности, само-
чувствия, а также санитарно-бытовых условий жизни людей.
Обобщение всей информации по я1ПДКя0, получаемой всеми ведомства-
ми, осуществляется в я1ГГО я0- я1Главной Геофизической Обсервато-
я1риия0. Чтобы по результатам наблюдений определить значения воз-
- 10 -
духа, измеренные значения концентраций сравнивают с макси-
мальной разовой предельно допустимой концентрацией и опреде-
ляют число случаев, когда были превышены я1ПДКя0, а также во
сколько раз наибольшее значение было выше я1ПДКя0. Среднее значе-
ние концентрации за месяц или за год сравнивается с я1ПДК я0дли-
тельного действия - среднеустойчивой я1ПДК. я0Состояние загрязне-
ние воздуха несколькими веществами, наблюдаемые в атмосфере
города, оценивается с помощью комплексного показателя - я1ин-
я1декса загрязнения атмосферы (ИЗА). я0Для этого нормированные на
соответствующее значения я1ПДК я0и средние концентрации различных
веществ с помощью несложных расчетов приводят к величине
концентраций сернистого ангидрида, а затем суммируют. Макси-
мальные разовые концентрации основных загрязняющих веществ
были наибольшими в я1Норильске (оксилы азота и серы), Фрунзе
я1(пыль), Омске (угарный газ). я0Степень загрязнения воздуха ос-
новными загрязняющими веществами находится в прямой зависи-
мости от промышленного развития города. Наибольшие максималь-
ные концентрации характерны для городов с численностью насе-
ления я1более 500 тыс. жителей. я0Загрязнение воздуха специфичес-
кими веществами зависит от вида промышленности, развитой в
городе. Если в крупном городе размещены предприятия несколь-
ких отраслей промышленности, то создается очень высокий уро-
вень загрязнения воздуха, однако проблема снижения выбросов
многих специфических веществ до сих пор остается нерешенной.
я_я23. Химическое загрязнение природных вод.
Всякий водоем или водный источник связан с окружающей его
внешней средой. На него оказывают влияние условия формирова-
ния поверхностного или подземного водного стока, разнообраз-
ные природные явления, индустрия, промышленное и коммунальное
строительство, транспорт, хозяйственная и бытовая деятель-
ность человека. Последствием этих влияний является привнесе-
ние в водную среду новых, несвойственных ей веществ - я1загряз-
я1нителейя0, 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 загрязне-
ние представляет собой изменение естественных химических
- 11 -
свойств вода за счет увеличения содержания в ней вредных при-
месей как неорганической (минеральные соли, кислоты, щелочи,
глинистые частицы), так и органической природы (нефть и неф-
тепродукты, органические остатки, поверхностноактивные ве-
щества, пестициды).
я_я3Неорганическое загрязнение
Основными неорганическими (минеральными) загрязнителями
пресных и морских вод являются разнообразные химические сое-
динения, токсичные для обитателей водной среды. Это соедине-
ния мышьяка, свинца, кадмия, ртути, хрома, меди, фтора. Боль-
шинство из них попадает в воду в результате человеческой дея-
тельности. Тяжелые металлы поглощаются я1фитопланктономя0, а за-
тем передаются по пищевой цепи более высокоорганизованным ор-
ганизмам. Токсический эффект некоторых наиболее распростра-
ненных загрязнителей гидросферы представлен в таблице:
я_ВЕЩЕСТВО ПЛАНКТОН я.я1 я_я0 РАКООБРАЗНЫЕ я.я1 я_я0 МОЛЛЮСКИ я.я1 я_я0 РЫБЫ
я11. Медь +++ +++ +++ +++
я12. Цинк + ++ ++ ++
я13. Свинец - + + +++
я14. Ртуть ++++ +++ +++ +++
я15. Кадмий - ++ ++ ++++
я16. Хлор - +++ ++ +++
я17. Роданид - ++ + ++++
я18. Цианид - +++ ++ ++++
я19. Фтор - - + ++
я110. Сульфид - ++ + +++
я_я3Степень токсичности (примечание):
я1- - отсутствует
я1+ - очень слабая
я1++ - слабая
я1+++ - сильная
я1++++ - очень сильная
Кроме перечисленных в таблице веществ, к опасным заразите-
лям водной среды можно отнести неорганические кислоты и осно-
- 12 -
вания, обуславливающие широкий диапозон я1рН я0промышленных сто-
ков (я11,0 - 11,0) я0и способных изменять я1рН я0водной среды до зна-
чений я15,0 я0или выше я18,0я0, тогда как рыба в пресной и морской
воде может существовать только в интервале я1рН 5,0 - 8,5я0. Сре-
ди основных источников загрязнения гидросферы минеральными
веществами и биогенными элементами следует упомянуть предпри-
ятия пищевой промышленности и сельское хозяйство. С орошаемых
земель ежегодно вымывается около я16 млн.т. я0солей. К я12000 я0году
возможно увеличение их массы до я112 млн.т./год. я0Отходы, содер-
жащие ртуть, свинец, медь локализованы в отдельных районах у
берегов, однако некоторая их часть выносится далеко за преде-
лы территориальных вод. Загрязнение ртутью значительно снижа-
ет 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, печаль-
ную известность приобрела болезнь Минамата, впервые обнару-
женную японскими учеными у людей, употреблявших в пищу рыбу,
выловленную в заливе Минамата, в который бесконтрольно сбра-
сывали промышленные стоки с техногенной ртутью.
я_я3Органическое загрязнение.
Среди вносимых в океан с суши растворимых веществ, большое
значение для обитателей водной среды имеют не только мине-
ральные, биогенные элемнты, но и я1органические остатки. я0Вынос
в океан органического вещества оценивается в я1300 - 380
я1млн.т./год. я0Сточные воды, содержащие суспензии органического
происхождения или растворенное органическое вещество, пагуб-
новлияютна состояние водоемов. Осаждаясь, суспензии заливают
дно и задерживают развитие или полностью прекращают жизнедея-
тельность данных микроорганизмов, участвующих в процессесамо-
очищения вод. При гниении данных осадков могут образовываться
вредные соединения и отравляющие вещества, такие как серово-
дород, которые привогдят к загрязнению всей воды в реке. На-
личие суспензий затрудняют также проникновение света в глубь
воды и замедляет процессы фотосинтеза. Одним из основных са-
нитарных требований, предъявляемых к качеству воды, является
содержание в ней необходимого количества кислорода. Вредное
- 13 -
действие оказывают все загрязнения, которые так или иначе со-
действуют снижению содержания кислорода в воде. Поверхностно-
активные вещества - я1жирыя0, я1масла, смазочные материалы я0- обра-
зуют на поверхности воды пленку, которая препятствует газооб-
мену между водой и атмосферой, что снижает степень насыщен-
ности воды кислородом. Значительный объем органических ве-
ществ, большинство из которых не свойственно природным водам,
сбрасывается в реки вместе с промышленными и бытовыми стока-
ми. Нарастающее загрязнение водоемов и водостоков наблюдается
во всех промышленных странах. Информация о содержании некото-
рых органических веществ в промышленных сточных водах предос-
тавлена ниже:
я_ЗАГРЯЗНЯЮЩИЕ ВЕЩЕСТВА КОЛИЧЕСТВО В МИРОВОМ СТОКЕ
я_МЛН.Т./ГОД
я11. Нефтепродукты 26,563
я12. Фенолы 0,460
я13. Отходы производств
я1синтетических волокон 5,500
я14. Растительные органические остатки 0,170
я15. Всего 33,273
В связи с быстрыми темпами урбанизации и несколько замед-
ленным строительством очистных сооружений или их неудовлетво-
рительной эксплуатацией водные бассейны и почва загрязняются
бытовыми отходами. Особенно ощутимо загрязнение в водоемах с
замедленным течением или непроточных (водохранилища, озера).
Разлагаясь в водной среде, органические отходы могут стать
средой для патогенных организмов. Вода, загрязненная органи-
ческими отходами, становится практически непригодной для
питья и других надобностей. Бытовые отходы опасны не только
тем, что являются источником некоторых болезней человека
(брюшной тиф, дизентерия, холера), но и тем, что требуют для
своего разложения много кислорода. Если бытовые сточные воды
поступают в водоем в очень больших количествах, то содержание
растворимого кислорода может понизится ниже уровня, необходи-
мого для жизни морских и пресноводных организмов.
- 14 -
- 15 -
я_я24. Проблема загрязнения Мирового океана
я_я2(на примере ряда органических соединений)
я_я3Нефть и нефтепродукты
Нефть представляет собой вязкую маслянистую жидкость,
имеющую темно-коричневый цвет и обладающую слабой флуорис-
ценцией. Нефть состоит преимущественно из насыщенных алифв-
тических и гидроароматических углеводородов. Основные компо-
ненты нефти - углеводороды я1(до 98%) - я0подразделяются на 4
класса:
я_я3а) Парафины (алкены). я.я0- я1(до 90% от общего состава) - я0устой-
чивые вещества, молекулы которых выражены прямой и разветв-
ленной цепью атомов углерода. Легкие парафины обладают макси-
мальной летучестью и растворимостью в воде.
я_я3б) Циклопарафины. я.я1- ( 30 - 60% от общего состава) я0насыщен-
ные циклические соединения с 5-6 атомами углерода в кольце.
Кроме циклопентана и циклогексана в нефти встречаются бицик-
лические и полициклические соединения этой группы. Эти соеди-
нения очень устойчивы и плохо поддаются биоразложению.
я_я3в) Ароматические углеводороды. я.я1- (20 - 40% от общего сос-
я1тава) я0- ненасыщенные циклические соединения ряда бензола, со-
держащие в кольце на 6 атомов углерода меньше, чем циклопара-
фины. В нефти присутствуют летучие соединения с молекулой в
виде одинарного кольца (я1бензол, толуол, ксилол)я0, затем бицик-
лические (я1нафталин)я0, полуциклические (я1пирен).
я_я3г) Олефины (алкены). я.я1- (до 10% от общего состава) я0- нена-
сыщенные нециклические соединения с одним или двумя атомами
водорода у каждого атома углерода в молекуле, имеющей прямую
или разветвленную цепь.
Нефть и нефтепродукты являются наиболее распространенными
загрязняющими веществами в Мировом океане. К началу я180-ых я0го-
дов в океан ежегодно поступало около я16 млн.т. я0нефти, что сос-
тавляло я10,23% я0мировой добычи. Наибольшие потери нефти связаны
с ее транспортировкой из районов добычи. Аварийные ситуации,
слив за борт танкерами промывочных и балластных вод, - все
это обуславливает присутствие постоянных полей загрязнения на
трассах морских путей. В период за я11962-79 годы я0в результате
аварий в морскую среду поступило около я12 млн. т. я0нефти. За
- 16 -
последние я130 я0лет, начиная с я11964 я0года, пробурено около я12000
скважин в Мировом океане, из них только в Северном море я11000
и я1350 я0промышленных скважин оборудовано. Из-за незначительных
утечек ежегодно теряется я10,1 млн.т. я0нефти. Большие массы неф-
ти поступают в моря по рекам, с бытовыми и ливневыми стоками.
Объем загрязнений из этого источника составляет я12,0
я1млн.т./годя0. Со стоками промышленности ежегодно попадает я10,5
я1млн.т. я0нефти. Попадая в морскую среду, нефть сначала растека-
ется в виде пленки, образуя слои различной мощности. По цвету
пленки можно определить ее толщину:
я_ВНЕШНИЙ ВИДя1 я0ТОЛЩИНА,МКМя1 я0КОЛИЧЕСТВО НЕФТИя1,
я_Л./КВ.КМ.
я11. Едва заметна 0,038 44
я12. Серебристый отблеск 0,076 88
я13. Следы окраски 0,152 176
я14. Ярко окрашенные разводы 0,305 352
я15. Тускло окрашенные 1,016 1170
я16. Темно окрашенные 2,032 2310
Нефтяная пленка изменяет состав спектра и интенсивность
проникновения в воду света. Пропускание света тонкими пленка-
ми сырой нефти составляет я11-10% (280 нм), 60-70% (400нм).
Пленка толщиной я130-40 мкм я0полностью полностью поглощает инф-
ракрасное излучение. Смешиваясь с водой, нефть образует
эмульсию двух типов: прямую я1"нефть в воде" я0и обратную я1"вода в
я1нефти"я0. Прямые эмульсии, составленные капельками нефти диа-
метром до я10,5 мкм, я0менее устойчивы и характерны для нефтей,
содержащих поверхностно-активные вещества. При удалении лету-
чих фракций, нефть образует вязкие обратные эмульсии, которые
могут сохраняться на поверхности, переноситься течением, выб-
расываться на берег и оседать на дно.
я_я3Пестициды
Пестициды составляют группу искусственно созданных ве-
ществ, используемых для борьбы с вредителями и болезнями рас-
тений. Пестициды делятся на следующие группы: я1инсектициды -
для борьбы с вредными насекомыми, я1фунгициды и бактерициды -
- 17 -
для борьбы с бактериальными болезнями растений, я1гербициды -
против сорных растений. Установлено, что пестициды уничтожая
вредителей, наносят вред многим полезным организмам и подры-
вают здоровье биоценозов. В сельском хозяйстве давно уже сто-
ит проблема перехода от химических (загрязняющих среду) к би-
ологическим (экологически чистым) методам борьбы с вредителя-
ми. В настоящее время более я15 млн.т. я0пестицидов поступает на
мировой рынок. Около я11,5 млн.т. я0этих веществ уже вошло в сос-
тав наземных и морских экосистем золовым и водным путем. Про-
мышленное производство пестицидов сопровождается появлением
большого количества побочных продуктов, загрязняющих сточные
воды. В водной среде чаще других встречаются представители
инсектицидов, фунгецидов и гербицидов. Синтезированные инсек-
тициды делятся на три основных группы: я1хлороорганические,
я1фосфороорганические и карбонаты. я0Хлороорганические инсектици-
ды получают путем хлороирования ароматических и гетероцикли-
ческих жидких углеводородов. К ним относятся я1ДДТ я0и его произ-
водные, в молекулах которых устойчивость алифатических и аро-
матических групп в совместном присутствии возрастает, всевоз-
можные хлорированные производные хлородиена я1(элдрин). я0Эти ве-
щества имеют период полураспада до нескольких десятков лет и
очень устойчивы к биодеградации. В водной среде часто встре-
чаются я1полихлорбифенилы - я0производные я1ДДТ я0без алифатической
части, насчитывающие я1210 я0гомологов и изомеровя1. я0За последние
я140 я0лет использовано более я11,2 млн.т. я0полихлорбифенилов в про-
изводстве пластмасс, красителей, трансформаторов, конденсато-
ров. Полихлорбифенилы (я1ПХБ) я0попадают в окружающую среду в ре-
зультате сбросов промышленных сточных вод и сжигания твердых
отходах на свалках. Последний источник поставляет ПБХ в ат-
мосферу, откуда они с атмосферными осадками выпадают во все
районах Земнего шара. Так в пробах снега, взятых в Антаркти-
де, содержание ПБХ составилоя1 0,03 - 1,2 кг./л.
я_я3Синтетические поверхностно-активные вещества.
я1Детергенты (СПАВ) я0относятся к обширной группе веществ, по-
нижающих поверхностное натяжение воды. Они входят в состав
синтетических моющих средств (я1СМС)я0, широко применяемых в быту
и промышленности. Вместе со сточными водами СПАВ попадают в
материковые воды и морскую среду. СМС содержат я1полифосфаты
- 18 -
я1натрияя0, в которых растворкны детергенты, а также ряд добавоч-
ных ингредиентов, токсичных для водных организмов: я1ароматизи-
я1рующие вещества, отбеливающие реагенты (персульфаты, пербора-
я1ты), кальцинированная сода, карбоксиметилцеллюлоза, силикаты
я1натрия. я0В зависимости от природы и структуры гидрофильной
части молекулы СПАВ делятся на я1анионоактивные, катионоактив-
я1ные, амфотерные и неионогенные. я0Последние не образуют ионов в
воде. Наиболее распространенными среди СПАВ являются анионо-
активные вещества. На их долю приходится более я150% я0всех про-
изводимых в мире СПАВ. Присутствие СПАВ в сточных водах про-
мышленнрсти связано с использованием их в таких процессах,
как флотационное обогащение руд, разделение продуктовхимичес-
ких технологий, получение полимеров, улучшение условий буре-
ния нефтяных и газовых скважин, борьба с коррозией оборудова-
ния. В сельском хозяйстве СПАВ применяется в составе пестици-
дов.
я_я3Соединения с канцерогенными свойствами.
Канцерогенные вещества - это химически однородные соедине-
ния, проявляющие трансформирующую активность и способность
вызывать я1канцерогенные, тератогенные (нарушение процессов
я1эмбрионального развития) или мутагенные я0изменения в организ-
мах. В зависимости от условий воздействия они могут приводить
к ингибированию роста, ускорению старения, нарушению индиви-
дуального развития и изменению генофонда организмов. К ве-
ществам, обладающим канцерогенными свойствами, относятся я1хло-
я1рированные алифатические углеводороды, винилхлорид, я0и особен-
но, я_я1полициклические ароматические углеводороды (ПАУ). я.я0Макси-
мальное количество ПАУ в современных данных осадках Мирового
океана я1(более 100 мкг/км массы сухого вещества) я0обнаружено в
тентонически активных зонах, подверженным глубинному терми-
ческому воздействию. Основные антропогенные источники ПАУ в
окружающей среде - это пиролиз органических веществ при сжи-
гании различных материалов, древесины и топлива.
я_я3Тяжелые металлы.
Тяжелые металлы (ртуть, свинец, кадмий,цинк, медь, мышь-
як,) относятся к числу распространенных и весьма токсичных
загрязняющих веществ. Они широко применяются в различных про-
- 19 -
мышленных производствах, поэтому,несмотря на очистные мероп-
риятия, содержание соединения тяжелых металлов в промышленных
сточных водах довольно высокое. Большие массы этих соединений
поступают в океан через атмосферу. Для морских биоценозов на-
иболее опасны ртуть, свинец и кадмий. Ртуть переносится в
океан с материковым стоком и через атмосферу. При выветрива-
нии осадочных и изверженных пород ежегодно выделяется я13,5
я1тыс.т. я0ртути. В составе атмосферной пыли содержится около я112
я1тыс.т. я0ртути, причем значительная часть - антропогенного про-
ихождения. Около половины годового промышленного производства
этого металла (я1910 тыс.т./год) я0различными путями попадает в
океан. В районах, загрязняемых промышленными водами, концент-
рация ртути в растворе и взвесях сильно повышается. При этом
некоторые бактерии переводят хлориды в высокотоксичную я1ме-
я1тилртутья0. Заражение морепродуктов неоднократно приводило к
ртутному отравлению прибрежного населения. К я11977 году я0насчи-
тывалось я12800 я0жертв болезни Миномата, причиной которой послу-
жили отходы предприятий по производству хлорвинила и ацеталь-
дегида, на которых в качестве я1катализаторая0 использовалась
я1хлористая ртуть. я0Недостаточно очищенные сточные воды предрия-
тий поступали в залив Минамата. Свиней - типичный рассеянный
элемент, содержащийся во всех компонентах окружающей среды: в
горных породах,почвах, природных водах, атмосфере, живых ор-
ганизмах. Наконец, свиней активно рассеивается в окружающую
среду в процессе хозяйственной деятельности человека. Это
выбросы с промышленными и бытовыми стоками, с дымом и пылью
промышленных предприятий, с выхлопными газами двигателей
внутреннего сгорания. Миграционный поток свинца с континента
в океан идет не только с речными стоками, но и через атмосфе-
ру. С континентальной пылью океан получает (я120-30)*10^3 т.
свинца в год.
я_я3Сброс отходов в море с целю захоронения
я_я3(дампинг).
Многие страны, имеющие выход к морю, производят морское
захоронение различных материалов и веществ, в частности грун-
та, вынутого при дноуглубительных работах, бурового шлака,
отходов промышленности, строительного мусора, твердых отхо-
дов, взрывчатых и химических веществ, радиоактивных отходов.
- 20 -
Объем захоронений составил около я110% я0от всей массы загрязняю-
щих веществ, поступающих в Мировой океан. Основанием для дам-
пинга в море служит возможность морской среды к переработке
большого количества органических и неорганических веществ без
особого ущерба воды. Однако эта способность не беспредельна.
Поэтому дампинг рассматривается как вынужденная мера, времен-
ная дань общества несовершенству технологии. В шлаках промыш-
ленных производств присутствуют разнообразные органические
вещества и соединения тяжелых металлов. Бытовой мусор в сред-
нем содержит (я1на массу сухого вещества) 32-40% я0органических
веществ; я10,56% я0азота; я10,44% я0фосфора; я10,155% я0цинка; я10,085%
свинца; я10я0,я1001% я0ртути; я10,001% я0кадмия. Во время сброса прохож-
дении материала сквозь столб воды, часть загрязняющих веществ
переходит в раствор, изменяя качество воды, другая сорбирует-
ся частицами взвеси и переходит в донные отложения. Одновре-
менно повышаеся мутность воды. Наличие органических веществ
чпсто приводит к быстрому расходованию кислорода в воде и не
едко к его полному исчезновению, растворению взвесей, накоп-
лению металлов в растворенной форме, появлению сероводорода.
Присутствие бльшого количества органических веществ создает в
грунтах устойчивую восстановительную среду, в которой возни-
кает особый тип иловых вод, содержащих сероводород, аммиак,
ионы металлов. Воздействию сбрасываемых материалов в разной
степени подвергаются организмы бентоса и др. В случае образо-
вания поверхностных пленок, содержащих нефтяные углеводороды
и СПАВ, нарушается газообмен награнице воздух - вода. Загряз-
няющие вещества, поступающие в раствор, могут аккумулировать-
ся в тканях и органах гидробиантов и оказывать токсическое
воздействие на них. Сброс материалов дампинга на дно и дли-
тельная повышенная мутность приданной воды приводит к гибели
от удушья малоподвижные формы бентоса. У выживших рыб, мол-
люсков и ракообразных сокращается скорость роста за счет
ухудшения условий питания и дыхания. Нередко изменяется видо-
вой состав данного сообщества. Прм организации системы конт-
роля за сбросами отходов в море решающее значение имеет опре-
деление районов дампинга, определение динамики загрязнения
морской воды и донных отложений. Для выявления возможных объ-
емов сброса в море необходимо проводить расчеты всех загряз-
няющих веществ в составе материального сброса.
- 21 -
я_я3Тепловое загрязнение.
Тепловое загрязнение поверхности водоемрв и прибрежных
морских акваторий возникает в результате сброса нагретых
сточных вод электростанциями и некоторыми промышленными про-
изводствами. Сброс нагретых вод во многих случаях обуславли-
вает повышение температуры воды в водоемах на я16-8 я0градусов
Цельсия. Площадь пятен нагретых вод в прибрежных районах мо-
жет достигать я130 кв.км. я0Более устойчивая температурная стра-
тификация препятствует водообмену поверхностным и донным сло-
ем. Растворимость кислорода уменьшается, а потребление его
возрастает, поскольку с ростом теипературы усиливается актив-
ность аэробных бактерий, разлагающих органическое вещество.
Усиливается видовое разнообразие фитопланктона и всей флоры
водорослей.
На основании обобщения материала можно сделать я3выводя0, что
эффекты антропогенного воздействия на водную среду проявляют-
ся на индивидуальном и популяционно-биоценотическом уровнях,
и длительное действие загрязняющих веществ приводит к упроще-
нию экосистемы.
- 22 -
я_я25. Загрязнение почвы.
Почвенный покров Земли представляет собой важнейший компо-
нент биосферы Земли. Именно почвенная оболочка определяет
многие процессы, происходящие в биосфере.
Важнейшее значение почв состоит в аккумулировании органи-
ческого вещества, различных химических элементов, а также
энергии. Почвенный покров выполняет функции биологического
поглотителя, разрушителя и нейтрализатора различных загрязне-
ний. Если это звено биосферы будет разрушено, то сложившееся
функционирование биосферы необратимо нарушится. Именно поэто-
му чрезвычайно важно изучение глобального биохимического зна-
чения почвенного покрова, его современного состояния и изме-
нения под влиянием антропогенной деятельности. Одним из видов
антропогенного воздействия является загрязнение пестицидами.
я_я3Пестициды как загрязняющий фактор.
Открытие пестицидов - химических средств защиты растений и
животных от различных вредителей и болезней - одно из важ-
нейших достижений современной науки. Сегодня в мире на я11
я1га. я0наносится я1300 кг. я0химических средств. Однако в результате
длительного применения пестицидов в сельском хозяйствем меди-
цине (я1борьба с переносчиками болезней) я0почти повсеместно от-
личается снижение из эффективности вследствие развития резис-
тентных рас вредителей и распространению "новых" вредных ор-
ганизмов, естественные враги и конкуренты которых были унич-
тожены пестицидами. В то же время действие пестицидов стало
проявляться в глобальных масштабах. Из громадного количества
насекомых вредными являются лишь я10,3% я0или я15 тыс. я0видов. У
я1250-ти я0видов обнаружена резистентность к пестицидам. Это усу-
губляется явлением перекрёстной резистенции, заключающейся в
том, что повышенная устойчивость к действию одного препарата
сопровождается устойчивостью к соединениям других классов. С
общебиологических позиций резистентность можно рассматривать
как смену популяций в результате перехода от чувствительного
штамма к устойчивому штамму того же вида вследствие отбора,
вызванного пестицидами. Это явление связано с генетическими,
физиологическими и биохимическими перестройками организмов.
Неумеренное применение пестицидов (гербицидов, инсектицидов,
- 23 -
дефолиантов) негативно влияет на качество почвы. В связи с
этим усиленно изучается судьба пестицидов в почвах и возмож-
ности и возможности их обезвреживать химическими и биологи-
ческими способами. Очень важно создавать и применять только
препараты с небольшой продолжительностью жизни, измеряемой
неделями или месяцами. В этом деле уже достигнуты определен-
ные успехи и внедряются препараты с большой скоростью дест-
рукции, однако проблема в целом ещё не решена.
я_я3Кислые атмосферные выпады на сушу.
Одна из острейших глобальных проблем современности и обоз-
римого будущего - это я1проблема возрастающей кислотности ат-
я1мосферных осадков и почвенного покрова. я0Районы кислых почв не
знают засух, но их естественное плодородие понижено и неус-
тойчиво; они быстро истощаются и урожаи на них низкие. Кис-
лотные дожди вызывают не только подкисление поверхностных вод
и верхних горизонтов почв. Кислотность с нисходящими потоками
воды распространяется на весь почвенный профиль и вызывает
значительное подкисление грунтовых вод. Кислотные дожди воз-
никают в результате хозяйственной деятельности человека, соп-
ровождающейся эмиссией колоссальных количеств оксилов серы,
азота, углерода. Эти оксилы, поступая в атмосферу переносятся
на большие расстояния, взаимодействуют с водой и превращаются
в растворы смеси сернистой, серной, азотистой, азотной и
угольной кислот, которые выпадают в виде я1"кислых дождей" я0на
сушу, взаимодействуя с растениями, почвами, водами. Главными
источниками в атмосфере является сжигание сланцев, нефти, уг-
лей, газа в индустрии, в сельском хозяйстве, в быту. Хозяйс-
твенная деятельность человека почти вдвое увеличила поступле-
ние в атмосферу оксилов серы, азота, сероводорода и оксида
углерода. Естественно, что это сказалось на повышении кислот-
ности атмосферных осадков, наземных и грунтовых вод. Для ре-
шения этой проблемы необходимо увеличить объём систематичес-
ких представительных измерений соединений загрязняющих атмос-
феру веществ на больших территориях.
- 24 -
я_я26. Заключение
я1Охрана природы - задача нашего века, проблема, ставшая со-
я1циальной. Снова и снова мы слышим об опасности, грозящей ок-
я1ружающей среде, но до сих пор многие из нас считают их непри-
я1ятным, но неизбежным порождением цивилизации и полагают, что
я1мы ещё успеем справится со всеми выявившимися затруднениями.
я1Однакр воздействие человека на окружающую среду приняло угро-
я1жающие масштабы. Чтобы в корне улучшить положение, понадобят-
я1ся целенаправленные и продуманные действия. Ответственная и
я1действенная политика по отношению к окружающей среде будет
я1возможна лишь в том случае, если мы накопим надёжные данные о
я1современном состоянии среды, обоснованные знания о взаимо-
я1действии важных экологических факторов, если разработает но-
я1вые методы уменьшения и предотвращения вреда, наносимого При-
я1роде Человеком.
- 25 -