Загрязнение окружающей среды - это нежелательное изменение ее свойств, которое приводит или может привести к вредному воздействию на человека или природные комплексы. Наиболее известный вид загрязнения - химическое (поступление в окружающую среду вредных веществ и соединений), но не меньшую потенциальную угрозу несут и такие виды загрязнений, как радиоактивное, тепловое (неконтролируемый выброс тепла в окружающую среду может привести к глобальным изменениям климата природы), шумовое. В основном загрязнение окружающей среды связано с хозяйственной деятельностью человека (антропогенное загрязнение окружающей среды), однако возможно загрязнение в результате природных явлений, например извержений вулканов, землетрясений, падения метеоритов и др. Загрязнению подвергаются все оболочки Земли.

На всех стадиях своего развития человек был тесно связан с окружающим миром. Но с тех пор как появилось высокоиндустриальное общество, опасное вмешательство человека в природу резко усилилось, расширился объём этого вмешательства, оно стало многообразнее и сейчас грозит стать глобальной опасностью для человечества. Расход невозобновимых видов сырья повышается, все больше пахотных земель выбывает из экономики, так на них строятся города и заводы. Человеку приходится все больше вмешиваться в хозяйство биосферы — той части нашей планеты, в которой существует жизнь. Биосфера Земли в настоящее время подвергается нарастающему антропогенному воздействию. При этом можно выделить несколько наиболее существенных процессов, любой из которых не улучшает экологическую ситуацию на планете.

Наиболее масштабным и значительным является химическое загрязнение окружающей среды несвойственными ей веществами химической природы. Среди них — газообразные и аэрозольные загрязнители промышленно-бытового происхождения. Прогрессирует и накопление углекислого газа в атмосфере. Дальнейшее развитие этого процесса будет усиливать нежелательную тенденцию в сторону повышения среднегодовой температуры на планете. Вызывает тревогу у экологов и продолжающееся загрязнение Мирового океана нефтью и нефтепродуктами, достигшее уже 1/5 его общей поверхности. Нефтяное загрязнение таких размеров может вызвать существенные нарушения газо- и водообмена между гидросферой и атмосферой. Не вызывает сомнений и значение химического загрязнения почвы пестицидами и ее повышенная кислотность, ведущая к распаду экосистемы. В целом все рассмотренные факторы, которым можно приписать загрязняющий эффект, оказывают заметное влияние на процессы, происходящие в биосфере.

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:

Оксид углерода . Получается при неполном сгорании углеродистых веществ. В воздух он попадает в результате сжигания твердых отходов, с выхлопными газами и выбросами промышленных предприятий. Ежегодно этого газа поступает в атмосферу не менее 1250 млн. т. Оксид углерода является соединение, активно реагирующим с составными частями атмосферы и способствует повышению температуры на планете, и созданию парникового эффекта.

Сернистый ангидрид . Выделяется в процессе сгорания серосодержащего топлива или переработки сернистых руд (до 170 млн. т в год). Часть соединений серы выделяется при горении органических остатков в горнорудных отвалах. Только в США общее количество выброшенного в атмосферу сернистого ангидрида составило 65 % от общемирового выброса.

Серный ангидрид . Образуется при окислении сернистого ангидрида. Конечным продуктом реакции является аэрозоль или раствор серной кислоты в дождевой воде, который подкисляет почву, обостряет заболевания дыхательных путей человека. Выпадение аэрозоля серной кислоты из дымовых факелов химических предприятий отмечается при низкой облачности и высокой влажности воздуха. Листовые пластинки растений, произрастающих на расстоянии менее 11 км от таких предприятий, обычно бывают густо усеяны мелкими некротическими пятнами, образовавшихся в местах оседания капель серной кислоты. Пирометаллургические предприятия цветной и черной металлургии, а также ТЭС ежегодно выбрасывают в атмосферу десятки миллионов тонн серного ангидрида.

Сероводород и сероуглерод . Поступают в атмосферу раздельно или вместе с другими соединениями серы. Основными источниками выброса являются предприятия по изготовлению искусственного волокна, сахара, коксохимические, нефтеперерабатывающие, а также нефтепромыслы. В атмосфере при взаимодействии с другими загрязнителями подвергаются медленному окислению до серного ангидрида.

Оксиды азота . Основными источниками выброса являются предприятия, производящие азотные удобрения, азотную кислоту и нитраты, анилиновые красители, нитросоединения, вискозный шелк, целлулоид. Количество оксидов азота, поступающих в атмосферу, составляет 20 млн. т в год.

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.

Соединения хлора . Поступают в атмосферу от химических предприятий, производящих соляную кислоту, хлорсодержащие пестициды, органические красители, гидролизный спирт, хлорную известь, соду. В атмосфере встречаются как примесь молекулы хлора и паров соляной кислоты. Токсичность хлора определяется видом соединений и их концентрацией. В металлургической промышленности при выплавке чугуна и при переработке его на сталь происходит выброс в атмосферу различных тяжелых металлов и ядовитых газов. Так, в расчете на 1 т предельного чугуна выделяется кроме 12,7 кг сернистого газа и 14,5 кг пылевых частиц, определяющих количество соединений мышьяка, фосфора, сурьмы, свинца, паров ртути и редких металлов, смоляных веществ и цианистого водорода.

Аэрозольное загрязнение атмосферы . Аэрозоли — это твердые или жидкие частицы, находящиеся во взвешенном состоянии в воздухе. Твердые компоненты аэрозолей в ряде случаев особенно опасны для организмов, а у людей вызывают специфические заболевания. В атмосфере аэрозольные загрязнения воспринимаются в виде дыма, тумана, мглы или дымки. Значительная часть аэрозолей образуется в атмосфере при взаимодействии твердых и жидких частиц между собой или с водяным паром. Средний размер аэрозольных частиц составляет 1-5 мкм. В атмосферу Земли ежегодно поступает около 1 куб. км пылевидных частиц искусственного происхождения. Большое количество пылевых частиц образуется также в ходе производственной деятельности людей. Сведения о некоторых источниках техногенной пыли приведены в таблице 1.

Таблица 1 – Источники техногенной пыли

Производственный процесс	Выброс пыли, т/год
Сжигание каменного угля	93,600
Выплавка чугуна	20,210
Выплавка меди (без очистки)	6,230
Выплавка цинка	0,180
Выплавка олова (без очистки)	0,004
Выплавка свинца	0,130
Производство цемента	53,370

Основными источниками искусственных аэрозольных загрязнений воздуха являются ТЭС, которые потребляют уголь высокой зольности, обогатительные фабрики, металлургические, цементные, магнезитовые и сажевые заводы. Аэрозольные частицы от этих источников отличаются большим разнообразием химического состава. Чаще всего в их составе обнаруживаются соединения кремния, кальция и углерода, реже — оксиды металлов: железа, магния, марганца, цинка, меди, никеля, свинца, сурьмы, висмута, селена, мышьяка, бериллия, кадмия, хрома, кобальта, молибдена, а также асбест. Еще большее разнообразие свойственно органической пыли, включающей алифатические и ароматические углеводороды, соли кислот. Она образуется при сжигании остаточных нефтепродуктов, в процессе пиролиза на нефтеперерабатывающих, нефтехимических и других подобных предприятиях. Постоянными источниками аэрозольного загрязнения являются промышленные отвалы — искусственные насыпи из переотложенного материала, преимущественно вскрышных пород, образуемых при добыче полезных ископаемых или же из отходов предприятий перерабатывающей промышленности, ТЭС. Источником пыли и ядовитых газов служат массовые взрывные работы. Так, в результате одного среднего по массе взрыва (250-300 тонн взрывчатых веществ) в атмосферу выбрасывается около 2 тыс. куб. м условного оксида углерода и более 150 т пыли. Производство цемента и других строительных материалов также является источником загрязнения атмосферы пылью. Основные технологические процессы этих производств — измельчение и химическая обработка шихт, полуфабрикатов и получаемых продуктов в потоках горячих газов всегда сопровождается выбросами пыли и других вредных веществ в атмосферу. К атмосферным загрязнителям относятся углеводороды — насыщенные и ненасыщенные, включающие от 1 до 13 атомов углерода. Они подвергаются различным превращениям, окислению, полимеризации, взаимодействуя с другими атмосферными загрязнителями после возбуждения солнечной радиацией. В результате этих реакций образуются перекисные соединения, свободные радикалы, соединения углеводородов с оксидами азота и серы часто в виде аэрозольных частиц. При некоторых погодных условиях могут образовываться особо большие скопления вредных газообразных и аэрозольных примесей в приземном слое воздуха.

Обычно это происходит в тех случаях, когда в слое воздуха непосредственно над источниками газопылевой эмиссии существует инверсия — расположения слоя более холодного воздуха под теплым, что препятствует воздушным массам и задерживает перенос примесей вверх. В результате вредные выбросы сосредотачиваются под слоем инверсии, содержание их у земли резко возрастает, что становится одной из причин образования ранее неизвестного в природе фотохимического тумана.

Фотохимический туман представляет собой многокомпонентную смесь газов и аэрозольных частиц первичного и вторичного происхождения. В состав основных компонентов смога входят озон, оксиды азота и серы, многочисленные органические соединения перекисной природы, называемые в совокупности фотооксидантами. Фотохимический смог возникает в результате фотохимических реакций при определенных условиях: наличии в атмосфере высокой концентрации оксидов азота, углеводородов и других загрязнителей, интенсивной солнечной радиации и безветрия или очень слабого обмена воздуха в приземном слое при мощной и в течение не менее суток повышенной инверсии. Устойчивая безветренная погода, обычно сопровождающаяся инверсиями, необходима для создания высокой концентрации реагирующих веществ.

Такие условия создаются чаще в июне-сентябре и реже зимой. При продолжительной ясной погоде солнечная радиация вызывает расщепление молекул диоксида азота с образованием оксида азота и атомарного кислорода. Атомарный кислород с молекулярным кислородом дают озон. Казалось бы, последний, окисляя оксид азота, должен снова превращаться 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 продолжающейся диссоциации новые массы диоксида азота расщепляются и дают дополнительные количества озона. Возникает циклическая реакция, в итоге которой в атмосфере постепенно накапливается озон. Этот процесс в ночное время прекращается. В свою очередь озон вступает в реакцию с олефинами. В атмосфере концентрируются различные перекиси, которые в сумме и образуют характерные для фотохимического тумана оксиданты. Последние являются источником так называемых свободных радикалов, отличающихся особой реакционной способностью. Такие смоги — нередкое явление над Лондоном, Парижем, Лос-Анджелесом, Нью-Йорком и другими городами Европы и Америки. По своему физиологическому воздействию на организм человека они крайне опасны для дыхательной и кровеносной системы и часто бывают причиной преждевременной смерти городских жителей с ослабленным здоровьем.

С позиций медицины труда черная металлургия характеризуется наличием многочисленных источников образования профессиональных вредностей: пыли, газообразных токсических веществ (триоксида железа, бензола, хлористого водорода, марганца, свинца, ртути, фенола, формальдегида, триоксида хрома, диоксида азота, оксида углерода и др.), лучистого и конвекционного тепла, шума, вибрации, электромагнитных и магнитных полей, высокой тяжести и напряженности труда.

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, поверхностноактивные вещества, пестициды).

2.НОРМИРУЕМЫЕ В ВОДЕ И ПИЩЕ ИОНЫ ЭЛЕМЕНТОВ

При оценке качества воды в первую очередь необходимо обращать внимание на концентрации биологически активных (эссенциальных) элементов, которые участвуют во всех физиологических процессах. Отрицательное влияние малых концентраций эссенциальных элементов в питьевой воде. Повышенное содержание в пищевом рационе любого элемента вызывает различные отрицательные последствия. Однако низкие содержания целого ряда элементов также представляют опасность для организма человека.

Среди наиболее распространенных заболеваний, связанных с низким содержанием микроэлементов в питьевой воде, можно назвать эндемический зоб (низкое содержание йода), кариес (низкое содержание фтора), железодефицитные анемии (низкое содержание железа и меди). Среди наиболее распространенных заболеваний, связанных с низким содержанием микроэлементов в питьевой воде, можно назвать эндемический зоб (низкое содержание йода), кариес (низкое содержание фтора), железодефицитные анемии (низкое содержание железа и меди). В качестве примера можно привести результаты работы советско-финской экспедиции, которая обнаружила, что из-за низкого содержания в воде и почве селена населению ряда районов Читинской области угрожает селенодефицитная кардиопатия — болезнь Кешана. Среди макрокомпонентного состава воды особенно негативное влияние на организм человека оказывает низкое содержание в питьевой воде кальция и магния. Так, например, результаты санитарно-эпидемиологических обследований населения, проводимых по программам ВОЗ, показывают, что низкое содержание в питьевой воде Ca и Mg приводит к увеличению числа сердечно-сосудистых заболеваний . В результате исследований в Англии было выбрано шесть городов с самой жесткой и шесть с самой мягкой питьевой водой. Смертность от сердечно-сосудистых заболеваний в городах с жесткой водой оказалась ниже нормы, в то время как в городах с мягкой водой — выше. Более того, у населения, живущего в городах с жесткой водой, параметры деятельности сердечно-сосудистой системы лучше: ниже общее кровяное давление, ниже частота сокращений сердца в покое, а также содержания холестерина в крови. Курение, социально-экономические и другие факторы не влияли на эти корреляции. В Финляндии более высокая смертность от сердечно-сосудистых заболеваний, повышенное кровяное давление и содержание холестерина в крови в восточной части страны по сравнению с западной, по всей видимости, также связаны с использованием мягкой воды, так как другие параметры (диета, физическая нагрузка и т.д.) населения этих групп практически не различаются.

60 — 80% суточной потребности Ca и Mg у человека удовлетворяется за счет пищи. Но значение Ca и Mg в суточном рационе можно оценить, если учесть, что требования ВОЗ к содержанию этих катионов в воде для Ca составляют 80 — 100 мг/л (около 120-150 мг в сутки), а для Mg — до 150 мг/л (около 200 мг в сутки) при общей суточной потребности, например, Ca, равной 500 мг. Показано, что Ca и Mg из воды всасываются в кишечнике полностью, а из продуктов, в которых он связан с белком, — только на 1/3.

Уровень Ca в клетке является универсальным фактором регуляции всех клеточных функций независимо от типа клеток. Недостаток Ca в воде сказывается на увеличении всасывания и токсического действия тяжелых металлов (Cd, Hg, Pb, Al и др.). Тяжелые металлы конкурируют с Ca в клетке, так как используют его метаболические пути для проникновения в организм и замещают ионы Ca в важнейших регуляторных белках, нарушая таким образом их нормальную работу.

К настоящему времени можно с уверенностью утверждать, что мягкая питьевая вода, характерная для северных регионов планеты, с низким содержанием жизненно важных для организма двухвалентных катионов (Ca и Mg) является существенным экологическим фактором риска сердечно-сосудистой патологии и других широко рапространенных Ca-Mg-зависимых региональных заболеваний.

Таким образом, при разработке требований к качеству воды, используемой для питьевых целей, необходимо нормировать и нижний предел содержания целого ряда компонентов.

При более детальном анализе влияния содержащихся в воде биологически активных элементов на здоровье человека необходимо также учитывать форму их нахождения в растворе. Так, фтор в ионном виде, будучи токсичным для человека при концентрациях более 1,5 мг/л, перестает быть токсичным, находясь в растворе в виде комплексного соединения BF4-. Экспериментально установлено, что введение в организм человека значительного количества фтора в виде указанного комплексного соединения исключает опасность заболевания человека флюорозом, так как, будучи устойчивым в кислых средах, это соединение не усваивается организмом. Поэтому, говоря об оптимальных концентрациях фтора, следует учитывать возможность его нахождения в воде в виде комплексных соединений, поскольку и положительное воздействие на человека в определенных концентрациях оказывает именно ион F-.

Как известно, аналитический (определяемый в лаборатории) химический состав природных вод не соответствует реальному составу. Большинство растворенных в воде компонентов, участвуя в реакциях комплексообразования, гидролиза и кислотно-основной диссоциации, объединены в разные устойчивые ионные ассоциации — комплексные ионы, ионные пары и т.д. Современная гидрогеохимия называет их миграционными формами. Химический анализ дает лишь валовую (или брутто-) концентрацию компонента, например, меди, тогда как реально медь может почти целиком находиться в виде карбонатных, хлоридных, сульфатных, фульватных или гидроксо-комплексов, что зависит от общего состава данной воды (биологически активными же и, соответственно, токсичными в больших концентрациях, как известно, являются незакомплексованные ионы Сu2+).

Понимают внесение в нее посторонних веществ, не являющихся характерными в обычных условиях, а также превышение нормальной концентрации того или иного химического агента. В настоящее время загрязнение природы является проблемой общемирового масштаба, которую уже много лет и даже десятилетий пытаются решить все развитые страны. К сожалению, постоянное наращивание темпов технического прогресса, переработка полезных ископаемых, сохранившаяся популярность черной металлургии, расширение городов и другие антропогенные факторы только усугубляют негативное влияние человеческой цивилизации на живую природу.

Определение

Виды загрязнений часто подразделяют на несколько групп по типу воздействия: это физическое, биогенное, информационное и многие другие. Но одним из самых опасных и несущих разрушительные последствия видов считается химическое загрязнение окружающей среды. Под таким определением подразумевается любое появление химических веществ в непредназначенных для них областях. Сейчас очевидно, что результаты непосредственного влияния человека на окружающую его среду на протяжении всей его истории носят негативный характер. И на первых строчках в этом списке должно находиться химическое загрязнение природы.

Источники загрязнения окружающей среды

Последствия антропогенного влияния отражаются не только на состоянии естественной среды, но и на нас самих. Часто попадают в организм и накапливаются в нем, становясь причиной возникновения серьезных отравлений, обостряют и усугубляют существующие хронические заболевания. Также было доказано, что длительное химическое воздействие (пусть даже в малой концентрации) оказывает на живых существ опасное мутагенное и канцерогенное воздействие.

Интенсивное токсичное влияние могут оказывать особая опасность состоит в том, что они практически не выводятся из организма. Такие вещества могут накапливаться в которыми затем питаются животные. Ну а на вершине этой цепочки вполне может оказаться человек. Последний, таким образом, рискует подвергнуться максимальным негативным последствиям влияния токсинов на организм.

Другое опасное вещество, вызывающее загрязнение природы, это диоксины, которые в большом количестве образуются в процессе производства продуктов целлюлозной и металлургической промышленности. Сюда же следует добавить машин, действующих на двигателях внутреннего сгорания. Диоксины опасны и для людей, и для животных. Даже в малом количестве они могут вызывать поражение иммунной системы, почек и печени.

В настоящее время не перестают появляться все новые синтетические соединения и вещества. И предугадать разрушительность последствий их влияния на природу практически невозможно. Также нельзя не упомянуть сельскохозяйственную деятельность человека: во многих странах она достигает таких грандиозных объемов, что провоцирует загрязнение природы быстрее, чем все предприятия тяжелой промышленности вместе взятые.

Как оградить окружающую среду от негативного влияния?

К основным мерам борьбы с этими процессами следует причислить следующие: строгий контроль над выработкой отходов и их последующей утилизацией, совершенствование технологий до приближения их к безотходной модели, увеличение общей экономичности производства и его надежности. Огромную роль здесь играют предупреждающие мероприятия, так как в данном случае гораздо легче не допускать возникновения проблемы, чем разбираться с ее последствиями.

Заключение

Очевидно, что еще далеко те времена, когда наше влияние на природу хотя бы перестанет постоянно усугубляться, не говоря о существенном снижении наносимого вреда. Эта проблема должна решаться на самом высоком уровне, усилиями всех жителей Земли, а не отдельных стран. Тем более, что первые шаги к тому уже были сделаны несколько десятилетий назад. Так, в семидесятых годах ученые впервые обнародовали информацию о Выяснилось, что аэрозольные баллоны и кондиционеры являются источником выброса в окружающую среду атомарного хлора. Последний, попадая в атмосферу, вступает в реакцию с озоном и разрушает его. Эта информация подвигла многие страны договориться о взаимном снижении объемов опасного производства.

Введение.

Последствиеаварии на нефтепроводе. 1996 г.

Навсех стадиях своего развития человек был тесно связан с окружающим миром. Но стех пор как появилось высокоиндустриальное общество, опасное вмешательствочеловека в природу резко усилилось, расширился объём этого вмешательства, оностало многообразнее и сейчас грозит стать глобальной опасностью длячеловечества. Расход невозобновимых видов сырья повышается, все больше пахотныхземель выбывает из экономики, так на них строятся города и заводы. Человекуприходится все больше вмешиваться в хозяйство биосферы - той части нашейпланеты, в которой существует жизнь. Биосфера Земли в настоящее времяподвергается нарастающему антропогенному воздействию. При этом можно выделитьнесколько наиболее существенных процессов, любой из которых не улучшает экологическуюситуацию на планете.

Наиболеемасштабным и значительным является химическое загрязнение окружающей средынесвойственными ей веществами химической природы. Среди них - газообразные иаэрозольные загрязнители промышленно-бытового происхождения. Прогрессирует инакопление углекислого газа в атмосфере. Дальнейшее развитие этого процессабудет усиливать нежелательную тенденцию в сторону повышения среднегодовойтемпературы на планете. Вызывает тревогу у экологов и продолжающеесязагрязнение Мирового океана нефтью и нефтепродуктами, достигшее уже 1/5 егообщей поверхности. Нефтяное загрязнение таких размеров может вызватьсущественные нарушения газо- и водообмена между гидросферой и атмосферой. Невызывает сомнений и значение химического загрязнения почвы пестицидами и ееповышенная кислотность, ведущая к распаду экосистемы. В целом все рассмотренныефакторы, которым можно приписать загрязняющий эффект, оказывают заметноевлияние на процессы, происходящие в биосфере.

Химическое загрязнение биосферы.

Человекзагрязняет атмосферу уже тысячелетиями, однако последствия употребления огня,которым он пользовался весь этот период, были незначительны. Приходилосьмириться с тем, что дым мешал дыханию, и что сажа ложилась черным покровом напотолке и стенах жилища. Получаемое тепло было для человека важнее, чем чистыйвоздух и незаконченные стены пещеры. Это начальное загрязнение воздуха непредставляло проблемы, ибо люди обитали тогда небольшими группами, занимаянеизмерно обширную нетронутую природную среду. И даже значительноесосредоточение людей на сравнительно небольшой территории, как это было вклассической древности, не сопровождалось еще серьезными последствиями.

Такбыло вплоть до начала девятнадцатого века. Лишь за последние сто лет развитиепромышленности «одарило» нас такими производственными процессами,последствия которых вначале человек еще не мог себе представить. Возниклигорода-миллионеры, рост которых остановить нельзя. Все это результат великихизобретений и завоеваний человека.

Восновном существуют три основных источника загрязнения атмосферы:промышленность, бытовые котельные, транспорт. Доля каждого из этих источников вобщем загрязнении воздуха сильно различается в зависимости от места. Сейчасобщепризнанно, что наиболее сильно загрязняет воздух промышленное производство.Источники загрязнений - теплоэлектростанции, которые вместе с дымом выбрасываютв воздух сернистый и углекислый газ; металлургические предприятия, особенноцветной 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 результатесжигания топлива для нужд промышленности, отопления жилищ, работы транспорта,сжигания и переработки бытовых и промышленных отходов. Атмосферные загрязнителиразделяют на первичные, поступающие непосредственно в атмосферу, и вторичные,являющиеся результатом превращения последних. Так, поступающий в атмосферусернистый газ окисляется до серного ангидрида, который взаимодействует с парамиводы и образует капельки серной кислоты. При взаимодействии серного ангидрида саммиаком образуются кристаллы сульфата аммония. Подобным образом, в результатехимических, фотохимических, физико-химических реакций между загрязняющимивеществами и компонентами атмосферы, образуются другие вторичные признаки.Основным источником пирогенного загрязнения на планете являются тепловыеэлектростанции, металлургические и химические предприятия, котельные установки,потребляющие более 70% ежегодно добываемого твердого и жидкого топлива.Основными вредными примесями пирогенного происхождения являются следующие:

Оксидуглерода. Получается при неполном сгорании углеродистых веществ. В воздух онпопадает в результате сжигания твердых отходов, с выхлопными газами и выбросамипромышленных предприятий. Ежегодно этого газа поступает в атмосферу не менее1250 млн. т. Оксид углерода является соединение, активно реагирующим ссоставными частями атмосферы и способствует повышению температуры на планете, исозданию парникового эффекта.

Сернистыйангидрид. Выделяется в процессе сгорания серосодержащего топлива илипереработки сернистых руд (до 170 млн. т в год). Часть соединений серывыделяется при горении органических остатков в горнорудных отвалах. Только вСША общее количество выброшенного в атмосферу сернистого ангидрида составило 65% от общемирового выброса.

Серныйангидрид. Образуется при окислении сернистого ангидрида. Конечным продуктомреакции является аэрозоль или раствор серной кислоты в дождевой воде, которыйподкисляет почву, обостряет заболевания дыхательных путей человека. Выпадениеаэрозоля серной кислоты из дымовых факелов химических предприятий отмечаетсяпри низкой облачности и высокой влажности воздуха. Листовые пластинки растений,произрастающих на расстоянии менее 11 км от таких предприятий, обычно бываютгусто усеяны мелкими некротическими пятнами, образовавшихся в местах оседаниякапель серной кислоты. Пирометаллургические предприятия цветной и чернойметаллургии, а также ТЭС ежегодно выбрасывают в атмосферу десятки миллионовтонн серного ангидрида.

Сероводороди сероуглерод. Поступают в атмосферу раздельно или вместе с другимисоединениями серы. Основными источниками выброса являются предприятия поизготовлению искусственного волокна, сахара, коксохимические,нефтеперерабатывающие, а также нефтепромыслы. В атмосфере при взаимодействии сдругими загрязнителями подвергаются медленному окислению до серного ангидрида.

Оксидыазота. Основными источниками выброса являются предприятия, производящие азотныеудобрения, азотную кислоту и нитраты, анилиновые красители, нитросоединения,вискозный шелк, целлулоид. Количество оксидов азота, поступающих в атмосферу,составляет 20 млн. т в год.

Соединенияфтора. Источниками загрязнения являются предприятия по производству алюминия,эмалей, стекла, керамики, стали, фосфорных удобрений. Фторосодержащие веществапоступают в атмосферу в виде газообразных соединений - фтороводорода или пылифторида натрия и кальция. Соединения характеризуются токсическим эффектом.Производные фтора являются сильными инсектицидами.

Соединенияхлора. Поступают в атмосферу от химических предприятий, производящих солянуюкислоту, хлорсодержащие пестициды, органические красители, гидролизный спирт,хлорную известь, соду. В атмосфере встречаются как примесь молекулы хлора ипаров соляной кислоты. Токсичность хлора определяется видом соединений и ихконцентрацией. В металлургической промышленности при выплавке чугуна и припереработке его на сталь происходит выброс в атмосферу различных тяжелыхметаллов и ядовитых газов. Так, в расчете на 1 т предельного чугуна выделяетсякроме 12,7 кг сернистого газа и 14,5 кг пылевых частиц, определяющих количествосоединений мышьяка, фосфора, сурьмы, свинца, паров ртути и редких металлов,смоляных веществ и цианистого водорода.

Аэрозольноезагрязнение атмосферы. Аэрозоли - это твердые или жидкие частицы, находящиесяво взвешенном состоянии в воздухе. Твердые компоненты аэрозолей в ряде случаевособенно опасны для организмов, а у людей вызывают специфические заболевания. Ватмосфере аэрозольные загрязнения воспринимаются в виде дыма, тумана, мглы илидымки. Значительная часть аэрозолей образуется в атмосфере при взаимодействиитвердых и жидких частиц между собой или с водяным паром. Средний размераэрозольных частиц составляет 1-5 мкм. В атмосферу Земли ежегодно поступаетоколо 1 куб. км пылевидных частиц искусственного происхождения. Большоеколичество пылевых частиц образуется также в ходе производственной деятельностилюдей. Сведения о некоторых источниках техногенной пыли приведены в таблице 1:

ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ПРОЦЕСС ВЫБРОС ПЫЛИ, МЛН. Т/ГОД Сжигание каменного угля. 93,600 Выплавка чугуна. 20,210 Выплавка меди (без очистки). 6,230 Выплавка цинка. 0,180 Выплавка олова (без очистки). 0,004 Выплавка свинца. 0,130 Производство цемента. 53,370

Основнымиисточниками искусственных аэрозольных загрязнений воздуха являются ТЭС, которыепотребляют уголь высокой зольности, обогатительные фабрики, металлургические, цементные,магнезитовые и сажевые заводы. Аэрозольные частицы от этих источниковотличаются большим разнообразием химического состава. Чаще всего в их составеобнаруживаются соединения кремния, кальция и углерода, реже - оксиды металлов:железа, магния, марганца, цинка, меди, никеля, свинца, сурьмы, висмута, селена,мышьяка, бериллия, кадмия, хрома, кобальта, молибдена, а также асбест. Ещебольшее разнообразие свойственно органической пыли, включающей алифатические иароматические углеводороды, соли кислот. Она образуется при сжигании остаточныхнефтепродуктов, в процессе пиролиза на нефтеперерабатывающих, нефтехимических идругих подобных предприятиях. Постоянными источниками аэрозольного загрязненияявляются промышленные отвалы - искусственные насыпи из переотложенногоматериала, преимущественно вскрышных пород, образуемых при добыче полезныхископаемых или же из отходов предприятий перерабатывающей промышленности, ТЭС.Источником пыли и ядовитых газов служат массовые взрывные работы. Так, врезультате одного среднего по массе взрыва (250-300 тонн взрывчатых веществ) ватмосферу выбрасывается около 2 тыс. куб. м условного оксида углерода и более150 т пыли. Производство цемента и других строительных материалов такжеявляется источником загрязнения атмосферы пылью. Основные технологическиепроцессы этих производств - измельчение и химическая обработка шихт,полуфабрикатов и получаемых продуктов в потоках горячих газов всегдасопровождается выбросами пыли и других вредных веществ в атмосферу. Катмосферным загрязнителям относятся углеводороды - насыщенные и ненасыщенные,включающие от 1 до 13 атомов углерода. Они подвергаются различным превращениям,окислению, полимеризации, взаимодействуя с другими атмосферными загрязнителямипосле возбуждения солнечной радиацией. В результате этих реакций образуютсяперекисные соединения, свободные радикалы, соединения углеводородов с оксидамиазота и серы часто в виде аэрозольных частиц. При некоторых погодных условияхмогут образовываться особо большие скопления вредных газообразных и аэрозольныхпримесей в приземном слое воздуха.

Обычноэто происходит в тех случаях, когда в слое воздуха непосредственно надисточниками газопылевой эмиссии существует инверсия - расположения слоя болеехолодного воздуха под теплым, что препятствует воздушным массам и задерживаетперенос примесей вверх. В результате вредные выбросы сосредотачиваются подслоем инверсии, содержание их у земли резко возрастает, что становится одной изпричин образования ранее неизвестного в природе фотохимического тумана.

Фотохимическийтуман (смог). Фотохимический туман представляет собой многокомпонентную смесьгазов и аэрозольных частиц первичного и вторичного происхождения. В составосновных компонентов смога входят озон, оксиды азота и серы, многочисленныеорганические соединения перекисной природы, называемые в совокупностифотооксидантами. Фотохимический смог возникает в результате фотохимическихреакций при определенных условиях: наличии в атмосфере высокой концентрацииоксидов азота, углеводородов и других загрязнителей, интенсивной солнечнойрадиации и безветрия или очень слабого обмена воздуха в приземном слое примощной и в течение не менее суток повышенной инверсии. Устойчивая безветреннаяпогода, обычно сопровождающаяся инверсиями, необходима для создания высокойконцентрации реагирующих веществ.

Такиеусловия создаются чаще в июне-сентябре и реже зимой. При продолжительной яснойпогоде солнечная радиация вызывает расщепление молекул диоксида азота собразованием оксида азота и атомарного кислорода. Атомарный кислород смолекулярным кислородом дают озон. Казалось бы, последний, окисляя оксид азота,должен снова превращаться 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 иизбыток озона. В результате продолжающейся диссоциации новые массы диоксидаазота расщепляются и дают дополнительные количества озона. Возникаетциклическая реакция, в итоге которой в атмосфере постепенно накапливается озон.Этот процесс в ночное время прекращается. В свою очередь озон вступает вреакцию с олефинами. В атмосфере концентрируются различные перекиси, которые всумме и образуют характерные для фотохимического тумана оксиданты. Последниеявляются источником так называемых свободных радикалов, отличающихся особойреакционной способностью. Такие смоги - нередкое явление над Лондоном, Парижем,Лос-Анджелесом, Нью-Йорком и другими городами Европы и Америки. По своему физиологическомувоздействию на организм человека они крайне опасны для дыхательной икровеносной системы и часто бывают причиной преждевременной смерти городскихжителей с ослабленным здоровьем.

Проблемаконтролирования выброса в атмосферу загрязняющих веществ промышленнымипредприятиями (ПДК). Приоритет в области разработки предельно допустимыхконцентраций в воздухе принадлежит СССР. ПДК - такие концентрации, которые начеловека и его потомство прямого или косвенного воздействия, не ухудшают ихработоспособности, самочувствия, а также санитарно-бытовых условий жизни людей.

Обобщениевсей информации по ПДК, получаемой всеми ведомствами, осуществляется в ГГО(Главной Геофизической Обсерватории). Чтобы по результатам наблюденийопределить значения воздуха, измеренные значения концентраций сравнивают смаксимальной разовой предельно допустимой концентрацией и определяют числослучаев, когда были превышены ПДК, а также во сколько раз наибольшее значениебыло выше ПДК. Среднее значение концентрации за месяц или за год сравнивается сПДК длительного действия - среднеустойчивой ПДК. Состояние загрязнение воздуханесколькими веществами, наблюдаемые в атмосфере города, оценивается с помощьюкомплексного показателя - индекса загрязнения атмосферы (ИЗА). Для этого нормированныена соответствующее значения ПДК и средние концентрации различных веществ спомощью несложных расчетов приводят к величине концентраций сернистогоангидрида, а затем суммируют. Максимальные разовые концентрации основныхзагрязняющих веществ были наибольшими в Норильске (оксилы азота и серы), Фрунзе(пыль), Омске (угарный газ). Степень загрязнения воздуха основнымизагрязняющими веществами находится в прямой зависимости от промышленногоразвития города. Наибольшие максимальные концентрации характерны для городов счисленностью населения более 500 тыс. жителей. Загрязнение воздухаспецифическими веществами зависит от вида промышленности, развитой в городе.Если в крупном городе размещены предприятия нескольких отраслей промышленности,то создается очень высокий уровень загрязнения воздуха, однако проблемаснижения выбросов многих специфических веществ до сих пор остается нерешенной.

Химическое загрязнение природных вод.

Всякийводоем или водный источник связан с окружающей его внешней средой. На него оказываютвлияние условия формирования поверхностного или подземного водного стока,разнообразные природные явления, индустрия, промышленное и коммунальноестроительство, 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, взависимости от подходов, критериев и задач. Так, обычно выделяют химическое, физическоеи биологические загрязнения. Химическое загрязнение представляет собойизменение естественных химических свойств воды за счет увеличения содержания вней вредных примесей как неорганической (минеральные соли, кислоты, щелочи,глинистые частицы), так и органической природы (нефть и нефтепродукты,органические остатки, поверхностноактивные вещества, пестициды).

Неорганическоезагрязнение. Основными неорганическими (минеральными) загрязнителями пресных иморских вод являются разнообразные химические соединения, токсичные дляобитателей водной среды. Это соединения мышьяка, свинца, кадмия, ртути, хрома,меди, фтора. Большинство из них попадает в воду в результате человеческойдеятельности. Тяжелые металлы поглощаются фитопланктоном, а затем передаются попищевой цепи более высокоорганизованным организмам. Токсический эффектнекоторых наиболее распространенных загрязнителей гидросферы представлен втаблице 2:

Вещество Планктон Ракообразные Моллюски Рыбы Медь + + + + + + + + + + + + Цинк + + + + + + + Свинец - + + + + + Ртуть + + + + + + + + + + + + + Кадмий - + + + + + + + Хлор - + + + + + + + + Роданид - + + + + + + + Цианид - + + + + + + + + + Фтор - - + Сульфид - + + +

Степеньтоксичности:

Отсутствует

Очень слабая

Слабая

Сильная

Очень сильная.

Кромеперечисленных в таблице веществ, к опасным заразителям водной среды можноотнести неорганические кислоты и основания, обуславливающие широкий диапозон рНпромышленных стоков (1,0 - 11,0) и способных изменять рН водной среды дозначений 5,0 или выше 8,0, тогда как рыба в пресной и морской воде можетсуществовать только в интервале рН 5,0 - 8,5. Среди основных источниковзагрязнения гидросферы минеральными веществами и биогенными элементами следуетупомянуть предприятия пищевой промышленности и сельское хозяйство. С орошаемыхземель ежегодно вымывается около 6 млн.т солей. К 2000 году возможно увеличениеих массы до 12 млн.т/год. Отходы, содержащие ртуть, свинец, медь локализованы вотдельных районах у берегов, однако некоторая их часть выносится далеко запределы территориальных вод. Загрязнение ртутью значительно снижает первичнуюпродукцию морских экосистем, подавляя развитие фитопланктона. Отходы,содержащие ртуть, обычно скапливаются в донных отложениях заливов или эстуарияхрек. Дальнейшая ее миграция сопровождается накоплением метиловой ртути и еевключением в трофические цепи водных организмов. Так, печальную известностьприобрела болезнь Минамата, впервые обнаруженную японскими учеными у людей, употреблявшихв пищу рыбу, выловленную в заливе Минамата, в который бесконтрольно сбрасывалипромышленные стоки с техногенной ртутью.

Органическоезагрязнение. Среди вносимых в океан с суши растворимых веществ, большоезначение для обитателей водной среды имеют не только минеральные, биогенныеэлементы, но и органические остатки. Вынос в океан органического веществаоценивается в 300 - 380 млн.т/год. Сточные воды, содержащие суспензииорганического происхождения или растворенное органическое вещество, пагубновлияют на состояние водоемов. Осаждаясь, суспензии заливают дно и задерживаютразвитие или полностью прекращают жизнедеятельность данных микроорганизмов,участвующих в процессе самоочищения вод. При гниении данных осадков могутобразовываться вредные соединения и отравляющие вещества, такие как сероводород,которые приводят к загрязнению всей воды в реке. Наличие суспензий затрудняюттакже проникновение света в глубь воды и замедляет процессы фотосинтеза. Однимиз основных санитарных требований, предъявляемых к качеству воды, являетсясодержание в ней необходимого количества кислорода. Вредное действие оказываютвсе загрязнения, которые так или иначе содействуют снижению содержаниякислорода в воде. Поверхностно активные вещества - жиры, масла, смазочныематериалы - образуют на поверхности воды пленку, которая препятствуетгазообмену между водой и атмосферой, что снижает степень насыщенности водыкислородом. Значительный объем органических веществ, большинство из которых несвойственно природным водам, сбрасывается в реки вместе с промышленными ибытовыми стоками. Нарастающее загрязнение водоемов и водостоков наблюдается вовсех промышленных странах. Информация о содержании некоторых органическихвеществ в промышленных сточных водах предоставлена в таблице 3:

ЗАГРЯЗНЯЮЩИЕ ВЕЩЕСТВА КОЛИЧЕСТВО В МИРОВОМ СТОКЕ, МЛН. Т/ГОД Нефтепродукты 26,563 Фенолы 0,460 Отходы производств синтетических волокон 5,500 Растительные остатки. 0,170 Всего: 33,273

Всвязи с быстрыми темпами урбанизации и несколько замедленным строительствомочистных сооружений или их неудовлетворительной эксплуатацией водные бассейны ипочва загрязняются бытовыми отходами. Особенно ощутимо загрязнение в водоемах сзамедленным течением или непроточных (водохранилища, озера).

Разлагаясьв водной среде, органические отходы могут стать средой для патогенныхорганизмов. Вода, загрязненная органическими отходами, становится практическинепригодной для питья и других надобностей. Бытовые отходы опасны не толькотем, что являются источником некоторых болезней человека (брюшной тиф, дизентерия,холера), но и тем, что требуют для своего разложения много кислорода. Еслибытовые сточные воды поступают в водоем в очень больших количествах, тосодержание растворимого кислорода может понизиться ниже уровня, необходимогодля жизни морских и пресноводных организмов.

Проблема загрязнения мирового океана (напримере ряда органических соединений).

Нефтьи нефтепродукты. Нефть представляет собой вязкую маслянистую жидкость, имеющуютемно-коричневый цвет и обладающую слабой флуоресценцией. Нефть состоитпреимущественно из насыщенных алифатических и гидроароматических углеводородов.Основные компоненты нефти - углеводороды (до 98%) - подразделяются на 4 класса:

Парафины(алкены) - (до 90% от общего состава) - устойчивые вещества, молекулы которыхвыражены прямой и разветвленной цепью атомов углерода. Легкие парафины обладаютмаксимальной летучестью и растворимостью в воде.

Циклопарафины- (30 - 60% от общего состава) - насыщенные циклические соединения с 5-6атомами углерода в кольце. Кроме циклопентана и циклогексана в нефтивстречаются бициклические и полициклические соединения этой группы. Этисоединения очень устойчивы и плохо поддаются биоразложению.

Ароматическиеуглеводороды - (20 - 40% от общего состава) - ненасыщенные циклическиесоединения ряда бензола, содержащие в кольце на 6 атомов углерода меньше, чемциклопарафины. В нефти присутствуют летучие соединения с молекулой в видеодинарного кольца (бензол, толуол, ксилол), затем бициклические (нафталин),полуциклические (пирен).

Олефины(алкены) - (до 10% от общего состава) - ненасыщенные нециклические соединения содним или двумя атомами водорода у каждого атома углерода в молекуле, имеющейпрямую или разветвленную цепь.

Нефтьи нефтепродукты являются наиболее распространенными загрязняющими веществами вМировом океане. К началу 80-ых годов в океан ежегодно поступало около 6 млн.тнефти, что составляло 0,23% мировой добычи. Наибольшие потери нефти связаны сее транспортировкой из районов добычи. Аварийные ситуации, слив за борттанкерами промывочных и балластных вод, - все это обуславливает присутствиепостоянных полей загрязнения на трассах морских путей. В период за 1962-79 годыв результате аварий в морскую среду поступило около 2 млн.т нефти. За последние30 лет, начиная с 1964 года, пробурено около 2000 скважин в Мировом океане, изних только в Северном море 1000 и 350 промышленных скважин оборудовано. Из-занезначительных утечек ежегодно теряется 0,1 млн.т нефти. Большие массы нефтипоступают в моря по рекам, с бытовыми и ливневыми стоками.

Объемзагрязнений из этого источника составляет 2,0 млн.т/год. Со стокамипромышленности ежегодно попадает 0,5 млн.т нефти. Попадая в морскую среду,нефть сначала растекается в виде пленки, образуя слои различной мощности. Поцвету пленки можно определить ее толщину (таблица 4):

ВНЕШНИЙ ВИД ТОЛЩИНА, МКМ КОЛИЧЕСТВО НЕФТИ Едва заметна 0,038 44 Серебристый отблеск 0,076 88 Следы окраски. 0,152 176 Ярко окрашенные разводы. 0,305 352 Тускло окрашенные. 1,016 1170 Тёмно окрашенные. 2,032 2310

Нефтянаяпленка изменяет состав спектра и интенсивность проникновения в воду света.Пропускание света тонкими пленками сырой нефти составляет 1-10% (280 нм),60-70%(400 нм).

Пленкатолщиной 30-40 мкм полностью поглощает инфракрасное излучение. Смешиваясь сводой, нефть образует эмульсию двух типов: прямую - «нефть в воде» - и обратную - «вода в нефти». Прямые эмульсии, составленные капелькаминефти диаметром до 0,5 мкм, менее устойчивы и характерны для нефтей, содержащихповерхностно-активные вещества. При удалении летучих фракций, нефть образуетвязкие обратные эмульсии, которые могут сохраняться на поверхности,переноситься течением, выбрасываться на берег и оседать на дно.

Пестициды.Пестициды составляют группу искусственно созданных веществ, используемых дляборьбы с вредителями и болезнями растений. Пестициды делятся на следующиегруппы: инсектициды - для борьбы с вредными насекомыми, фунгициды и бактерициды- для борьбы с бактериальными болезнями растений, гербициды - против сорныхрастений. Установлено, что пестициды уничтожая вредителей, наносят вред многимполезным организмам и подрывают здоровье биоценозов. В сельском хозяйстве давноуже стоит проблема перехода от химических (загрязняющих среду) к биологическим(экологически чистым) методам борьбы с вредителями. В настоящее время более 5млн.т пестицидов поступает на мировой рынок. Около 1,5 млн.т этих веществ ужевошло в состав наземных и морских экосистем золовым и водным путем.Промышленное производство пестицидов сопровождается появлением большогоколичества побочных продуктов, загрязняющих сточные воды. В водной среде чащедругих встречаются представители инсектицидов, фунгецидов и гербицидов.Синтезированные инсектициды делятся на три основных группы: хлороорганические,фосфороорганические и карбонаты. Хлороорганические инсектициды получаются путемхлорирования ароматических и гетероциклических жидких углеводородов. К нимотносятся ДДТ и его производные, в молекулах которых устойчивость алифатическихи ароматических групп в совместном присутствии возрастает, всевозможныехлорированные производные хлородиена (элдрин). Эти вещества имеют периодполураспада до нескольких десятков лет и очень устойчивы к биодеградации. Вводной среде часто встречаются полихлорбифенилы - производные ДДТ без алифатическойчасти, насчитывающие 210 гомологов и изомеров. За последние 40 лет использованоболее 1,2 млн.т полихлорбифенилов в производстве пластмасс, красителей,трансформаторов, конденсаторов. Полихлорбифенилы (ПХБ) попадают в окружающуюсреду в результате сбросов промышленных сточных вод и сжигания твердых отходахна свалках. Последний источник поставляет ПБХ в атмосферу, откуда они сатмосферными осадками выпадают во все районы Земного шара. Так в пробах снега,взятых в Антарктиде, содержание ПБХ составило 0,03 - 1,2 кг/л.

Синтетическиеповерхностно-активные вещества. Детергенты (СПАВ) относятся к обширной группевеществ, понижающих поверхностное натяжение воды. Они входят в составсинтетических моющих средств (СМС), широко применяемых в быту и промышленности.Вместе со сточными водами СПАВ попадают в материковые воды и морскую среду. СМСсодержат полифосфаты натрия, в которых растворены детергенты, а также ряддобавочных ингредиентов, токсичных для водных организмов: ароматизирующиевещества, отбеливающие реагенты (персульфаты, пербораты), кальцинированнаясода, карбоксиметилцеллюлоза, силикаты натрия. В зависимости от природы иструктуры гидрофильной части молекулы СПАВ делятся на анионоактивные,катионоактивные, амфотерные и неионогенные. Последние не образуют ионов в воде.Наиболее распространенными среди СПАВ являются анионоактивные вещества. На ихдолю приходится более 50% всех производимых в мире СПАВ. Присутствие СПАВ всточных водах промышленнрсти связано с использованием их в таких процессах, какфлотационное обогащение руд, разделение продуктов химических технологий,получение полимеров, улучшение условий бурения нефтяных и газовых скважин,борьба с коррозией оборудования. В сельском хозяйстве СПАВ применяется всоставе пестицидов.

Соединенияс канцерогенными свойствами. Канцерогенные вещества - это химически однородныесоединения, проявляющие трансформирующую активность и способность вызыватьканцерогенные, тератогенные (нарушение процессов эмбрионального развития) илимутагенные изменения в организмах. В зависимости от условий воздействия онимогут приводить к ингибированию роста, ускорению старения, нарушениюиндивидуального развития и изменению генофонда организмов. К веществам,обладающим канцерогенными свойствами, относятся хлорированные алифатическиеуглеводороды, винилхлорид, и особенно, полициклические ароматическиеуглеводороды (ПАУ). Максимальное количество ПАУ в современных данных осадкахМирового океана (более 100 мкг/км массы сухого вещества) обнаружено втентонически активных зонах, подверженным глубинному термическому воздействию.Основные антропогенные источники ПАУ в окружающей среде - это пиролизорганических веществ при сжигании различных материалов, древесины и топлива.

Тяжелыеметаллы. Тяжелые металлы (ртуть, свинец, кадмий, цинк, медь, мышьяк) относятсяк числу распространенных и весьма токсичных загрязняющих веществ. Они широкоприменяются в различных промышленных производствах, поэтому, несмотря наочистные мероприятия, содержание соединения тяжелых металлов в промышленныхсточных водах довольно высокое. Большие массы этих соединений поступают в океанчерез атмосферу. Для морских биоценозов наиболее опасны ртуть, свинец и кадмий.Ртуть переносится в океан с материковым стоком и через атмосферу. Привыветривании осадочных и изверженных пород ежегодно выделяется 3,5 тыс.т ртути.В составе атмосферной пыли содержится около 12 тыс.т ртути, причем значительнаячасть - антропогенного происхождения. Около половины годового промышленногопроизводства этого металла (910 тыс.т/год) различными путями попадает в океан.В районах, загрязняемых промышленными водами, концентрация ртути в растворе ивзвесях сильно повышается. При этом некоторые бактерии переводят хлориды ввысокотоксичную метилртуть. Заражение морепродуктов неоднократно приводило кртутному отравлению прибрежного населения. К 1977 году насчитывалось 2800 жертвболезни Миномата, причиной которой послужили отходы предприятий по производствухлорвинила и ацетальдегида, на которых в качестве катализатора использоваласьхлористая ртуть. Недостаточно очищенные сточные воды предприятий поступали взалив Минамата. Свиней- типичный рассеянный элемент, содержащийся во всехкомпонентах окружающей среды: в горных породах, почвах, природных водах,атмосфере, живых организмах. Наконец, свиней активно рассеивается в окружающуюсреду в процессе хозяйственной деятельности человека. Это выбросы спромышленными и бытовыми стоками, с дымом и пылью промышленных предприятий, свыхлопными газами двигателей внутреннего сгорания. Миграционный поток свинца сконтинента в океан идет не только с речными стоками, но и через атмосферу. Сконтинентальной пылью океан получает (20-30) т свинца в год.

Сбросотходов в море с целью захоронения (дампинг). Многие страны, имеющие выход кморю, производят морское захоронение различных материалов и веществ, вчастности грунта, вынутого при дноуглубительных работах, бурового шлака,отходов промышленности, строительного мусора, твердых отходов, взрывчатых ихимических веществ, радиоактивных отходов. Объем захоронений составил около 10%от всей массы загрязняющих веществ, поступающих в Мировой океан. Основанием длядампинга в море служит возможность морской среды к переработке большогоколичества органических и неорганических веществ без особого ущерба воды.Однако эта способность не беспредельна.

Поэтомудампинг рассматривается как вынужденная мера, временная дань обществанесовершенству технологии. В шлаках промышленных производств присутствуютразнообразные органические вещества и соединения тяжелых металлов. Бытовой мусорв среднем содержит (на массу сухого вещества) 32-40% органических веществ;0,56% азота; 0,44% фосфора; 0,155% цинка; 0,085% свинца; 0,001% ртути; 0,001%кадмия. Во время сброса прохождении материала сквозь столб воды, частьзагрязняющих веществ переходит в раствор, изменяя качество воды, другаясорбируется частицами взвеси и переходит в донные отложения. Одновременноповышается мутность воды. Наличие органических веществ часто приводит кбыстрому расходованию кислорода в воде и не редко к его полному исчезновению,растворению взвесей, накоплению металлов в растворенной форме, появлениюсероводорода.

Присутствиебольшого количества органических веществ создает в грунтах устойчивуювосстановительную среду, в которой возникает особый тип иловых вод, содержащихсероводород, аммиак, ионы металлов. Воздействию сбрасываемых материалов вразной степени подвергаются организмы бентоса и др. В случае образованияповерхностных пленок, содержащих нефтяные углеводороды и СПАВ, нарушаетсягазообмен на границе воздух - вода. Загрязняющие вещества, поступающие враствор, могут аккумулироваться в тканях и органах гидробиантов и оказыватьтоксическое воздействие на них. Сброс материалов дампинга на дно и длительнаяповышенная мутность приданной воды приводит к гибели от удушья малоподвижныеформы бентоса. У выживших рыб, моллюсков и ракообразных сокращается скоростьроста за счет ухудшения условий питания и дыхания. Нередко изменяется видовойсостав данного сообщества. При организации системы контроля за сбросами отходовв море решающее значение имеет определение районов дампинга, определениединамики загрязнения морской воды и донных отложений. Для выявления возможныхобъемов сброса в море необходимо проводить расчеты всех загрязняющих веществ всоставе материального сброса.

Тепловоезагрязнение. Тепловое загрязнение поверхности водоемов и прибрежных морскихакваторий возникает в результате сброса нагретых сточных вод электростанциями инекоторыми промышленными производствами. Сброс нагретых вод во многих случаяхобуславливает повышение температуры воды в водоемах на 6-8 градусов Цельсия.Площадь пятен нагретых вод в прибрежных районах может достигать 30 кв. км.Более устойчивая температурная стратификация препятствует водообменуповерхностным и донным слоям. Растворимость кислорода уменьшается, апотребление его возрастает, поскольку с ростом температуры усиливаетсяактивность аэробных бактерий, разлагающих органическое вещество. Усиливаетсявидовое разнообразие фитопланктона и всей флоры водорослей.

Наосновании обобщения материала можно сделать вывод, что эффекты антропогенноговоздействия на водную среду проявляются на индивидуальном ипопуляционно-биоценотическом уровнях, и длительное действие загрязняющихвеществ приводит к упрощению экосистемы.

Загрязнение почвы.

Почвенныйпокров Земли представляет собой важнейший компонент биосферы Земли. Именнопочвенная оболочка определяет многие процессы, происходящие в биосфере.

Важнейшеезначение почв состоит в аккумулировании органического вещества, различныххимических элементов, а также энергии. Почвенный покров выполняет функциибиологического поглотителя, разрушителя и нейтрализатора различных загрязнений.Если это звено биосферы будет разрушено, то сложившееся функционированиебиосферы необратимо нарушится. Именно поэтому чрезвычайно важно изучениеглобального биохимического значения почвенного покрова, его современногосостояния и изменения под влиянием антропогенной деятельности. Одним из видовантропогенного воздействия является загрязнение пестицидами.

Пестицидыкак загрязняющий фактор. Открытие пестицидов - химических средств защитырастений и животных от различных вредителей и болезней - одно из важнейшихдостижений современной науки. Сегодня в мире на 1 га наносится 300 кгхимических средств. Однако, в результате длительного применения пестицидов всельском хозяйстве и медицине (борьба с переносчиками болезней) почтиповсеместно отличается снижение из эффективности вследствие развитиярезистентных рас вредителей и распространению «новых» вредныхорганизмов, естественные враги и конкуренты которых были уничтоженыпестицидами. В то же время действие пестицидов стало проявляться в глобальныхмасштабах. Из громадного количества насекомых вредными являются лишь 0,3% или 5тыс. видов. У 250-ти видов обнаружена резистентность к пестицидам. Этоусугубляется явлением перекрёстной резистенции, заключающейся в том, чтоповышенная устойчивость к действию одного препарата сопровождаетсяустойчивостью к соединениям других классов. С общебиологических позицийрезистентность можно рассматривать как смену популяций в результате перехода отчувствительного штамма к устойчивому штамму того же вида вследствие отбора,вызванного пестицидами. Это явление связано с генетическими, физиологическими ибиохимическими перестройками организмов. Неумеренное применение пестицидов(гербицидов, инсектицидов, дефолиантов) негативно влияет на качество почвы. Всвязи с этим усиленно изучается судьба пестицидов в почвах и возможности ивозможности их обезвреживать химическими и биологическими способами. Оченьважно создавать и применять только препараты с небольшой продолжительностьюжизни, измеряемой неделями или месяцами. В этом деле уже достигнутыопределенные успехи и внедряются препараты с большой скоростью деструкции,однако проблема в целом ещё не решена.

Кислыеатмосферные выпады на сушу. Одна из острейших глобальных проблем современностии обозримого будущего - это проблема возрастающей кислотности атмосферныхосадков и почвенного покрова. Районы кислых почв не знают засух, но ихестественное плодородие понижено и неустойчиво; они быстро истощаются и урожаина них низкие. Кислотные дожди вызывают не только подкисление поверхностных води верхних горизонтов почв. Кислотность с нисходящими потоками водыраспространяется на весь почвенный профиль и вызывает значительное подкислениегрунтовых вод. Кислотные дожди возникают в результате хозяйственнойдеятельности человека, сопровождающейся эмиссией колоссальных количеств оксиловсеры, азота, углерода. Эти оксилы, поступая в атмосферу, переносятся на большиерасстояния, взаимодействуют с водой и превращаются в растворы смеси сернистой,серной, азотистой, азотной и угольной кислот, которые выпадают в виде«кислых дождей» на сушу, взаимодействуя с растениями, почвами,водами. Главными источниками в атмосфере является сжигание сланцев, нефти,углей, газа в индустрии, в сельском хозяйстве, в быту. Хозяйственнаядеятельность человека почти вдвое увеличила поступление в атмосферу оксиловсеры, азота, сероводорода и оксида углерода. Естественно, что это сказалось наповышении кислотности атмосферных осадков, наземных и грунтовых вод. Длярешения этой проблемы необходимо увеличить объём систематическихпредставительных измерений соединений загрязняющих атмосферу веществ на большихтерриториях.

Заключение.

Охранаприроды - задача нашего века, проблема, ставшая социальной. Снова и снова мыслышим об опасности, грозящей окружающей среде, но до сих пор многие из нассчитают их неприятным, но неизбежным порождением цивилизации и полагают, что мыещё успеем справиться со всеми выявившимися затруднениями.

Однаковоздействие человека на окружающую среду приняло угрожающие масштабы. Чтобы вкорне улучшить положение, понадобятся целенаправленные и продуманные действия.Ответственная и действенная политика по отношению к окружающей среде будетвозможна лишь в том случае, если мы накопим надёжные данные о современномсостоянии среды, обоснованные знания о взаимодействии важных экологическихфакторов, если разработает новые методы уменьшения и предотвращения вреда,наносимого Природе Человеком.

1. Используя карту, подтвердите различия в разме­щении производства отдельных видов удобрений (рис. 45). Какие еще карты необходимы вам для анализа?

Для ответа на этот вопрос, дополните таблицу (рис. 44, с. 71) конкретными при­мерами. Для ответа вам понадобятся так­же карты минеральных ресурсов, газовой промышленности и черной металлургии.

Видудобре­ний фосфат­ные удоб­рения	Условияразмещения У мест добычи сырья (апати­тов и фосфо­ритов)	Центрыпроизводства Воскресенск (Московская обл.), Кингисепп (Ленин­градская обл.)
	В сельскохо­зяйственных районах	Уварово (Тамбов­ская обл.), Красноуральск, Черепо­вец, Балаково.Используют привоз­ное сырье из Воскресенска, Кинги­сеппа и Мурман­ской обл.
Азотныеудобре­ния	На пути газо­проводов	Тольятти,Невинномысск, Новомосковск, Новгород
	Близпредприятий черной металлургии	Череповец,Кемерово

2. Назовите главные районы производства удобре­ний в стране (рис. 45).

Основные центры производства мине­ральных удобрений перечислены в табли­це 16. В основном они сосредоточены в

Центральном, Центрально-Черноземном, Северо-Западном, Уральском и Поволж­ском районах. Как уже отмечалось выше, это обусловлено либо близостью сырья, либо наличием потребителя.

3. Изучите окружающие вас изделия химической промышленности. Какие из них выпустили пред­приятия основной химии, а какие — химии полиме­ров?

Основная химия производит минераль­ные удобрения, соду, серную кислоту, хлор и продукцию из хлора, разнообраз­ные кислоты и щелочи, сжиженные газы, химреактивы и поташ (карбонат калия, бесцветные кристаллы которого применя­ют в производстве жидкого мыла, туго­плавкого и хрустального стекла). Навер­няка у вас на кухне найдется пачка соды, которая скорее всего произведена в городе Стерлитамак (Башкирия).

Еще совсем недавно для отбеливания тканей и дезинфекции пользовались растворами хлора. Хлор — один из важнейших продуктов химической промыш­ленности. Ежегодно в мире производят десятки миллионов тонн хлора для полу­чения дезинфицирующих и отбеливаю­щих средств, соляной кислоты, хлоридов многих металлов и неметаллов, пластмасс, хлорсодержащих растворителей, для вскрытия руд, разделения и очистки металлов, для обеззараживания воды и для многих других целей. Однако хлор — ядовитый удушливый газ, при попадании в легкие вызывает ожог легочной ткани, удушье.

Это прежде всего фармацевтика — от­расль химической промышленности, про­изводящая лекарства. Средства гигиены являются продукцией химии полимеров и хлорной промышленности.

7. В последние годы много внимания уделяют экологии жилища. На ваш взгляд, влияет ли на нее продукция химической промышленности?

Воздействие химического производства на окружающую природную среду

Химическое производство оказывает на окружающую среду многообразное воздействие. В общем случае могут быть выделены три типа воздействия:

1. загрязнение окружающей природной среды химическими веществами,
2. истощение природных ресурсов;
3. изменение природных и возникновение антропогенных (техногенных) ландшафтов.

В действительности все эти три типа взаимодействия связаны между собой и могут быть разделены лишь в крайних случаях. Рассмотрим указанные воздействия более подробно.

Загрязнение природной среды химическими веществами как следствие работы химического предприятия более правильно связывать с бесконтрольным поступлением отходов этого производства в природную среду. К отходам следует в этом случае отнести все выбросы, сбросы, потери основных и вспомогательных продуктов и т.п. По-видимому, более правильно оперировать термином загрязняющее вещество, под которым понимается любой химический продукт, попадающий в окружающую среду или возникающий в ней в количествах, выходящих за рамки обычного содержания, предельных естественных колебаний или среднего природного фона в рассматриваемое время.

Так, в выбросах пыли комбината "Петрохемия" в Плоцке (Польша) содержание алюминия составляет 69,3, ванадия - 22,4, железа - 9,0, никеля - 2,58, тяжелых металлов (свинца, хрома, кобальта, молибдена, кадмия и др.) - 0,43% (мае). Вокруг комбината на площади около 150 кв. км ежегодно выпадает 924 т соединений ванадия, 105 т никеля, 37 т свинца, 765 т железа и около 70 т соединений других металлов. Накопление тяжелых металлов в растениях в 2...3 раза выше, чем в более отдаленных от комбината районах (данные 1986 г.).

Химические предприятия являются источниками загрязнения не только воздушной среды, но и водных объектов сточными водами. Так, производства минеральных и неорганических солеи дают сточные воды, содержащие неорганические кислоты, щелочи, соли: фториды, сульфаты, фосфаты и др.

Производства основного органического и нефтехимического синтеза содержат в сбрасываемых сточных водах (сбросах) жирные кислоты, ароматические соединения, спирты.

Нефтеперерабатывающие заводы и предприятия по термической переработке твердых топлив сбрасывают вместе со сточными водами нефтепродукты, масла и смолы, фенолы, поверхностно-активные вещества (ПАВ) и др. Производства синтетических смол, полимеров, синтетических волокон содержат высокомолекулярные вещества, мономеры, частицы полимеров и т.д.

Твердые отходы химических производств при бесконтрольном поступлении в окружающую среду также вызывают ее загрязнение.

Не только отходы химических производств представляют опасность для окружающей среды, но и их продукция при ее бесконтрольном поступлении в природную среду. Последнее обстоятельство обусловлено токсичностью химических продуктов.

Действительно, синтезированное, например, в Ок-Риджс соединение из группы нитрозоаминов вызывает мутации у мышей в 5 раз большие, чем их облучение дозой в 600 рад. Понятно, что поступление такого вещества в природную среду резко повышает риск возникновения мутаций у живых организмов.

Истощение природных ресурсов - второй тип воздействия химического (химико-металлургического) производства на окружающую среду. Иллюстрацией к этому является представление об интегральном ресурсе, предложенное академиками Н.П.Федорснко и Н.Ф.Рсймсрсом (рис. 3.5).

Рис. 3.5. Схема, иллюстрирующая ухудшение качества природных ресурсов (интегрального ресурса) в результате техногенного воздействия:
а - начальный уровень грунтовых вод; 6 - уровень грунтовых вод как результат хозяйственной деятельности; 1 - сведение лесов; 2 - разрушение рельефа; 3 - гибель рыбы; 4 -заиливание водоема; 5 - понижение речного уровня; 6 - уменьшение выработки электроэнергии на ГЭС как результат понижения уровня реки: 7 - сведение лесов в результате загрязнения атмосферы

Особенность интегрального ресурса состоит в том, что качественное или количественное изменение одного из составляющих интегрального ресурса неизбежно ведет к более или менее заметным переменам в количестве и качестве других составляющих этого ресурса.

Так, строительство химического комбината и эксплуатация им тех или иных конкретных сырьевых ресурсов сопровождается ухудшением качества природных ресурсов, их истощением и загрязнением среды.

Изменение природных ландшафтов и возникновение антропогенных непосредственно вытекает из дальнейшего развития представления об интегральном ресурсе. Ухудшение ценности природных ресурсов (в частности, эстетических и рекреационных) обязательно сопровождает превращение природных ландшафтов в антропогенные (техногенные).

Классификация природно-тсхногенных ландшафтов дана на рис. 3.6.

Рис. 3.6. Классификация природно-техногенных ландшафтов

Антропогенный ландшафт - ландшафт, возникновение и структура которого определяются деятельностью человека; подразделяется на два типа: культурный (первый) и акультурный (второй).

Культурный - результат целенаправленной деятельности человека, он постоянно поддерживается человеком в нужном состоянии для выполнения тех или иных задач (к таким ландшафтам относятся возделанные поля, парки, сады и т.д.).

Второй тип ландшафта - акультурный - непосредственно не создается и часто является результатом нежелательных природных процессов, обусловленных деятельностью человека: развитие оврагов на полях чаще всего является следствием нарушения агротехники; заболачивание берегов водохранилищ равнинных рек происходит в результате резкого замедления течения воды и подъема уровня подземных вод; образование провальных воронок и просадок грунта нередко связано с обвалами подземных пустот, появившихся в результате подземной добычи полезных ископаемых, и т.д.