Курсовая работа: Экология. Химическое загрязнение окружающей среды. Реферат химическое загрязнение окружающей среды

Курсовая работа - Экология. Химическое загрязнение окружающей среды

Реферат

На тему:

ЭКОЛОГИЯ

ХИМИЧЕСКОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Ученика 9 – Б класса

ОШ №1

Г. Снежное

Корнеева Александра

2007г.

План :

1. Химическое загрязнение атмосферы.

1.1. Основные загрязняющие вещества.

1.2. Аэрозольное загрязнение.

1.3. Фотохимический туман (смог).

1.4. Контроль за выбросами в атмосферу (ПД К).

2. Химическое загрязнение природных вод.

2.1. Неорганическое загрязнение.

2.2. Органическое загрязнение.

3. Загрязнение Мирового океана.

3.1. Нефть и нефтепродукты.

ХИМИЧЕСКОЕЗАГРЯЗНЕНИЕАТМОСФЕРЫ

Во все времена своего существования человек был неразрывно связан с природой. Но с момента возникновения высокоиндустриального общества человек все больше стал вмешиваться в ее жизнь. На данном этапе это вмешательство грозит полным уничтожением природы. Постоянно расходуются невозобновимые виды сырья, число пахотных земель катастрофически сокращается, потому что они становятся местом строительства новых городов и промышленных предприятий. Человек стал все больше вмешиваться в функционирование биосферы — той части нашей планеты, где как раз и существует жизнь. Биосфера Земли в настоящее время подвергается нарастающему антропогенному воздействию. При этом необходимо отметить несколько наиболее важных процессов, каждый из которых ухудшает экологическую ситуацию на планете.

Наиболее сильно отражается на окружающей среде загрязнение продуктами химических преобразований. К ним можно отнести газообразные и аэрозольные загрязнители промышленно-бытового происхождения. Также плохо отражается на атмосфере накопление углекислого газа, количество которого, к сожалению, все увеличивается. Это может привести в самом ближайшем будущем к увеличению среднегодовой температуры на Земле. Продолжается загрязнение Мирового океана нефтью и ее производными, которое охватило уже 1/5 всей поверхности океана.

Такая ситуация может стать причиной нарушения газо- и водообмена между атмосферой и гидросферой. Загрязнение почвы пестицидами и превышение кислотности могут привести к распаду экосистемы. Все эти процессы вызывают негативные изменения в биосфере.

Человек загрязняет атмосферу уже многие тысячелетия, и все же последствия использования огня были совсем невелики. Человеку надо было только примириться с тем, что дым не давал полностью вобрать воздух в легкие, или с тем, что жилища выглядели недостаточно уютно из-за сажи, покрывающей стены. Тепло, которое давал огонь, было нужнее и важнее, чем чистый воздух. В те времена такое загрязнение воздуха не было катастрофическим, потому что люди жили небольшими группками на девственной территории, раскинувшейся на тысячи километров. И даже когда позднее люди сосредоточивались в одном месте, они не могли серьезно влиять на окружающую среду.

Такое равновесие существовало примерно до девятнадцатого века. Промышленность начала развиваться ускоренными темпами, что повлекло за собой усиленное загрязнение окружающей среды. С каждым годом рождались все новые и новые города-миллионеры, появлялись новые изобретения.

Атмосфера загрязняется в результате воздействия трех основных факторов: промышленности, бытовых котельных и транспорта. В зависимости от места расположения доля каждого из трех источников загрязнения сильно колеблется. Однако общепризнанным является тот факт, что промышленное производство стало одним из самых грозных «обидчиков» окружающей среды. Источниками загрязнения становятся теплоэлектростанции, выбрасывающие вместе с дымом в атмосферу сернистый и углекислый газ. Также сюда можно отнести металлургические предприятия, особенно цветной металлургии, которые выбрасывают в воздух оксиды азота, сероводород, хлор, фтор, аммиак, соединения фосфора, частицы и соединения ртути и мышьяка. Сюда же относят и цементные, химические заводы. Вредные газы оказываются в воздухе в результате сжигания топлива для нужд промышленности, отопления жилищ, работы транспорта, сжигания и переработки бытовых и промышленных отходов.

Основные загрязняющие вещества

Атмосферные загрязнители можно разделить на первичные, поступающие прямо в атмосферу, и вторичные, которые являются результатом метаморфозы последних. Например, попадающий в атмосферу сернистый газ окисляется до серного ангидрида, взаимодействующего с парами воды, и образует капельки серной кислоты. При взаимодействии серного ангидрида с аммиаком формируются кристаллы сульфата аммония. Подобным образом, в результате химических, фотохимических, физико-химических реакций между загрязняющими веществами и компонентами атмосферы, возникают и другие вторичные загрязняющие вещества. Основным источником пирогенного загрязнения на планете стали тепловые электростанции, металлургические и химические предприятия, котельные установки, потребляющие более 70% добываемого твердого и жидкого топлива. Основные вредные примеси пирогенного происхождения следующие:

а) оксид углерода. Он возникает при неполном сгорании углеродистых веществ. В воздухе оказывается в результате сжигания твердых отходов, с выхлопными газами и выбросами промышленных предприятий. Ежегодно этого газа поступает в атмосферу не менее 250 млн.т. Оксид углерода — это соединение, активно реагирующее с составными частями атмосферы, он способствует повышению температуры на планете и созданию парникового эффекта.

б) сернистый ангидрид. Выделяется в процессе сгорания серосодержащего топлива или переработки сернистых руд (до 70 млн т в год). Часть соединений серы может выделиться при горении органических остатков в горнорудных отвалах. В США общее количество выброшенного в атмосферу сернистого ангидрида составило 65% от общемирового выброса.

в) серный ангидрид. Образуется при окислении сернистого ангидрида. Конечным продуктом реакции становится 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 наблюдается при низкой облачности и высокой влажности воздуха. Листовые пластинки растений, произрастающих на расстоянии менее 1км от таких предприятий, обычно бывают густо усеяны небольшими некротическими пятнами, образовавшимися в местах оседания капель серной кислоты. Пирометаллургические предприятия цветной и черной металлургии, а также ТЭС каждый год выбрасывают в атмосферу десятки миллионов тонн серного ангидрида.

г) сероводород и сероуглерод. Поступают в атмосферу отдельно или вместе с другими соединениями серы. Основными источниками выброса становятся предприятия по изготовлению искусственного волокна, сахара, коксохимические, нефтеперерабатывающие заводы, а также нефтепромыслы. В атмосфере при взаимодействии с другими загрязнителями медленно окисляются до серного ангидрида.

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

е) соединения фтора. Источниками загрязнения являются предприятия по производству алюминия, эмалей, стекла, керамики, стали, фосфорных удобрений. Фторсодержащие вещества поступают в атмосферу в виде газообразных соединений — фтороводорода или пыли фторида натрия и кальция. Соединения характеризуются токсическим эффектом. Производные фтора являются сильными инсектицидами.

ж) соединения хлора. Поступают в атмосферу от химических предприятий, производящих соляную кислоту, хлорсодержащие пестициды, органические красители, гидролизный спирт, хлорную известь, соду. В атмосфере наблюдаются как примесь молекулы хлора и паров соляной кислоты. Токсичность хлора определяется видом соединений и их концентрацией.

В металлургической индустрии при выплавке чугуна и переработке его на сталь происходит выброс в атмосферу различных тяжелых металлов и ядовитых газов. Так, в расчете на 1 т предельного чугуна выделяется 2,7кг сернистого газа и 4,5кг пылевых частиц, которые состоят из соединений мышьяка, фосфора, сурьмы, свинца, паров ртути и редких металлов, смоляных веществ и цианистого водорода.

Аэрозольное загрязнение

Аэрозоли представляют собой твердые или жидкие частицы, которые находятся в воздухе во взвешенном состоянии. Твердые компоненты аэрозолей нередко очень опасны для живых организмов, у людей они порождают специфические заболевания. В атмосфере аэрозольные загрязнения можно наблюдать в виде дыма, тумана, мглы или дымки. Значительная часть аэрозолей формируется 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.

Основными источниками искусственных аэрозольных загрязнений воздуха в настоящее время являются ТЭС, потребляющие 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 можно найти соединения кремния, кальция и углерода, гораздо реже — оксиды металлов: железа, магния, марганца, цинка, меди, никеля, свинца, сурьмы, висмута, селена, мышьяка, бериллия, кадмия, хрома, кобальта, молибдена, а также асбест. Еще более разнообразна органическая пыль, которая включает в себя 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 стали промышленные отвалы — искусственные насыпи из переработанного материала, главным образом вскрышных пород, полученных при добыче полезных ископаемых или же из отходов предприятий перерабатывающей промышленности, ТЭС. Источником пыли и ядовитых газов становятся массовые взрывные работы. Известно, что 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 шихты, полуфабрикатов и получаемых продуктов в потоках горячих газов — всегда сопровождаются выбросами пыли и других вредных веществ в атмосферу.

К атмосферным загрязнителям относятся углеводороды — насыщенные и ненасыщенные, включающие от 1 до 13 атомов углерода. Они могут подвергаться различным превращениям, окислению, полимеризации, особенно если начнут взаимодействовать с другими атмосферными загрязнителями после возбуждения солнечной радиацией. Результатом этих реакций становится появление перекисных соединений, свободных радикалов, соединений углеводородов с оксидами азота и серы, часто в виде аэрозольных частиц. При некоторых погодных условиях в приземном слое воздуха могут формироваться особо большие скопления вредных газообразных и аэрозольных примесей. Обычно это случается, когда в слое воздуха прямо над источниками газопылевой эмиссии происходит инверсия — расположение слоя более холодного воздуха под теплым, что препятствует движению воздушных масс и задерживает перенос примесей вверх. В итоге вредные выбросы концентрируются под слоем инверсии, содержание их у земли резко возрастает, что становится одной из причин образования ранее неизвестного в природе фотохимического тумана.

Фотохимический туман ( смог )

Фотохимический туман — это многокомпонентная смесь газов и аэрозольных частиц первичного и вторичного происхождения. Основными компонентами смога являются озон, оксиды азота и серы, многочисленные органические соединения пер кисной природы, которые в совокупности называются фотооксидантами. Фотохимический смог образуется 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 повышенной не менее суток инверсии. Устойчивая безветренная погода, которая обычно сопровождается инверсиями, нужна для создания высокой концентрации реагирующих веществ. Такие условия возникают чаще в июне—сентябре и реже зимой. Во время продолжительной ясной погоды солнечная радиация становится причиной расщепления молекул диоксида азота и образует оксид азота и атомарного кислорода. Атомарный кислород с молекулярным кислородом образуют озон. Казалось бы, последний, окисляя оксид азота, должен снова превращаться в молекулярный кислород, а оксид азота — в диоксид. Но этого не случается. 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 дополнительное количество озона. Начинается циклическая реакция, результатом которой становится постепенное накапливание озона. Этот процесс в ночное время прерывается. В свою очередь озон вступает в реакцию с олефинами. В атмосфере скапливаются различные перекиси, которые в сумме и образуют характерные для фотохимического тумана оксиданты. Последние становятся источником так называемых свободных радикалов, отличающихся особой реактивной 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 систем и часто бывают причиной преждевременной смерти городских жителей с ослабленным здоровьем.

Контроль за выбросами в атмосферу загрязняющих веществ ( ПДК )

ПДК (предельно допустимые концентрации) — такие концентрации, которые на человека и его потомство не оказывают прямого или косвенного воздействия, не ухудшают его работоспособности, самочувствия, а также санитарно-бытовых условий жизни людей. Обобщение всей информации по ПДК, получаемой всеми ведомствами, происходит в ГГО — Главной геофизической обсерватории. Чтобы по результатам наблюдений определить загрязнение воздуха, измеренные значения концентраций сопоставляют с максимальной разовой предельно допустимой концентрацией и устанавливают число случаев, когда были превышены ПДК, а также во сколько раз наибольшее значение было выше ПДК. Среднее значение концентрации за месяц или за год сравнивается с ПДК длительного действия — среднеустойчивой ПДК. Загрязнение воздуха несколькими веществами оценивается с помощью комплексного показателя — индекса загрязнения атмосферы (ИЗА). Для этого нормированные на соответствующие значения ПДК и средние концентрации различных веществ с помощью несложных расчетов приводят к величине концентраций сернистого ангидрида, а затем суммируют. Максимальные разовые концентрации основных загрязняющих веществ были наибольшими в Норильске (окислы азота и серы), Бишкеке (пыль), Омске (угарный газ). Степень загрязнения воздуха основными загрязняющими веществами находится в прямой зависимости от промышленного развития города. Наибольшие максимальные концентрации характерны для городов с численностью населения более 500 тыс. жителей. Загрязнение воздуха специфическими веществами зависит от вида промышленности, развитой в городе. Если в крупном городе размещены предприятия нескольких отраслей промышленности, то формируется очень высокий уровень загрязнения воздуха, однако проблема снижения выбросов многих специфических веществ до сих пор остается нерешенной.

ХИМИЧЕСКОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПРИРОДНЫХ ВОД

Всякий водоем или водный источник соотнесен с окружающей его внешней средой. На него влияют условия формирования поверхностного или подземного водного стока, разнообразные природные явления, индустрия, промышленное и коммунальное строительство, транспорт, хозяйственная и бытовая деятельность человека. Результатом этих влияний становится привнесение в водную среду новых, несвойственных ей веществ — загрязнителей, ухудшающих качество воды. Обычно выделяют химическое, физическое и биологическое загрязнения. Химическое загрязнение представляет собой изменение естественных химических свойств воды за счет увеличения содержания в ней вредных примесей как неорганической (минеральные соли, кислоты, щелочи, глинистые частицы), так и органической природы (нефть и нефтепродукты, органические остатки, поверхностно-активные вещества, пестициды).

Неорганическое загрязнение

Основными неорганическими (минеральными) загрязнителями пресных и морских вод стали многообразные химические соединения, токсичные для обитателей водной среды. Это соединения мышьяка, свинца, кадмия, ртути, хрома, меди, фтора. Большинство из них оказывается в воде вследствие человеческой деятельности. Тяжелые металлы впитываются фитопланктоном, а затем передаются по пищевой цепи более высокоорганизованным организмам.

К опасным загрязнителям водной среды можно отнести неорганические кислоты и основания, обусловливающие широкий диапазон рН промышленных стоков (1,0—11,0) и способных изменять рН водной среды до значений 5,0 или выше 8,0, тогда как рыба в пресной и морской воде может существовать только в интервале рН 5,0—8,5. К основным источникам загрязнения гидросферы минеральными веществами и биогенными элементами следует отнести предприятия пищевой промышленности и сельское хозяйство. С орошаемых земель ежегодно вымывается около 6 млн. т солей. Отходы, содержащие ртуть, свинец, медь, собраны в отдельных районах у берегов, однако некоторая их часть выносится далеко за пределы территориальных вод. Загрязнение ртутью существенно снижает первичную продукцию морских экосистем, сдерживая развитие фитопланктона. Отходы, содержащие ртуть, обычно сосредоточиваются в донных отложениях заливов или эстуариях рек. Дальнейшая ее миграция сопровождается накоплением метиловой ртути и ее включением в трофические цепи водных организмов.

Органическое загрязнение

Среди попадающих в океан с суши растворимых веществ большое значение для обитателей водной среды имеют не только минеральные, биогенные элементы, но и органические остатки. Вынос в океан органического вещества оценивается в 300—380 млн т/год. Сточные воды, которые содержат суспензии органического происхождения или растворенное органическое вещество, пагубно влияют на состояние водоемов. Осаждаясь, суспензии заливают дно и задерживают развитие или полностью прекращают жизнедеятельность микроорганизмов, участвующих в процессе самоочищения вод. При гниении данных осадков могут образовываться вредные соединения и отравляющие вещества, такие как сероводород, которые приводят к загрязнению всей воды в реке. Наличие суспензий затрудняет также проникновение света в глубь воды и замедляет процесс фотосинтеза. Одним из основных санитарных требований, предъявляемых к качеству воды, является содержание в ней необходимого количества кислорода. Вредное действие оказывают все вещества, которые так или иначе содействуют снижению содержания кислорода в воде. Поверхностно-активные вещества — жиры, масла, смазочные материалы — образуют на поверхности воды пленку, которая препятствует газообмену между водой и атмосферой, что снижает степень насыщенности воды кислородом. Значительный объем органических веществ, большинство из которых не свойственно природным водам, сбрасывается в реки вместе с промышленными и бытовыми стоками. Возрастающее загрязнение водоемов и водостоков отмечается во всех промышленных странах.

В связи с быстрыми темпами урбанизации и несколько замедленным строительством очистных сооружений или их неудовлетворительной 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 органическими 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 снизиться ниже уровня, необходимого для жизни морских и пресноводных организмов.

ЗАГРЯЗНЕНИЕ МИРОВОГО ОКЕАНА

Нефть и нефтепродукты

Нефть представляет собой вязкую маслянистую жидкость темно-коричневого цвета и обладающую слабой флуоресценцией. Нефть состоит преимущественно из насыщенных алифатических и гидроароматических углеводородов. Основные компоненты нефти — углеводороды (до 98%) — подразделяются на 4 класса.

1. Парафины (алкены) (до 90% от общего состава) — устойчивые вещества, молекулы которых выражены прямой и разветвленной цепью атомов углерода. Легкие парафины обладают максимальной летучестью и растворимостью в воде.

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

3. Ароматические углеводороды (20—40% от общего состава) — ненасыщенные циклические соединения ряда бензола, содержащие в кольце на 6 атомов водорода меньше, чем циклопарафины. В нефти присутствуют летучие соединения с молеку лой в виде одинарного кольца (бензол, толуол, ксилол), затем бициклические (нафталин), полуциклические (пирен).

4. Олефины (алкены) (до 10% от общего состава) — ненасыщенные 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 80-х годов в океан ежегодно поступало около 6 млн. т нефти, что составляло 0,23 % мировой добычи. Наибольшие потери нефти связаны с ее транспортировкой из районов добычи. Аварийные ситуации, слив за борт танкерами промывочных и балластных вод — все это становится причиной наличия постоянных полей загрязнения на трассах морских путей. В период за 1962—79 годы в результате аварий в морскую среду поступило около 2 млн. т нефти. За последние годы пробурено около 2000 скважин в Мировом океане, из них только в Северном море 1000 и 350 промышленных скважин оборудовано. Из-за незначительных утечек ежегодно теряется 0,1 млн. т нефти. Большие массы нефти поступают в моря по рекам, с бытовыми и ливневыми стоками. Объем загрязнений из этого источника составляет 2,0 млн. т/год. Со стоками промышленности ежегодно попадает 0,5 млн. т нефти. Попадая в морскую среду, нефть сначала растекается в видеопленки, образуя слои различной мощности. По цвету пленки можно определить ее толщину.

Нефтяная пленка видоизменяет состав спектра и интенсивность проникновения в воду света. Пропускание света тонкими пленками сырой нефти составляет 1—10% (280 нм), 60—70% (400 нм). Пленка толщиной 30—40 мкм полностью поглощает инфракрасное излучение. Смешиваясь с водой, нефть формирует эмульсию двух типов: прямую — «нефть в воде» и обратную — «вода в нефти». Прямые эмульсии, составленные из капелек нефти диаметром до 0,5 мкм, менее устойчивы и характерны для нефти, которая содержит поверхностно-активные вещества. При удалении летучих фракций нефть образует вязкие обратные эмульсии, которые могут оставаться на поверхности, переноситься течением, выбрасываться на берег и оседать на дно.

www.ronl.ru

Реферат - Химическое загрязнение окружающей среды

Химическоезагрязнение среды промышленностью.<span Arial",«sans-serif»;mso-bidi-font-family: «Times New Roman»">

На всех стадиях своего развития человек был тесно связанс окружающим миром. Но с тех пор как появилосьвысокоиндустриальное общество, опасное вмешательство человека в природу резко усилилось, расширилсяобъём этого вмешательства, оно стало многообразнее и сейчас грозит стать глобальнойопасностью для человечества. Расход невозобновимых видов сырья повышается, всебольше пахотных земель выбывает из экономики, так на них строятся города и заводы. Человеку приходится все большевмешиваться в хозяйство биосферы — той части нашейпланеты, в которой существуетжизнь. Биосфера Земли в настоящее время подвергается нарастающемуантропогенному воздействию. При этом можно выделить несколько наиболее существенных процессов, любой из которых не улучшает экологическую ситуациюна планете.

Наиболеемасштабным и значительным является химическое загрязнениесреды несвойственными ей веществами химической природы. Среди них — газообразные и аэрозольные загрязнители промышленно-бытовогопроисхождения. Прогрессирует инакопление углекислого газа ватмосфере. Дальнейшее развитие этогопроцесса будет усиливать нежелательную тенденцию в сторону повышения среднегодовой температурына планете. Вызывает тревогу у экологов и продолжающееся загрязнение Мирового океана нефтью и нефтепродуктами, достигшее уже 1/5 его общейповерхности. Нефтяное загрязнение таких размеров может вызвать существенные нарушения газо- и водообмена междугидросферой и атмосферой. Не вызываетсомнений и значение химического загрязнения почвы пестицидами и ее повышенная кислотность, ведущая краспаду экосистемы. В целом всерассмотренные факторы, которым можно приписать загрязняющий эффект, оказывают заметноевлияние на процессы,происходящие в биосфере.

Химическое загрязнение биосферы.

Свойреферат я начну с обзора тех факторов, которые приводят к ухудшению состояния одной из важнейшихсоставляющих биосферы — атмосферы. Человек загрязняетатмосферу уже тысячелетиями,однако последствия употребления огня, которым он пользовался весьэтот период, были незначительны. Приходилось мириться с тем, что дым мешал дыханию и что сажа ложилась чернымпокровом на потолке и стенах жилища. Получаемое тепло было для человека важнее, чем чистыйвоздух и незакопченные стены пещеры. Это начальное загрязнение воздуха непредставляло проблемы, ибо люди обитали тогда небольшими группами, занимая неизмернообширную нетронутую природную среду. И даже значительное сосредоточение людей на сравнительно небольшой территории, как это было в классическойдревности, не сопровождалось еще серьезными последствиями.

Такбыло вплоть до начала девятнадцатого века. Лишь за последние сто лет развитиепромышленности «одарило» нас такими производственнымипроцессами, последствия которых вначалечеловек еще не мог себепредставить. Возникли города-миллионеры,рост которых остановить нельзя. Все это результат великих изобретений 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 сдымом выбрасывают в воздух сернистый и углекислый газ; металлургическиепредприятия, особенно цветной металлургии,которые выбрасывают в воздух оксиды азота, сероводород, хлор, фтор, аммиак, соединения фосфора,частицы и соединения ртути и мышьяка; химические и цементные заводы. Вредные газы попадают в воздух в результате сжигания топлива для нуждпромышленности, отопления жилищ, работытранспорта, сжигания и переработки бытовых и промышленных отходов. Атмосферныезагрязнители разделяют на первичные, поступающие непосредственно ватмосферу, и вторичные, являющиеся результатом превращения последних. Так, поступающий в атмосферу сернистый газ окисляется до серного ангидрида, который взаимодействует с парами воды и образует капельки серной кислоты. При взаимодействии серного ангидрида с аммиаком образуются кристаллы сульфата аммония.Подобным образом, в результате химических, фотохимических, физико-химических реакций между загрязняющимивеществами и компонентамиатмосферы, образуются другие вторичные признаки. Основным источником пирогенногозагрязнения на планете являются тепловые электростанции, металлургические и химическиепредприятия, котельные установки, потребляющие более 70% ежегодно добываемого твердого и жидкоготоплива. Основными вредными примесями пирогенного происхождения являются следующие:

а) Оксид углерода. Получается при неполном сгоранииуглеродистых 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 соединением, активно реагирующим с составнымичастями атмосферы и способствует повышению температуры на планете, и созданиюпарникового эффекта.

б) Сернистыйангидрид.Выделяется в процессе сгорания серусодержащего топлива или переработки сернистых руд (до 170 млн.т. в год). Часть соединений серы выделяется пригорении органических остатков в горнорудных отвалах. Только в США общееколичество выброшенного в атмосферусернистого ангидрида составило 65 % отобщемирового выброса.

в) Серный ангидрид.Образуется при окислении сернистого ангидрида. Конечнымпродуктом реакции является аэрозоль или раствор серной кислоты в дождевой воде, которыйподкисляет почву, обостряет заболевания дыхательных путей человека. Выпадение аэрозоля серной кислоты из дымовыхфакелов химических предприятий отмечается при низкой облачности и высокойвлажности воздуха. Листовыепластинки растений, произрастающих нарасстоянии менее 11 км. от таких предприятий, обычно бывают густо усеяны мелкими некротическими пятнами, образовавшихся вместах оседания капель серной кислоты. Пирометаллургическиепредприятия цветной и черной металлургии, а также ТЭС ежегодно выбрасывают ватмосферу десятки миллионов тонн серного ангидрида.

г) Сероводороди сероуглерод. Поступаютв атмосферу раздельно или вместе в 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 подвергаютсямедленному окислению до серного ангидрида.

д) Оксилы азота. Основными источниками выброса являются предприятия,производящие азотные удобрения, азотнуюкислоту и нитраты, анилиновые красители, нитросоединения,вискозный шелк, целлулоид. Количество оксилов азота, поступающих в атмосферу, составляет 20 млн.т. в год.

е) Соединения фтора. Источниками загрязнения являются предприятия по производству алюминия, эмалей, стекла, керамики, стали, фосфорныхудобрений. Фторосодержащие вещества поступают в атмосферу в виде газообразных соединений — фтороводорода или пыли фториданатрия и кальция. Соединения характеризуются токсическим эффектом. Производные фтора являются сильными инсектицидами.

ж)Соединения хлора.Поступают в атмосферу от химических предприятий, производящих соляную кислоту, хлоросодержащиепестициды, органические красители, гидролизный спирт, хлорную известь,соду. В атмосфере встречаются какпримесь молекулы хлора и паров соляной кислоты. Токсичность хлораопределяется 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 на1 т. передельного 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.

Аэрозольноезагрязнение атмосферы. Аэрозоли — это твердые или жидкие частицы, находящиеся во взвешенном состоянии в воздухе. Твердые компоненты аэрозолей вряде 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 междусобой или с водяным паром. Среднийразмер аэрозольных частиц составляет 1-5 мкм. В атмосферу Земли ежегоднопоступает около 1 куб.км. пылевидных частиц искусственного происхождения. Большое количество пылевых частиц образуется также в ходе производственной деятельности людей. Сведения о некоторых источниках техногеннойпыли приведены ниже:

ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ

ПРОЦЕСС

ВЫБРОС ПЫЛИ,

МЛН.Т/ГОД

1. Сжигание каменного угля

93,600

2. Выплавка чугуна

20,210

3. Выплавка меди (без очистки)

6,230

4. Выплавка цинка

0,180

5. Выплавка олова (без очистки)

0,004

6. Выплавка свинца

0,130

7. Производство цемента

53,370

Основнымиисточниками искусственных аэрозольных загрязнений воздуха являются ТЭС, которые потребляют уголь высокой зольности, обогатительныефабрики, металлургические, цементные, магнезитовыеи сажевые заводы. Аэрозольные частицы от этих источников отличаютсябольшим разнообразием химического состава. Чаще всего в ихсоставе 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 большееразнообразие свойственно органическойпыли, включающей алифатические и ароматические углеводороды, соли кислот. Онаобразуется при сжигании остаточных нефтепродуктов, в процессе пиролиза на нефтеперерабатывающих,нефтехимических и других подобных предприятиях. Постоянными источникамиаэрозольного загрязнения являются промышленные отвалы - искусственные насыпи из переотложенного материала, преимущественно вскрышных пород, образуемых при добыче полезных ископаемых или жеиз отходов предприятий перерабатывающей промышленности, ТЭС. Источником пыли и ядовитых газов служат массовыевзрывные работы. Так, в результате одного среднего по массе взрыва(250-300 тонн взрывчатых веществ) ватмосферу выбрасывается около 2 тыс.куб.м. условногооксида углерода и более 150 т. пыли. Производство цемента и других строительных материалов также является источником загрязненияатмосферы пылью. Основныетехнологические процессы этихпроизводств - измельчение и химическая обработка шихт, полуфабрикатов и получаемых продуктов в потокахгорячих газов всегда сопровождается выбросами пыли и других вредных веществ ватмосферу. К атмосферным загрязнителямотносятся углеводороды — насыщенные и ненасыщенные, включающие от 1 до 13 атомов углерода. Ониподвергаются различным превращениям, окислению, полимеризации, взаимодействуя с другими атмосферными загрязнителямипосле возбуждения солнечной радиацией. В результате этих реакций образуютсяперекисные соединения, свободныерадикалы, соединения углеводородов с оксидами азота и серы часто в виде аэрозольных частиц. При некоторых погодных условиях могут образовыватьсяособо большие скопления вредных газообразных и аэрозольных примесей в приземном слое воздуха.

Обычноэто происходит в тех случаях, когда в слое воздуха непосредственно над источниками газопылевой эмиссиисуществует инверсия — расположения слояболее холодного воздуха под теплым, что препятствует воздушным массам и задерживает перенос примесей вверх. В результате вредные выбросысосредотачиваются под слоеминверсии, содержание их у земли резковозрастает, что становится одной из причин образования ранее неизвестного в природе фотохимическоготумана.

Фотохимическийтуман (смог). Фотохимический туманпредставляет собой многокомпонентнуюсмесь газов и аэрозольных частиц первичного и вторичного происхождения. Всостав 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 обменавоздуха в приземном слое при мощной и в течение не менее суток повышеннойинверсии. Устойчивая безветренная погода, обычно сопровождающаясяинверсиями, необходима для создания высокой концентрации реагирующих веществ.

Такиеусловия создаются чаще виюне-сентябре и реже зимой. Припродолжительной ясной погоде солнечная радиация вызывает расщепление молекулдиоксида азота с образованием оксида азота и атомарного кислорода. Атомарныйкислород с молекулярным кислородом даютозон. Казалось бы, последний, окисляя оксид азота, должен сновапревращатьсяв молекулярный кислород, а оксид азота — в диоксид. Ноэтого не происходит. Оксид азота вступает в реакции с олефинами выхлопныхгазов, которые при этом расщепляются по двойной связи и образуют осколки молекул и избыток озона. В результате продолжащейся диссоциации новые массы диоксида азота расщеппляютсяи 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 различныеперекиси, которые в сумме и образуют характерные для фотохимического тумана оксиданты. Последние являются источником так называемых свободных радикалов, отличающихсяособой реакционной спосбностью. Такие смоги — нередкое явление над Лондоном, Парижем,Лос-Анджелесом, Нью-Йорком и другими городами Европы и Америки. По своему физиологическомувоздействию на организм человека оникрайне опасны для дыхательной и кровеносной системы и часто бывают причинойпреждевременной смерти городских жителейс ослабленным здоровьем.

Проблемаконтролирования выброса в атмосферу загрязняющих веществ промышленными предприятиями(ПДК). Приоритет в области разработки предельно допустимых концентраций в воздухе принадлежит СССР. ПДК — такие концентрации, которые на человека и его потомство прямого или косвенного воздействия, неухудшают их работоспособности, 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 с максимальной разовой предельно допустимой концентрацией и определяют число случаев, когда были превышены ПДК, а также во сколько раз наибольшее значение было вышеПДК. Среднее значение концентрации за месяц или за год сравнивается с ПДК длительного действия — среднеустойчивой ПДК.Состояние загрязнение воздуха несколькими веществами, наблюдаемые в атмосфере города, оценивается с помощью комплексного показателя- индекса загрязнения атмосферы (ИЗА). Для этого нормированные на соответствующее значения ПДК и средниеконцентрации различных веществ спомощью несложных расчетов приводят к величине концентраций сернистого ангидрида, а затем суммируют. Максимальные разовые концентрации основных загрязняющих веществ былинаибольшими в Норильске (оксилы азота и серы), Фрунзе (пыль), Омске (угарный газ). Степень загрязнения воздуха основными загрязняющими веществами находится в прямой зависимости от промышленного развития города.Наибольшие максимальные концентрации характерны для городов с численностью населения более 500 тыс. жителей.Загрязнение воздуха специфическими веществами зависит от видапромышленности, развитой в городе. Если в крупном городе размещены предприятия несколькихотраслей промышленности, то создаетсяочень высокий уровень загрязнения воздуха, однако проблема снижения выбросов многих специфическихвеществ до сих пор остается нерешенной.

Химическое загрязнение природных вод.

Всякийводоем или водный источник связан сокружающей его внешней средой. На него оказывают влияние условия формированияповерхностного или подземного водного стока, разнообразные природные явления, индустрия, промышленное икоммунальное 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 выделяютхимическое, физическое и биологическиезагрязнения. Химическое загрязнениепредставляет собой изменение естественных химических свойств вода за счет увеличения содержания вней вредных примесей как неорганической (минеральные соли, кислоты, щелочи, глинистые частицы), так иорганической природы (нефть и нефтепродукты, органические остатки, поверхностноактивные вещества, пестициды).

Неорганическое загрязнение. Основныминеорганическими (минеральными) загрязнителями пресных и морских вод являются разнообразные химические соединения, токсичные дляобитателей водной среды. Это соединениямышьяка, свинца, кадмия, ртути, хрома, меди, фтора. Большинство из них попадаетв воду в результате человеческой деятельности. Тяжелые металлы поглощаютсяфитопланктоном, а затем передаются попищевой цепи более высокоорганизованным организмам. Токсический эффект некоторых наиболее распространенных загрязнителей гидросферыпредставлен в таблице:

Вещество

Планктон

Ракообразные

Моллюски

Рыбы

1. Медь

+++

2. Цинк

3. Свинец

+++

4. Ртуть

++++

+++

5. Кадмий

++++

6. Хлор

+++

7. Роданид

++++

8. Цианид

+++

++++

9. Фтор

10. Сульфид

+++

Степень токсичности (примечание):

- — отсутствует

+ — оченьслабая

++ — слабая

+++ — сильная

++++ — очень сильная

Кроме перечисленных в таблице веществ, к опасным заразителям водной среды можно отнести неорганическиекислоты и основания, обуславливающие широкий диапозонрН промышленных стоков (1,0 — 11,0) и способныхизменять рН водной среды до значений 5,0 или выше 8,0 , тогда как рыба в пресной и морской воде может существоватьтолько в интервале рН 5,0 — 8,5. Среди основныхисточников загрязнения гидросферы минеральными веществами и биогенными элементами следует упомянутьпредприятия пищевой промышленности и сельское хозяйство. С орошаемых земель ежегодно вымывается около 6 млн.т. солей. К 2000 году возможно увеличение их массы до12 млн.т./год. Отходы, содержащие ртуть, свинец, медь локализованы в отдельных районаху берегов, однако некоторая их частьвыносится далеко за пределы территориальных вод. Загрязнение ртутью значительноснижает первичную продукцию морских экосистем, подавляя развитие фитопланктона.Отходы, содержащие ртуть, обычноскапливаются в донных отложениях заливов или эстуариях рек. Дальнейшая ее миграция сопровождается накоплением метиловой ртути и ее включением в трофические цепиводных организмов. Так, печальную известность приобрела болезнь Минамата, впервые обнаруженную японскими учеными улюдей, употреблявших в пищу рыбу,выловленную в заливе Минамата, в который бесконтрольно сбрасывалипромышленные стоки с техногенной ртутью.

Органическоезагрязнение.Среди вносимых в океан с суши растворимых веществ, большое значение для обитателей водной средыимеют не только минеральные, биогенныеэлементы, но и органические остатки. Вынос в океан органического вещества оценивается в 300 - 380 млн.т./год. Сточные воды, содержащие суспензии органического происхождения или растворенноеорганическое вещество, пагубно влияют насостояние водоемов. Осаждаясь, суспензиизаливают дно и задерживают развитие илиполностью прекращают жизнедеятельность данных микроорганизмов, участвующих впроцессе самоочищения вод. При гниении данных осадков могут образовыватьсявредные соединения и отравляющие вещества, такие как сероводород, которые привогдят кзагрязнению всей воды в реке. Наличиесуспензий затрудняют также проникновениесвета в глубь воды и замедляет процессы фотосинтеза. Одним из основных санитарных требований, предъявляемых к качеству воды, являетсясодержание в ней необходимого количества кислорода. Вредное действиеоказывают все загрязнения, которые так или иначе содействуют снижению содержаниякислорода в воде. Поверхностно активные вещества — жиры, масла, смазочные материалы — образуют наповерхности воды пленку, которая препятствует газообмену между водой и атмосферой, что снижает степень насыщенности водыкислородом. Значительный объем органических веществ, большинство из которых не свойственно природным водам, сбрасывается в реки вместе с промышленными и бытовыми стоками. Нарастающее загрязнение водоемов иводостоков наблюдается во всех промышленных странах. Информация о содержаниинекоторых органических веществ впромышленных сточных водах предоставлена ниже:

Загрязняющие

вещества

Количество в мировом стоке,

млн.т/год

1. Нефтепродукты

26, 563

2. Фенолы

0,460

3. Отходы производств

синтетических волокон

5,500

4. Растительные органические

остатки

0,170

5. Всего

33, 273

Разлагаясьв водной среде, органические отходы могутстать средой для патогенных организмов. Вода, загрязненная органическимиотходами, 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 своегоразложения много кислорода. Если бытовыесточные воды поступают в водоем в оченьбольших количествах, то содержание растворимого кислорода может понизится ниже уровня, необходимого дляжизни морских и пресноводных организмов.

Проблема загрязнения Мирового океана (на примере ряда органических соединений).

Нефть инефтепродукты. Нефть представляет собой вязкую маслянистую жидкость, имеющуютемно-коричневый цвет и обладающую слабой флуорисценцией.Нефть состоит преимущественно из насыщенныхалифвтических и гидроароматических углеводородов. Основные компоненты нефти - углеводороды (до 98%) — подразделяются на4 класса:

а) Парафины(алкены) — (до 90% от общего состава) — устойчивые вещества, молекулы которых выражены прямой и разветвленной цепью атомов углерода. Легкиепарафины обладают максимальной летучестью и растворимостью в воде.

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

в) Ароматические углеводороды- (20 — 40% от общего состава)- ненасыщенные циклические соединения ряда бензола, содержащие в кольце на 6атомов углерода меньше, чем циклопарафины. В нефти присутствуют летучие соединения с молекулой в виде одинарного кольца (бензол, толуол,ксилол), затем бициклические (нафталин), полуциклические(пирен).

г) Олефины(алкены) - (до 10% от общего состава) - ненасыщенные нециклические соединения с одним или двумя атомами водорода у каждого атома углерода в молекуле, имеющей прямую или разветвленнуюцепь.

Нефтьи нефтепродукты являются наиболее распространенными загрязняющимивеществами в Мировом океане. К началу 80-ых годов в океан ежегодно поступалооколо 6 млн.т. нефти, что составляло 0,23% мировойдобычи. Наибольшие потери нефти связаны с ее транспортировкой израйонов добычи. Аварийные ситуации, слив за борт танкерами промывочных и балластныхвод, — все это обуславливает присутствие постоянныхполей загрязнения на трассах морскихпутей. В период за 1962-79 годы врезультате аварий в морскую среду поступило около 2 млн. т. нефти. За последние 30 лет, начиная с 1964 года, пробурено около 2000 скважин в Мировом океане, из них только в Северном море 1000 и 350 промышленных скважин оборудовано. Из-за незначительных утечек ежегодно теряется 0,1 млн.т. нефти. Большие массы нефти поступают в моря по рекам, с бытовыми и ливневымистоками.

Объемзагрязнений из этого источника составляет 2,0 млн.т./год. Со стоками промышленности ежегоднопопадает 0,5 млн.т.нефти. Попадая в морскую среду, нефть сначала растекается в виде пленки, образуяслои различной мощности. По цвету пленкиможно определить ее толщину:

Внешний вид

Толщина,

мкм

Количество нефти,

л/ кв.км

1. Едва заметна

0,038

2. Серебристый отблеск

0,076

3. Следы окраски

0,152

www.ronl.ru

Доклад - Как химия влияет на окружающую среду или химическое загрязнение среды промышленностью

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:

Таблица1

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:

Таблица2

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:

Таблица3

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

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):

Таблица4

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.

www.ronl.ru

Реферат Химическое загрязнение окружающей среды

Химическое загрязнение среды промышленностью.

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 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.

Химическое загрязнение биосферы.

Свой реферат я начну с обзора тех факторов, которые приводят к ухудшению состояния одной из важнейших составляющих биосферы - атмосферы. Человек загрязняет атмосферу уже тысячелетиями, 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 представляло 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 сопровождалось еще серьезными последствиями.

Так было вплоть до начала девятнадцатого века. Лишь за последние сто лет развитие промышленности "одарило" нас такими производственными процессами, последствия которых вначале человек еще не мог себе представить. Возникли города-миллионеры, рост которых остановить нельзя. Все это результат 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; металлургические предприятия, особенно цветной металлургии, которые выбрасывают в воздух оксиды азота, сероводород, хлор, фтор, аммиак, соединения фосфора, частицы и соединения ртути и мышьяка; химические и цементные заводы. Вредные газы попадают в воздух в результате сжигания топлива для нужд промышленности, отопления жилищ, работы транспорта, сжигания и переработки бытовых и промышленных отходов. Атмосферные загрязнители разделяют на первичные, поступающие непосредственно в атмосферу, и вторичные, являющиеся результатом превращения последних. Так, поступающий в атмосферу сернистый газ окисляется до серного ангидрида, который взаимодействует с парами воды и образует капельки серной кислоты. При взаимодействии серного ангидрида с аммиаком образуются кристаллы сульфата аммония. Подобным образом, в результате химических, фотохимических, физико-химических реакций между загрязняющими веществами и компонентами атмосферы, образуются другие вторичные признаки. Основным источником пирогенного загрязнения на планете являются тепловые электростанции, металлургические и химические предприятия, котельные установки, потребляющие более 70% ежегодно добываемого твердого и жидкого топлива. Основными вредными примесями пирогенного происхождения являются следующие:

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

б) Сернистый ангидрид. Выделяется в процессе сгорания серусодержащего 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.

в) Серный ангидрид. Образуется при окислении сернистого ангидрида. Конечным продуктом реакции является аэрозоль или раствор серной кислоты в дождевой воде, который подкисляет почву, обостряет заболевания дыхательных путей человека. Выпадение аэрозоля серной кислоты из дымовых факелов химических предприятий отмечается при низкой облачности и высокой влажности воздуха. Листовые пластинки растений, произрастающих на расстоянии менее 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.

г) Сероводород и сероуглерод. Поступают в атмосферу раздельно или вместе в 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.

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

е) Соединения фтора. Источниками загрязнения являются предприятия по производству алюминия, эмалей, стекла, керамики, стали, фосфорных удобрений. Фторосодержащие вещества поступают в атмосферу в виде газообразных соединений - фтороводорода или пыли фторида натрия и кальция. Соединения характеризуются токсическим эффектом. Производные фтора являются сильными инсектицидами.

ж) Соединения хлора. Поступают в атмосферу от химических предприятий, производящих соляную кислоту, хлоросодержащие пестициды, органические красители, гидролизный спирт, хлорную известь, соду. В атмосфере встречаются как примесь молекулы хлора и паров соляной кислоты. Токсичность хлора определяется видом соединений и их концентрацией. В металлургической промышленности при выплавке чугуна и при переработке его на сталь происходит выброс в атмосферу различных тяжелых металлов и ядовитых газов. Так, в расчете на 1 т. передельного 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 ниже:

ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ПРОЦЕСС	ВЫБРОС ПЫЛИ, МЛН.Т/ГОД
1. Сжигание каменного угля	93,600
2. Выплавка чугуна	20,210
3. Выплавка меди (без очистки)	6,230
4. Выплавка цинка	0,180
5. Выплавка олова (без очистки)	0,004
6. Выплавка свинца	0,130
7. 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 (смог). 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 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 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 спосбностью. Такие смоги - нередкое явление над Лондоном, Парижем, Лос-Анджелесом, Нью-Йорком и другими городами Европы и Америки. По своему физиологическому воздействию на организм человека они крайне опасны для дыхательной и кровеносной системы и часто бывают причиной преждевременной смерти городских жителей с ослабленным здоровьем.

Проблема контролирования выброса в атмосферу загрязняющих веществ промышленными предприятиями (ПДК). Приоритет в области разработки предельно допустимых концентраций в воздухе принадлежит СССР. ПДК - такие концентрации, которые на человека и его потомство прямого или косвенного воздействия, не ухудшают их работоспособности, самочувствия, а также санитарно-бытовых условий жизни людей.

Обобщение всей информации по ПДК, получаемой всеми ведомствами, осуществляется в ГГО (Главной Геофизической Обсерватории. Чтобы по результатам наблюдений определить значения воздуха, измеренные значения концентраций сравнивают с максимальной разовой предельно допустимой концентрацией и определяют число случаев, когда были превышены ПДК, а также во сколько раз наибольшее значение было выше ПДК. Среднее значение концентрации за месяц или за год сравнивается с ПДК длительного действия - среднеустойчивой ПДК. Состояние загрязнение воздуха несколькими веществами, наблюдаемые в атмосфере города, оценивается с помощью комплексного показателя - индекса загрязнения атмосферы (ИЗА). Для этого нормированные на соответствующее значения ПДК и средние концентрации различных веществ с помощью несложных расчетов приводят к величине концентраций сернистого ангидрида, а затем суммируют. Максимальные разовые концентрации основных загрязняющих веществ были наибольшими в Норильске (оксилы азота и серы), Фрунзе (пыль), Омске (угарный газ). Степень загрязнения воздуха основными загрязняющими веществами находится в прямой зависимости от промышленного развития города. Наибольшие максимальные концентрации характерны для городов с численностью населения более 500 тыс. жителей. Загрязнение воздуха специфическими 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 проблема снижения выбросов многих специфических веществ до сих пор остается нерешенной.

Химическое загрязнение природных вод.

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 вода 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).

Неорганическое загрязнение. Основными неорганическими (минеральными) загрязнителями пресных и морских вод являются разнообразные химические соединения, токсичные для обитателей водной среды. Это соединения мышьяка, свинца, кадмия, ртути, хрома, меди, фтора. Большинство из них попадает в воду в результате человеческой деятельности. Тяжелые металлы поглощаются фитопланктоном, а затем передаются по пищевой цепи более высокоорганизованным организмам. Токсический эффект некоторых наиболее распространенных загрязнителей гидросферы представлен в таблице:

Вещество	Планктон	Ракообразные	Моллюски	Рыбы
1. Медь	+++	+++	+++	+++
2. Цинк	+	++	++	++
3. Свинец	-	+	+	+++
4. Ртуть	++++	+++	+++	+++
5. Кадмий	-	++	++	++++
6. Хлор	-	+++	++	+++
7. Роданид	-	++	+	++++
8. Цианид	-	+++	++	++++
9. Фтор	-	-	+	++
10. Сульфид	-	++	+	+++

Степень токсичности (примечание):

- - отсутствует

+ - очень слабая

++ - слабая

+++ - сильная

++++ - очень сильная

Кроме перечисленных в таблице веществ, к опасным заразителям водной среды можно отнести неорганические кислоты и основания, обуславливающие широкий диапозон рН промышленных стоков (1,0 - 11,0) и способных изменять рН водной среды до значений 5,0 или выше 8,0 , тогда как рыба в пресной и морской воде может существовать только в интервале рН 5,0 - 8,5. Среди основных источников загрязнения гидросферы минеральными веществами и биогенными элементами следует упомянуть предприятия пищевой промышленности и сельское хозяйство. С орошаемых земель ежегодно вымывается около 6 млн.т. солей. К 2000 году возможно увеличение их массы до 12 млн.т./год. Отходы, содержащие ртуть, свинец, медь локализованы в отдельных районах у берегов, однако некоторая их часть выносится далеко за пределы территориальных вод. Загрязнение ртутью значительно снижает первичную продукцию морских экосистем, подавляя развитие фитопланктона. Отходы, содержащие ртуть, обычно скапливаются в донных отложениях заливов или эстуариях рек. Дальнейшая ее миграция сопровождается накоплением метиловой ртути и ее включением в трофические цепи водных организмов. Так, печальную известность приобрела болезнь Минамата, впервые обнаруженную японскими учеными у людей, употреблявших в пищу рыбу, выловленную в заливе Минамата, в который бесконтрольно сбрасывали промышленные стоки с техногенной ртутью.

Органическое загрязнение. Среди вносимых в океан с суши растворимых веществ, большое значение для обитателей водной среды имеют не только минеральные, биогенные элементы, но и органические остатки. Вынос в океан органического вещества оценивается в 300 - 380 млн.т./год. Сточные воды, содержащие суспензии органического происхождения или растворенное органическое вещество, пагубно влияют на состояние водоемов. Осаждаясь, суспензии заливают дно и задерживают развитие или полностью прекращают жизнедеятельность данных микроорганизмов, участвующих в процессе самоочищения вод. При гниении данных осадков могут образовываться вредные соединения и отравляющие вещества, такие как сероводород, которые привогдят к загрязнению всей воды в реке. Наличие суспензий затрудняют также проникновение света в глубь воды и замедляет процессы фотосинтеза. Одним из основных санитарных требований, предъявляемых к качеству воды, является содержание в ней необходимого количества кислорода. Вредное действие оказывают все загрязнения, которые так или иначе содействуют снижению содержания кислорода в воде. Поверхностно активные вещества - жиры, масла, смазочные материалы - образуют на поверхности воды пленку, которая препятствует газообмену между водой и атмосферой, что снижает степень насыщенности воды кислородом. Значительный объем органических веществ, большинство из которых не свойственно природным водам, сбрасывается в реки вместе с промышленными и бытовыми стоками. Нарастающее загрязнение водоемов и водостоков наблюдается во всех промышленных странах. Информация о содержании некоторых органических веществ в промышленных сточных водах предоставлена ниже:

Загрязняющие вещества	Количество в мировом стоке, млн.т/год
1. Нефтепродукты	26, 563
2. Фенолы	0,460
3. Отходы производств синтетических волокон	5,500
4. Растительные органические остатки	0,170
5. Всего	33, 273

Разлагаясь в водной среде, органические отходы могут стать средой для патогенных организмов. Вода, загрязненная органическими отходами, становится практически непригодной для питья и других надобностей. Бытовые отходы опасны не только тем, что являются 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, необходимого для жизни морских и пресноводных организмов.

Проблема загрязнения Мирового океана (на примере ряда органических соединений).

Нефть и нефтепродукты. Нефть представляет собой вязкую маслянистую жидкость, имеющую темно-коричневый цвет и обладающую слабой флуорисценцией. Нефть состоит преимущественно из насыщенных алифвтических и гидроароматических углеводородов. Основные компоненты нефти - углеводороды (до 98%) - подразделяются на 4 класса:

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

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

в) Ароматические углеводороды - (20 - 40% от общего состава) - ненасыщенные циклические соединения ряда бензола, содержащие в кольце на 6 атомов углерода меньше, чем циклопарафины. В нефти присутствуют летучие соединения с молекулой в виде одинарного кольца (бензол, толуол, ксилол), затем бициклические (нафталин), полуциклические (пирен).

г) Олефины (алкены) - (до 10% от общего состава) - ненасыщенные нециклические соединения 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 80-ых годов в океан ежегодно поступало около 6 млн.т. нефти, что составляло 0,23% мировой 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 1962-79 годы в результате аварий в морскую среду поступило около 2 млн. т. нефти. За последние 30 лет, начиная с 1964 года, пробурено около 2000 скважин в Мировом океане, из них только в Северном море 1000 и 350 промышленных скважин оборудовано. Из-за незначительных утечек ежегодно теряется 0,1 млн.т. нефти. Большие массы нефти поступают в моря по рекам, с бытовыми и ливневыми стоками.

Объем загрязнений из этого источника составляет 2,0 млн.т./год. Со стоками промышленности ежегодно попадает 0,5 млн.т. нефти. Попадая в морскую среду, нефть сначала растекается в виде пленки, образуя слои различной мощности. По цвету пленки можно определить ее толщину:

Внешний вид	Толщина, мкм	Количество нефти, л/ кв.км
1. Едва заметна	0,038	44
2. Серебристый отблеск	0,076	88
3. Следы окраски	0,152	176
4. Ярко окрашенные разводы	0,305	352
5. Тускло окрашенные	1,016	1170
6. Темно окрашенные	2,032	2310

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

Пленка толщиной 30-40 мкм полностью полностью поглощает инфракрасное излучение. Смешиваясь с водой, нефть образует эмульсию двух типов: прямую - "нефть в воде"- и обратную - "вода в нефти". Прямые эмульсии, составленные капельками нефти диаметром до 0,5 мкм, менее устойчивы и характерны для нефтей, содержащих поверхностно-активные вещества. При удалении летучих фракций, нефть образует вязкие обратные эмульсии, которые могут сохраняться на поверхности, переноситься течением, выбрасываться на берег и оседать на дно.

Пестициды. Пестициды составляют группу искусственно созданных веществ, используемых для борьбы с вредителями и болезнями растений. Пестициды делятся на следующие группы: инсектициды - для борьбы с вредными насекомыми, фунгициды и бактерициды - для борьбы с бактериальными болезнями растений, гербициды - против сорных растений. Установлено, что пестициды уничтожая вредителей, наносят вред многим полезным организмам и подрывают здоровье биоценозов. В сельском хозяйстве давно уже стоит проблема перехода от химических (загрязняющих среду) к биологическим (экологически чистым) методам борьбы с вредителями. В настоящее время более 5 млн.т. пестицидов поступает на мировой рынок. Около 1,5 млн.т. этих веществ уже вошло в состав наземных и морских экосистем золовым и водным путем. Промышленное производство пестицидов сопровождается появлением большого количества побочных продуктов, загрязняющих сточные воды. В водной среде чаще других встречаются представители инсектицидов, фунгецидов и гербицидов. Синтезированные инсектициды делятся на три основных группы: хлороорганические, фосфороорганические и карбонаты. Хлороорганические инсектициды получаются путем хлороирования ароматических и гетероциклических жидких углеводородов. К ним относятся ДДТ и его производные, в молекулах которых устойчивость алифатических и ароматических групп в совместном присутствии возрастает, всевозможные хлорированные производные хлородиена (элдрин). Эти вещества имеют период полураспада до нескольких десятков лет и очень устойчивы к биодеградации. В водной среде часто встречаются полихлорбифенилы - производные ДДТ без алифатической части, насчитывающие 210 гомологов и изомеров. За последние 40 лет использовано более 1,2 млн.т. полихлорбифенилов в производстве пластмасс, красителей, трансформаторов, конденсаторов. Полихлорбифенилы (ПХБ) попадают в окружающую среду в результате сбросов промышленных сточных вод и сжигания твердых отходах на свалках. Последний источник поставляет ПБХ в атмосферу, откуда они с атмосферными осадками выпадают во все районах Земнего шара. Так в пробах снега, взятых в Антарктиде, содержание ПБХ составило 0,03 - 1,2 кг./л.

Синтетические поверхностно-активные вещества. Детергенты (СПАВ) относятся к обширной группе веществ, понижающих поверхностное натяжение воды. Они входят в состав синтетических моющих средств (СМС), широко применяемых в быту и промышленности. Вместе со сточными водами СПАВ попадают в материковые воды и морскую среду. СМС содержат полифосфаты натрия, в которых растворены детергенты, а также ряд добавочных ингредиентов, токсичных для водных организмов: ароматизирующие вещества, отбеливающие реагенты (персульфаты, пербораты), кальцинированная сода, арбоксиметилцеллюлоза, силикаты натрия. В зависимости от природы и структуры 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 их долю приходится более 50% всех производимых в мире СПАВ. Присутствие СПАВ в сточных водах промышленнрсти связано с использованием их в таких процессах, как флотационное обогащение руд, разделение продуктов химических технологий, получение полимеров, улучшение условий бурения нефтяных и газовых скважин, борьба с коррозией оборудования. В сельском хозяйстве СПАВ применяется в составе пестицидов.

Соединения с канцерогенными свойствами. Канцерогенные вещества - это химически однородные соединения, проявляющие трансформирующую активность и способность вызывать канцерогенные, тератогенные (нарушение процессов эмбрионального развития) или мутагенные изменения в организмах. В зависимости от условий воздействия они могут приводить к ингибированию роста, ускорению старения, нарушению индивидуального развития и изменению генофонда организмов. К веществам, обладающим канцерогенными свойствами, относятся хлорированные алифатические углеводороды, винилхлорид, и особенно, полициклические ароматические углеводороды (ПАУ). Максимальное количество ПАУ в современных данных осадках Мирового океана (более 100 мкг/км массы сухого вещества) обнаружено в тентонически активных зонах, подверженным глубинному термическому воздействию. Основные антропогенные источники ПАУ в окружающей среде - это пиролиз органических веществ при сжигании различных материалов, древесины и топлива.

Тяжелые металлы. Тяжелые металлы (ртуть, свинец, кадмий,цинк, медь, мышьяк,) относятся к числу распространенных и весьма токсичных загрязняющих веществ. Они широко применяются в различных промышленных производствах, поэтому, несмотря на очистные мероприятия, содержание соединения тяжелых металлов в промышленных сточных водах довольно высокое. Большие массы этих соединений поступают в океан через атмосферу. Для морских биоценозов наиболее опасны ртуть, свинец и кадмий. Ртуть переносится в океан с материковым стоком и через атмосферу. При выветривании осадочных и изверженных пород ежегодно выделяется 3,5 тыс.т. ртути. В составе атмосферной пыли содержится около 12 тыс.т. ртути, причем значительная часть - антропогенного происхождения. Около половины годового промышленного производства этого металла (910 тыс.т./год) различными путями попадает в океан. В районах, загрязняемых промышленными водами, концентрация ртути в растворе и взвесях сильно повышается. При этом некоторые бактерии переводят хлориды в высокотоксичную метилртуть. Заражение морепродуктов неоднократно приводило к ртутному отравлению прибрежного населения. К 1977 году насчитывалось 2800 жертв болезни Миномата, причиной которой послужили отходы предприятий по производству хлорвинила и ацетальдегида, на которых в качестве катализатора использовалась хлористая ртуть. Недостаточно очищенные сточные воды предриятий поступали в залив Минамата. Свиней - типичный рассеянный элемент, содержащийся во всех компонентах окружающей среды: в горных породах,почвах, природных водах, атмосфере, живых организмах. Наконец, 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 атмосферу. С континентальной пылью океан получает (20-30) т. свинца в год.

Сброс отходов в море с целю захоронения (дампинг). Многие страны, имеющие выход к морю, производят морское захоронение различных материалов и веществ, в частности грунта, вынутого при дноуглубительных работах, бурового шлака, отходов промышленности, строительного мусора, твердых отходов, взрывчатых и химических веществ, радиоактивных отходов. Объем захоронений составил около 10% от всей массы загрязняющих веществ, поступающих в Мировой океан. Основанием для дампинга 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, временная дань общества несовершенству технологии. В шлаках промышленных производств присутствуют разнообразные органические вещества и соединения тяжелых металлов. Бытовой мусор в 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, часть загрязняющих веществ переходит в раствор, изменяя качество воды, другая сорбируется частицами взвеси и переходит в донные отложения. Одновременно повышаеся мутность воды. Наличие органических веществ часто приводит к быстрому расходованию кислорода в воде и не редко к его полному исчезновению, растворению взвесей, накоплению металлов в растворенной форме, появлению сероводорода.

Присутствие большого количества органических веществ создает в грунтах устойчивую восстановительную среду, в которой возникает особый тип иловых вод, содержащих сероводород, аммиак, ионы металлов. Воздействию сбрасываемых материалов в разной степени подвергаются организмы бентоса и др. В случае образования поверхностных пленок, содержащих нефтяные углеводороды и СПАВ, нарушается газообмен награнице воздух - вода. Загрязняющие вещества, поступающие в раствор, могут аккумулироваться в тканях и органах гидробиантов и оказывать токсическое воздействие на них. Сброс материалов дампинга на дно и длительная повышенная мутность приданной воды приводит к гибели от удушья малоподвижные формы бентоса. У выживших рыб, моллюсков и ракообразных сокращается скорость роста за счет ухудшения условий питания и дыхания. Нередко изменяется видовой состав данного сообщества. При организации системы контроля за сбросами отходов в море решающее значение имеет определение районов дампинга, определение динамики загрязнения морской воды и донных отложений. Для выявления возможных объемов сброса в море необходимо проводить расчеты всех загрязняющих веществ в составе материального сброса.

Тепловое загрязнение. Тепловое загрязнение поверхности водоемов и прибрежных морских акваторий возникает в результате сброса нагретых сточных вод электростанциями и некоторыми промышленными производствами. Сброс нагретых вод во многих случаях обуславливает 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 водообмену поверхностным и донным слоям. Растворимость кислорода уменьшается, а потребление его возрастает, поскольку с ростом теипературы усиливается активность аэробных бактерий, разлагающих органическое вещество. Усиливается видовое разнообразие фитопланктона и всей флоры водорослей.

На основании обобщения материала можно сделать вывод, что эффекты антропогенного воздействия на водную среду проявляются на индивидуальном и популяционно-биоценотическом уровнях, и длительное действие загрязняющих веществ приводит к упроще нию экосистемы.

Загрязнение почвы.

Почвенный покров Земли представляет собой важнейший компонент биосферы Земли. Именно почвенная оболочка определяет многие процессы, происходящие в биосфере.

Важнейшее значение почв состоит в аккумулировании органического вещества, различных химических элементов, а также энергии. Почвенный покров выполняет функции биологического поглотителя, разрушителя и нейтрализатора различных загрязнений. Если это звено биосферы будет разрушено, то сложившееся функционирование биосферы необратимо нарушится. Именно поэтому чрезвычайно важно изучение глобального биохимического значения почвенного покрова, его современного состояния и изменения под влиянием антропогенной деятельности. Одним из видов антропогенного воздействия является загрязнение пестицидами.

Пестициды как загрязняющий фактор. Открытие пестицидов - химических средств защиты растений и животных от различных вредителей и болезней - одно из важнейших достижений современной науки. Сегодня в мире на 1 га. наносится 300 кг. химических средств. Однако в результате длительного применения пестицидов в сельском хозяйствем медицине (борьба с переносчиками болезней) почти повсеместно отличается снижение из эффективности вследствие развития резистентных рас вредителей и распространению "новых" вредных организмов, естественные враги и конкуренты которых были уничтожены пестицидами. В то же время действие пестицидов стало проявляться в глобальных масштабах. Из громадного количества насекомых вредными являются лишь 0,3% или 5 тыс. видов. У 250-ти видов обнаружена резистентность к пестицидам. Это усугубляется 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, дефолиантов) негативно влияет на качество почвы. В связи с этим усиленно изучается судьба пестицидов в почвах и возможности и возможности их обезвреживать химическими и биологическими способами. Очень важно создавать и применять только препараты с небольшой продолжительностью жизни, измеряемой неделями или месяцами. В этом деле уже достигнуты определенные успехи и внедряются препараты с большой скоростью деструкции, однако проблема в целом ещё не решена.

Кислые атмосферные выпады на сушу. Одна из острейших глобальных проблем современности и обозримого будущего - это проблема возрастающей кислотности атмосферных осадков и почвенного покрова. Районы кислых почв не знают засух, но их естественное плодородие понижено и неустойчиво; они быстро истощаются и урожаи на них низкие. Кислотные 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 возникают в результате хозяйственной деятельности человека, сопровождающейся 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 "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. Хозяйственная деятельность человека почти вдвое увеличила поступление в атмосферу оксилов серы, азота, сероводорода и оксида углерода. Естественно, что это сказалось на повышении кислотности атмосферных осадков, наземных и грунтовых вод. Для решения этой проблемы необходимо увеличить объём систематических представительных измерений соединений загрязняющих атмосферу веществ на больших территориях.

Заключение

В наше время защита окружающей среды выдвигается на первый план. Последствия недостаточного внимания к проблеме могут быть катастрофическими. Речь идет не только о благополучии человечества, а о его выживании. Особенно тревожно то, что деградация природной среды может оказаться необратимой.

Загрязнение вод наносит ущерб здоровью человека и рыбным запасам. Деградация сельскохозяйственных угодий привела к засухе и эрозии почв во многих районах. Отсюда недоедание, голод, болезни. Загрязнение воздуха наносит все более ощутимый ущерб здоровью людей. Массовое уничтожение лесов отрицательно сказывается на климате и сокращает биоразнообразие, генофонд. Серьезной угрозой здоровью является истощение озонового слоя, защищающего от вредных излучений Солнца. К катастрофическим изменениям в климате Земли ведет "парниковый эффект", то есть глобальное потепление в результате растущих выбросов углекислого газа в атмосферу. Нерациональное использование минеральных и живых ресурсов ведет к их истощению, что опять-таки ставит проблему выживания человечества. Наконец, аварии на предприятиях, связанных с радиоактивными и ядовитыми веществами, не говоря уже об испытании ядерного оружия, причиняют огромный ущерб здоровью людей и природе. Достаточно вспомнить об аварии на Чернобыльской АЭС и на американском химическом заводе в Индии. Большой ущерб окружающей среде приносят вооруженные конфликты, о чем свидетельствует опыт войн во Вьетнаме, Кампучии, Персидском заливе, в Югославии и др.

На конференции ООН 1992 г. в Рио-де-Жанейро прозвучал вывод о том, что нынешняя рыночно-потребительская модель, действующая в ряде стран, стремительно ведет к гибели всего человечества. Это модель неустойчивого развития, характеризующаяся бездумной разработкой и потреблением природно-энергетических и сырьевых ресурсов биосферы.

Учитывая высокую энерго- и ресурсоемкость промышленного производства в Украине, низкий уровень культуры производства и пренебрежение экологическим законодательством, необходимо трансформировать всю социальную и политическую организацию управления и разработать новую экологическую доктрину, концепцию, в интересах выживания будущих поколений украинцев.

Реферат Химическое загрязнение среды промышленностью 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.

Реферат Проблемы загрязнения окружающей среды 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.

Реферат Проблема загрязнения окружающей среды Современная цивилизация осуществляет невиданное давление на природу. Загрязнение природной среды промышленными выбросами оказывает вредное действие на людей, животных, растения, почву, здания и сооружения, снижает прозрачность атмосферы, повышает влажность воздуха, увеличивает число дней с туманами, уменьшает видимость, вызывает коррозию металлических изделий.

nreferat.ru

Доклад - Химическое загрязнение среды промышленностью

Химическое загрязнение среды промышленностью

Планреферата

1. Вступление

2. Химическоезагрязнение атмосферы

а) Основныезагрязняющие вещества

б) Аэрозольноезагрязнение

в)Фотохимический туман (смог)

г) Контроль завыбросами загрязнений

в атмосферу(ПДК)

3. Химическоезагрязнение природных вод

а)Неорганическое загрязнение

б) Органическоезагрязнение

4. ЗагрязнениеМирового океана

а) Нефть

б) Пестициды

в) СПАВ

г) Канцерогены

д) Тяжелыеметаллы

е) Сбросотходов в море (дампинг)

ж) Тепловоезагрязнение

5. Загрязнениепочвы

а) Пестициды, как загрязняющий фактор

б) Кислотныедожди

6. Заключение

1.Вступление

На всех стадияхсвоего развития человек был тесно связан с окружающим миром. Но с тех пор как появилосьвысокоиндустриальное общество, опасное вмешательство человека в природу резкоусилилось, расширился объём этого вмешательства, оно стало многообразнее исейчас грозит стать глобальной опасностью для человечества. Расходневозобновимых видов сырья повышается, все больше пахотных земель выбывает изэкономики, так на них строятся города и заводы. Человеку приходится все большевмешиваться в хозяйство биосферы — той части нашей планеты, в которойсуществует жизнь. Биосфера Земли в настоящее время подвергается нарастающемуантропогенному воздействию. При этом можно выделить несколько наиболеесущественных процессов, любой из которых не улучшает экологическую ситуацию напланете.

Наиболеемасштабным и значительным является химическое загрязнение среды несвойственнымией веществами химической природы. Среди них — газообразные и аэрозольныезагрязнители промышленно-бытового происхождения. Прогрессирует и накоплениеуглекислого газа в атмосфере. Дальнейшее развитие этого процесса будетусиливать нежелательную тенденцию в сторону повышения среднегодовой температурына планете. Вызывает тревогу у экологов и продолжающееся загрязнение Мировогоокеана 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 значениехимического загрязнения почвы пестицидами и ее повышенная кислотность, ведущаяк распаду экосистемы. В целом все рассмотренные факторы, которым можноприписать загрязняющий эффект, оказывают заметное влияние на процессы, происходящие в биосфере.

2.Химическое загрязнение биосферы.

Свой реферат яначну с обзора тех факторов, которые приводят к ухудшению состояния одной изважнейших составляющих биосферы — атмосферы. Человек загрязняет атмосферу ужетысячелетиями, однако последствия употребления огня, которым он пользовалсявесь этот период, были незначительны. Приходилось мириться с тем, что дым мешалдыханию и что сажа ложилась черным покровом на потолке и стенах жилища.Получаемое тепло было для человека важнее, чем чистый воздух и незаконченныестены пещеры. Это начальное загрязнение воздуха не представляло проблемы, иболюди обитали тогда небольшими группами, занимая неизмерно обширную нетронутую природнуюсреду. И даже значительное сосредоточение людей на сравнительно небольшойтерритории, как это было в классической древности, не сопровождалось ещесерьезными последствиями.

Так было вплотьдо 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.

В основномсуществуют три основных источника загрязнения атмосферы: промышленность, бытовые котельные, транспорт. Доля каждого из этих источников в общемзагрязнении 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:

а) 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 соединением, активно реагирующим ссоставными частями атмосферы и способствует повышению температуры на планете, исозданию парникового эффекта.

б) Сернистыйангидрид. Выделяется в процессе сгорания серусодержащего 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.

в) 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.

г) Сероводороди сероуглерод. Поступают в атмосферу раздельно или вместе в 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.

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

е) 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.

ж) Соединенияхлора. Поступают в атмосферу от химических предприятий, производящих солянуюкислоту, хлоросодержащие 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 при переработкеего на сталь происходит выброс в атмосферу различных тяжелых металлов иядовитых газов. Так, в расчете на 1 т. передельного чугуна выделяется кроме12,7 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 ниже:

ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ПРОЦЕСС	ВЫБРОС ПЫЛИ, МЛН.Т/ГОД
1. Сжигание каменного угля	93,600
2. Выплавка чугуна	20,210
3. Выплавка меди (без очистки)	6,230
4. Выплавка цинка	0,180
5. Выплавка олова (без очистки)	0,004
6. Выплавка свинца	0,130
7. 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 этихисточников отличаются большим разнообразием химического состава. Чаще всего вих составе обнаруживаются соединения кремния, кальция и углерода, реже — оксидыметаллов: железа, магния, марганца, цинка, меди, никеля, свинца, сурьмы, висмута, селена, мышьяка, бериллия, кадмия, хрома, кобальта, молибдена, а такжеасбест. Еще большее разнообразие свойственно органической пыли, включающейалифатические и ароматические углеводороды, соли кислот. Она образуется присжигании остаточных нефтепродуктов, в процессе пиролиза нанефтеперерабатывающих, нефтехимических и других подобных предприятиях.Постоянными источниками аэрозольного загрязнения являются промышленные отвалы -искусственные насыпи из переотложенного материала, преимущественно вскрышныхпород, образуемых при добыче полезных ископаемых или же из отходов предприятийперерабатывающей промышленности, ТЭС. Источником пыли и ядовитых газов служатмассовые 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 другихстроительных материалов также является источником загрязнения атмосферы пылью.Основные технологические процессы этих производств — измельчение и химическаяобработка шихт, полуфабрикатов и получаемых продуктов в потоках горячих газоввсегда сопровождается 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.

Обычно этопроисходит в тех случаях, когда в слое воздуха непосредственно над источникамигазопылевой эмиссии существует инверсия — расположения слоя более холодноговоздуха под теплым, что препятствует воздушным массам и задерживает переноспримесей вверх. В результате вредные выбросы сосредотачиваются под слоеминверсии, 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.

Такие условиясоздаются чаще в июне-сентябре и реже зимой. При продолжительной ясной погодесолнечная радиация вызывает расщепление молекул диоксида азота с образованиемоксида азота и атомарного кислорода. Атомарный кислород с молекулярнымкислородом дают озон. Казалось бы, последний, окисляя оксид азота, долженсновапревращаться в молекулярный кислород, а оксид азота — в диоксид. Но этогоне 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 продолжащейся диссоциации новые массы диоксидаазота расщеппляются и дают дополнительные количества озона. Возникает циклическаяреакция, в итоге которой в атмосфере постепенно накапливается озон. Этотпроцесс в ночное время прекращается. В свою очередь озон вступает в реакцию солефинами. В атмосфере концентрируются различные перекиси, которые в сумме иобразуют характерные для фотохимического тумана оксиданты. Последние являютсяисточником так называемых свободных радикалов, отличающихся особой реакционнойспосбностью. Такие смоги — нередкое явление над Лондоном, Парижем, Лос-Анджелесом, Нью-Йорком и другими городами Европы и Америки. По своемуфизиологическому воздействию на организм человека они крайне опасны длядыхательной и кровеносной системы и часто бывают причиной преждевременнойсмерти городских жителей 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.

Обобщение всейинформации по ПДК, получаемой всеми ведомствами, осуществляется в ГГО (ГлавнойГеофизической Обсерватории. Чтобы по результатам наблюдений определить значениявоздуха, измеренные значения концентраций сравнивают с максимальной разовойпредельно допустимой концентрацией и определяют число случаев, когда былипревышены ПДК, а также во сколько раз наибольшее значение было выше ПДК.Среднее значение концентрации за месяц или за год сравнивается с ПДКдлительного действия — среднеустойчивой ПДК. Состояние загрязнение воздуханесколькими веществами, наблюдаемые в атмосфере города, оценивается с помощьюкомплексного показателя — индекса загрязнения атмосферы (ИЗА). Для этогонормированные на соответствующее значения ПДК и средние концентрации различныхвеществ с помощью несложных расчетов приводят к величине концентрацийсернистого ангидрида, а затем суммируют. Максимальные разовые концентрацииосновных загрязняющих веществ были наибольшими в Норильске (оксилы азота исеры), Фрунзе (пыль), Омске (угарный газ). Степень загрязнения воздухаосновными загрязняющими веществами находится в прямой зависимости отпромышленного развития города. Наибольшие максимальные концентрации характерныдля городов с численностью населения более 500 тыс. жителей. Загрязнениевоздуха специфическими веществами зависит от вида промышленности, развитой вгороде. Если в крупном городе размещены предприятия нескольких отраслейпромышленности, то создается очень высокий уровень загрязнения воздуха, однакопроблема снижения выбросов многих специфических веществ до сих пор остаетсянерешенной.

3.Химическое загрязнение природных вод.

Всякий водоемили 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. Последствиемэтих влияний является привнесение в водную среду новых, несвойственных ейвеществ — загрязнителей, ухудшающих качество воды. Загрязнения, поступающие вводную среду, классифицируют по разному, в зависимости от подходов, критериев изадач. Так, обычно выделяют химическое, физическое и биологические загрязнения.Химическое загрязнение представляет собой изменение естественных химическихсвойств вода за счет увеличения содержания в ней вредных примесей какнеорганической (минеральные соли, кислоты, щелочи, глинистые частицы), так иорганической 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:

Вещество	Планктон	Ракообразные	Моллюски	Рыбы
1. Медь	+++	+++	+++	+++
2. Цинк	+	++	++	++
3. Свинец	-	+	+	+++
4. Ртуть	++++	+++	+++	+++
5. Кадмий	-	++	++	++++
6. Хлор	-	+++	++	+++
7. Роданид	-	++	+	++++
8. Цианид	-	+++	++	++++
9. Фтор	-	-	+	++
10. Сульфид	-	++	+	+++

Степеньтоксичности (примечание):

— — отсутствует

+ — оченьслабая

++ — слабая

+++ — сильная

++++ — оченьсильная

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 возможноувеличение их массы до 12 млн.т./год. Отходы, содержащие ртуть, свинец, медьлокализованы в отдельных районах у берегов, однако некоторая их часть выноситсядалеко за пределы территориальных вод. Загрязнение ртутью значительно снижаетпервичную продукцию 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, употреблявших в пищу рыбу, выловленную в заливе Минамата, в которыйбесконтрольно сбрасывали промышленные 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 могут образовыватьсявредные соединения и отравляющие вещества, такие как сероводород, которыепривогдят к загрязнению всей воды в реке. Наличие суспензий затрудняют такжепроникновение света в глубь воды и замедляет процессы фотосинтеза. Одним изосновных 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 ниже:

Загрязняющие вещества	Количество в мировом стоке, млн.т/год
1. Нефтепродукты	26, 563
2. Фенолы	0,460
3. Отходы производств синтетических волокон	5,500
4. Растительные органические остатки	0,170
5. Всего	33, 273

Разлагаясь вводной среде, органические отходы могут стать средой для патогенных организмов.Вода, загрязненная органическими отходами, становится практически непригоднойдля питья и других надобностей. Бытовые отходы опасны не только тем, чтоявляются 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 понизится ниже уровня, необходимого дляжизни морских и пресноводных организмов.

4. Проблемазагрязнения Мирового океана (на примере ряда органических соединений).

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

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

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

в) 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).

г) 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.

Нефть инефтепродукты являются наиболее распространенными загрязняющими веществами вМировом океане. К началу 80-ых годов в океан ежегодно поступало около 6 млн.т.нефти, 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. Запоследние 30 лет, начиная с 1964 года, пробурено около 2000 скважин в Мировомокеане, из них только в Северном море 1000 и 350 промышленных скважиноборудовано. Из-за незначительных утечек ежегодно теряется 0,1 млн.т. нефти.Большие массы нефти поступают 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:

Внешний вид	Толщина, мкм	Количество нефти, л/ кв.км
1. Едва заметна	0,038	44
2. Серебристый отблеск	0,076	88
3. Следы окраски	0,152	176
4. Ярко окрашенные разводы	0,305	352
5. Тускло окрашенные	1,016	1170
6. Темно окрашенные	2,032	2310

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

Пленка толщиной30-40 мкм полностью полностью поглощает инфракрасное излучение. Смешиваясь сводой, нефть образует эмульсию двух типов: прямую — «нефть в воде»- иобратную — «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 путемхлороирования 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 безалифатической части, насчитывающие 210 гомологов и изомеров. За последние 40лет использовано более 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 районах Земнего 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, борьбас коррозией оборудования. В сельском хозяйстве СПАВ применяется в составепестицидов.

Соединения сканцерогенными 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, причемзначительная часть — антропогенного происхождения. Около половины годовогопромышленного производства этого металла (910 тыс.т./год) различными путямипопадает в океан. В районах, загрязняемых промышленными водами, концентрацияртути в растворе и взвесях сильно повышается. При этом некоторые бактериипереводят хлориды в высокотоксичную метилртуть. Заражение морепродуктовнеоднократно приводило к ртутному отравлению прибрежного населения. К 1977 годунасчитывалось 2800 жертв болезни Миномата, причиной которой послужили отходыпредприятий по производству хлорвинила и ацетальдегида, на которых в качествекатализатора использовалась хлористая ртуть. Недостаточно очищенные сточныеводы предриятий поступали в залив Минамата. Свиней — типичный рассеянныйэлемент, содержащийся во всех компонентах окружающей среды: в горныхпородах, почвах, природных водах, атмосфере, живых организмах. Наконец, свинейактивно рассеивается в окружающую среду в процессе хозяйственной деятельностичеловека. Это выбросы с промышленными и бытовыми стоками, с дымом и пыльюпромышленных предприятий, с выхлопными газами двигателей внутреннего сгорания.Миграционный поток свинца с континента в океан идет не только с речнымистоками, но и через атмосферу. С континентальной пылью океан получает (20-30)т. свинца в год.

Сброс отходов вморе с целю захоронения (дампинг). Многие страны, имеющие выход к морю, производят морское захоронение различных материалов и веществ, в частностигрунта, вынутого при дноуглубительных работах, бурового шлака, отходовпромышленности, строительного мусора, твердых отходов, взрывчатых и химическихвеществ, радиоактивных отходов. Объем захоронений составил около 10% от всеймассы 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.

Поэтому дампинграссматривается как вынужденная мера, временная дань общества несовершенствутехнологии. В шлаках промышленных производств присутствуют разнообразныеорганические вещества и соединения тяжелых металлов. Бытовой мусор в среднемсодержит (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. Вовремя сброса прохождении материала сквозь столб воды, часть загрязняющихвеществ переходит в раствор, изменяя качество воды, другая сорбируетсячастицами взвеси и переходит в донные отложения. Одновременно повышаесямутность воды. Наличие органических веществ часто приводит к быстромурасходованию 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 образования поверхностныхпленок, содержащих нефтяные углеводороды и СПАВ, нарушается газообмен награницевоздух — вода. Загрязняющие вещества, поступающие в раствор, могутаккумулироваться в тканях и органах гидробиантов и оказывать токсическоевоздействие на них. Сброс материалов дампинга на дно и длительная повышеннаямутность приданной воды приводит к гибели от удушья малоподвижные формыбентоса. У выживших рыб, моллюсков и ракообразных сокращается скорость роста засчет ухудшения условий питания и дыхания. Нередко изменяется видовой составданного сообщества. При организации системы контроля за сбросами отходов в моререшающее значение имеет определение районов дампинга, определение динамикизагрязнения морской воды и донных отложений. Для выявления возможных объемов сбросав море необходимо проводить расчеты всех загрязняющих веществ в составематериального 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. Болееустойчивая температурная стратификация препятствует водообмену поверхностным идонным слоям. Растворимость кислорода уменьшается, а потребление еговозрастает, поскольку с ростом теипературы усиливается активность аэробныхбактерий, разлагающих органическое вещество. Усиливается видовое разнообразиефитопланктона и всей флоры водорослей.

На основанииобобщения материала можно сделать вывод, что эффекты антропогенного воздействияна водную среду проявляются на индивидуальном и популяционно-биоценотическомуровнях, и длительное действие загрязняющих веществ приводит к упроще ниюэкосистемы.

5.Загрязнение почвы.

Пестициды какзагрязняющий фактор. Открытие пестицидов — химических средств защиты растений иживотных от различных вредителей и болезней — одно из важнейших достиженийсовременной науки. Сегодня в мире на 1 га. наносится 300 кг. химическихсредств. Однако в результате длительного применения пестицидов в сельскомхозяйствем медицине (борьба с переносчиками болезней) почти повсеместноотличается снижение из эффективности вследствие развития резистентных расвредителей и распространению «новых» вредных организмов, естественныевраги и конкуренты которых были уничтожены пестицидами. В то же время действиепестицидов стало проявляться в глобальных масштабах. Из громадного количества насекомыхвредными являются лишь 0,3% или 5 тыс. видов. У 250-ти видов обнаруженарезистентность к пестицидам. Это усугубляется явлением перекрёстнойрезистенции, заключающейся в том, что повышенная устойчивость к действию одногопрепарата сопровождается устойчивостью к соединениям других классов. Собщебиологических позиций резистентность можно рассматривать как сменупопуляций в результате перехода от чувствительного штамма к устойчивому штаммутого же вида вследствие отбора, вызванного пестицидами. Это явление связано сгенетическими, физиологическими и биохимическими перестройками организмов.Неумеренное применение пестицидов (гербицидов, инсектицидов, дефолиантов)негативно влияет на качество почвы. В связи с этим усиленно изучается судьбапестицидов в почвах и возможности и возможности их обезвреживать химическими ибиологическими способами. Очень важно создавать и применять только препараты снебольшой продолжительностью жизни, измеряемой неделями или месяцами. В этомделе уже достигнуты определенные успехи и внедряются препараты с большойскоростью 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.

6.Заключение

Охрана природы- задача нашего века, проблема, ставшая социальной. Снова и снова мы слышим обопасности, грозящей окружающей среде, но до сих пор многие из нас считают их неприятным, но неизбежным порождением цивилизации и полагают, что мы ещё успеем справитьсясо 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.

Списоклитературы

Для подготовкиданной работы были использованы материалы с сайта www.altai.fio.ru/

www.ronl.ru

Экология. Химическое загрязнение окружающей среды

Главная » Рефераты » Текст работы «Экология. Химическое загрязнение окружающей среды - Экология и охрана природы»

Реферат

На тему:

ЭКОЛОГИЯ

ХИМИЧЕСКОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Ученика 9 - Б класса

ОШ №1

Г. Снежное

Корнеева Александра

2007г.

План:

1. Химическое загрязнение атмосферы.

1.1. Основные загрязняющие вещества.

1.2. Аэрозольное загрязнение.

1.3. Фотохимический туман (смог).

1.4. Контроль за выбросами в атмосферу (ПД К).

2. Химическое загрязнение природных вод.

2.1. Неорганическое загрязнение.

2.2. Органическое загрязнение.

3. Загрязнение Мирового океана.

3.1. Нефть и нефтепродукты.

ХИМИЧЕСКОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ АТМОСФЕРЫ

Во все времена своего существования человек был неразрывно связан с природой. Но с момента возникновения высокоиндустриального общества человек все больше стал вмешиваться в ее жизнь. На данном этаᴨȇ это вмешательство грозит полным уничтожением природы. Постоянно расходуются невозобновимые виды сырья, число пахотных земель катастрофически сокращается, потому что они становятся местом строительства новых городов и промышленных предприятий. Человек стал все больше вмешиваться в функционирование биосферы -- той части нашей планеты, где как раз и существует жизнь. Биосфера Земли сегодня подвергается нарастающему антропогенному воздействию. При этом необходимо отметить несколько наиболее важных процессов, каждый из котоҏыҳ ухудшает экологическую ситуацию на планете.

Наиболее сильно отражается на окружающей среде загрязнение продуктами химических преобразований. К ним можно отнести газообразные и аэрозольные загрязнители промышленно-бытового происхождения. Также плохо отражается на атмосфере накопление углекислого газа, количество которого, к сожалению, все увеличивается. Это может привести в самом ближайшем будущем к увеличению среднегодовой темᴨȇратуры на Земле. Продолжается загрязнение Мирового океана нефтью и ее производными, которое охватило уже 1/5 всей поверхности океана.

Такая ситуация может стать причиной нарушения газо- и водообмена между атмосферой и гидросферой. Загрязнение почвы ᴨȇстицидами и превышение кислотности могут привести к распаду экосистемы. Все эти процессы вызывают негативные изменения в биосфере.

Человек загрязняет атмосферу уже многие тысячелетия, и все же последствия использования огня были совсем невелики. Человеку необходимо было только примириться с тем, что дым не давал полностью вобрать воздух в легкие, или с тем, что жилища выглядели недостаточно уютно из-за сажи, покрывающей стены. Тепло, которое давал огонь, было нужнее и важнее, чем чистый воздух. В те времена такое загрязнение воздуха не было катастрофическим, потому что люди жили небольшими группками на девственной территории, раскинувшейся на тысячи километров. И даже когда позднее люди сосредоточивались в одном месте, они не могли серьезно влиять на окружающую среду.

Атмосфера загрязняется в результате воздействия трех основных факторов: промышленности, бытовых котельных и транспорта. В зависимости от места расположения доля каждого из трех источников загрязнения сильно колеблется. Однако общепризнанным является тот факт, что промышленное производство стало одним из самых грозных «обидчиков» окружающей среды. Источниками загрязнения становятся теплоэлектростанции, выбрасывающие вместе с дымом в атмосферу серʜᴎϲтый и углекислый газ. Также сюда можно отнести металлургические предприятия, особенно цветной металлургии, которые выбрасывают в воздух оксиды азота, сероводород, хлор, фтор, аммиак, соединения фосфора, частицы и соединения ртути и мышьяка. Сюда же относят и цементные, химические заводы. Вредные газы оказываются в воздухе в результате сжигания топлива для нужд промышленности, отопления жилищ, работы транспорта, сжигания и ᴨȇреработки бытовых и промышленных отходов.

Основные загрязняющие вещества

Атмосферные загрязнители можно разделить на ᴨȇрвичные, поступающие прямо в атмосферу, и вторичные, которые являются результатом метаморфозы последних. Например, попадающий в атмосферу серʜᴎϲтый газ окисляется до серного ангидрида, взаимодействующего с парами воды, и образует каᴨȇльки серной кислоты. При взаимодействии серного ангидрида с аммиаком формируются кристаллы сульфата аммония. Подобным образом, в результате химических, фотохимических, физико-химических реакций между загрязняющими веществами и компонентами атмосферы, возникают и другие вторичные загрязняющие вещества. Основным источником пирогенного загрязнения на планете стали тепловые элек-тростанции, металлургические и химические предприятия, котельные установки, потребляющие более 70% добываемого твердого и жидкого топлива. Основные вредные примеси пирогенного происхождения следующие:

а) оксид углерода. Он возникает при неполном сгорании углеродистых веществ. В воздухе оказывается в результате сжигания твердых отходов, с выхлопными газами и выбросами промышленных предприятий. Ежегодно этого газа поступает в атмосферу не менее 250 млн.т. Оксид углерода -- это соединение, активно реаᴦᴎҏующее с составными частями атмосферы, он способствует повышению темᴨȇратуры на планете и созданию парникового эффекта.

б) серʜᴎϲтый ангидрид. Выделяется в процессе сгорания серосодержащего топлива или ᴨȇреработки серʜᴎϲтых руд (до 70 млн т в год). Часть соединений серы может выделиться при горении органических остатков в горнорудных отвалах. В США общее количество выброшенного в атмосферу серʜᴎϲтого ангидрида соста-вило 65% от общемирового выброса.

в) серный ангидрид. Образуется при окислении серʜᴎϲтого ангидрида. Конечным продуктом реакции становится 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 наблюдается при низкой облачности и высокой влажности воздуха. Листовые пластинки растений, произрастающих на расстоянии менее 1км от таких предприятий, обычно бывают густо усеяны небольшими некротическими пятнами, образовавшимися в местах оседания каᴨȇль серной кислоты. Пирометаллургические предприятия цветной и черной металлургии, а также ТЭС каждый год выбра-сывают в атмосферу десятки миллионов тонн серного ангидрида.

г) сероводород и сероуглерод. Поступают в атмосферу отдельно или вместе с другими соединениями серы. Основными источниками выброса становятся предприятия по изготовлению искусственного волокна, сахара, коксохимические, нефтеᴨȇрерабатывающие заводы, а также нефтепромыслы. В атмосфере при взаимодействии с другими загрязнителями медленно окисляются до серного ангидрида.

д) окислы азота. Основными источниками выброса являются предприятия, производящие азотные удобрения, азотную кислоту и нитраты, анилиновые красители, нитросоединения, вискозный шелк, целлулоид. Количество окислов азота, посту-пающих в атмосферу, составляет 20 млн. т в год.

е) соединения фтора. Источниками загрязнения являются предприятия по про-изводству алюминия, эмалей, стекла, керамики, стали, фосфорных удобрений. Фторсодержащие вещества поступают в атмосферу в виде газообразных соединений -- фтороводорода или пыли фторида натрия и кальция. Соединения характеризуются токсическим эффектом. Производные фтора являются сильными инсектицидами.

ж) соединения хлора. Поступают в атмосферу от химических предприятий, производящих соляную кислоту, хлорсодержащие ᴨȇстициды, органические красители, гидролизный спирт, хлорную известь, соду. В атмосфере наблюдаются как примесь молекулы хлора и паров соляной кислоты. Токсичность хлора определяется видом соединений и их концентрацией.

В металлургической индустрии при выплавке чугуна и ᴨȇреработке его на сталь происходит выброс в атмосферу различных тяжелых металлов и ядовитых газов. Так, в расчете на 1 т предельного чугуна выделяется 2,7кг серʜᴎϲтого газа и 4,5кг пылевых частиц, которые состоят из соединений мышьяка, фосфора, сурьмы, свинца, паров ртути и редких металлов, смоляных веществ и циаʜᴎϲтого водорода.

Аэрозольное загрязнение

Аэрозоли представляют собой твердые или жидкие частицы, которые находятся в воздухе во взвешенном состоянии. Твердые компоненты аэрозолей нередко очень опасны для живых организмов, у людей они порождают сᴨȇцифические заболевания. В атмосфере аэрозольные загрязнения можно наблюдать в виде дыма, тумана, мглы или дымки. Значительная часть аэрозолей формируется 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.

Основными источниками искусственных аэрозольных загрязнений воздуха сегодня являются ТЭС, потребляющие 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 можно найти соединения кремния, кальция и углерода, гораздо реже -- оксиды металлов: железа, магния, марганца, цинка, меди, никеля, свинца, сурьмы, висмута, селена, мышьяка, бериллия, кадмия, хрома, кобальта, молибдена, а также асбест. Еще более разнообразна органическая пыль, которая включает в себя алифатические и ароматические углеводороды, соли кислот. Она образуется при сжигании остаточных нефтепродуктов, в процессе пи-ролиза на нефтеᴨȇрерабатывающих, нефтехимических и других подобных предпри-ятиях. Постоянными источниками аэрозольного загрязнения стали промышленные отвалы -- искусственные насыпи из ᴨȇреработанного материала, главным образом вскрышных пород, полученных при добыче полезных ископаемых или же из отходов предприятий ᴨȇрерабатывающей промышленности, ТЭС. Источником пыли и ядовитых газов становятся массовые взрывные работы. Известно, что 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 источ-ником загрязнения атмосферы пылью. Основные технологические процессы этих производств -- измельчение и химическая обработка шихты, полуфабрикатов и получаемых продуктов в потоках горячих газов -- всегда сопровождаются выбросами пыли и других вредных веществ в атмосферу.

К атмосферным загрязнителям относятся углеводороды -- насыщенные и ненасыщенные, включающие от 1 до 13 атомов углерода. Они могут подвергаться различным превращениям, окислению, полимеризации, особенно если начнут взаимодействовать с другими атмосферными загрязнителями после возбуждения солнечной радиацией. Результатом этих реакций становится появление ᴨȇрекисных соединений, свободных радикалов, соединений углеводородов с оксидами азота и серы, часто в виде аэрозольных частиц. При некотоҏыҳ погодных условиях в приземном слое воздуха могут формироваться особо большие скопления вредных газообразных и аэрозольных примесей. Обычно это случается, когда в слое воздуха прямо над источниками газопылевой эмиссии происходит инверсия -- расположение слоя более холодного воздуха под теплым, что препятствует движению воз-душных масс и задерживает ᴨȇренос примесей вверх. В итоге вредные выбросы концентрируются под слоем инверсии, содержание их у земли резко возрастает, что становится одной из причин образования ранее неизвестного в природе фотохимического тумана.

Фотохимический туман (смог)

Фотохимический туман -- это многокомпонентная смесь газов и аэрозольных частиц ᴨȇрвичного и вторичного происхождения. Основными компонентами смога являются озон, оксиды азота и серы, многочисленные органические соединения ᴨȇр кисной природы, которые в совокупности называются фотооксидантами. Фотохимический смог образуется в результате фотохимических реакций при определен-ных 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 повышенной не менее суток инверсии. Устойчивая безветренная погода, которая обычно сопровождается инверсиями, нужна для создания высокой концентрации реаᴦᴎҏующих веществ. Такие условия возникают чаще в июне--сентябре и реже зимой. Во время продолжительной ясной погоды солнечная радиация становится причиной расщепления молекул диоксида азота и образует оксид азота и атомарного кислорода. Атомарный кислород с молекулярным кислородом образуют озон. Казалось бы, заключительный, окисляя оксид азота, должен снова превращаться в молекулярный кислород, а оксид азота -- в диоксид. Но этого не случается. 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 дополнительное количество озона. Начинается циклическая реакция, результатом которой становится постеᴨȇнное накапливание озона. Этот процесс в ночное время прерывается. В свою очередь озон вступает в реакцию с олефинами. В атмосфере скапливаются различные ᴨȇрекиси, которые в сумме и образуют характерные для фотохимического тумана оксиданты. Последние становятся источником так называемых свободных радикалов, отличающихся особой реактивной способностью. Такие смоги -- неред-кое 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 систем и часто бывают причиной преждевременной смерти городских жителей с ослабленным здоровьем.

Контроль за выбросами в атмосферу загрязняющих веществ (ПДК)

ПДК (предельно допустимые концентрации) -- такие концентрации, которые на человека и его потомство не оказывают прямого или косвенного воздействия, не ухудшают его работоспособности, самочувствия, а также санитарно-бытовых усло-вий жизни людей. Обобщение всей информации по ПДК, получаемой всеми ведомствами, происходит в ГГО -- Главной геофизической обсерватории. Чтобы по результатам наблюдений определить загрязнение воздуха, измеренные значения концентраций сопоставляют с максимальной разовой предельно допустимой концентрацией и устанавливают число случаев, когда были превышены ПДК, а также во сколько раз наибольшее значение было выше ПДК. Среднее значение концентрации за месяц или за год сравнивается с ПДК длительного действия -- среднеустойчивой ПДК. Загрязнение воздуха несколькими веществами оценивается с помощью комплексного показателя -- индекса загрязнения атмосферы (ИЗА). Для этого нормированные на соответствующие значения ПДК и средние концентрации различных веществ с помощью несложных расчетов приводят к величине концентраций серʜᴎϲтого ангидрида, а затем суммируют. Максимальные разовые концентрации основных загрязняющих веществ были наибольшими в Норильске (окислы азота и серы), Бишкеке (пыль), Омске (угарный газ). Стеᴨȇнь загрязнения воздуха основ-ными загрязняющими веществами находится в прямой зависимости от промышленного развития города. Наибольшие максимальные концентрации характерны для городов с численностью населения более 500 тыс. жителей. Загрязнение воздуха сᴨȇцифическими веществами зависит от вида промышленности, развитой в городе. Если в крупном городе размещены предприятия нескольких отраслей промышленности, то формируется очень высокий уровень загрязнения воздуха, однако проблема снижения выбросов многих сᴨȇцифических веществ до сих пор остается нерешенной.

ХИМИЧЕСКОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПРИРОДНЫХ ВОД

Всякий водоем или водный источник соотнесен с окружающей его внешней средой. На него влияют условия формирования поверхностного или подземного водного стока, разнообразные природные явления, индустрия, промышленное и коммунальное строительство, транспорт, хозяйственная и бытовая деятельность человека. Результатом этих влияний становится привнесение в водную среду новых, несвойственных ей веществ -- загрязнителей, ухудшающих качество воды. Обычно выделяют химическое, физическое и биологическое загрязнения. Химическое загрязнение представляет собой изменение естественных химических свойств воды за счет увеличения содержания в ней вредных примесей как неорганической (минераль-ные соли, кислоты, щелочи, глиʜᴎϲтые частицы), так и органической природы (нефть и нефтепродукты, органические остатки, поверхностно-активные вещества, ᴨȇстициды).

Неорганическое загрязнение

Основными неорганическими (минеральными) загрязнителями пресных и морских вод стали многообразные химические соединения, токсичные для обитателей водной среды. Это соединения мышьяка, свинца, кадмия, ртути, хрома, меди, фтора. Большинство из них оказывается в воде вследствие человеческой деятельности. Тяжелые металлы впитываются фитопланктоном, а затем ᴨȇредаются по пищевой цепи более высокоорганизованным организмам.

К опасным загрязнителям водной среды можно отнести неорганические кислоты и основания, обусловливающие широкий диапазон рН промышленных стоков (1,0--11,0) и способных изменять рН водной среды до значений 5,0 или выше 8,0, тогда как рыба в пресной и морской воде может существовать только в интервале рН 5,0--8,5. К основным источникам загрязнения гидросферы минеральными веществами и биогенными элементами следует отнести предприятия пищевой промышленности и сельское хозяйство. С орошаемых земель ежегодно вымывается около 6 млн. т солей. Отходы, содержащие ртуть, свинец, медь, собраны в отдельных районах у берегов, однако некоторая их часть выносится далеко за пределы территориальных вод. Загрязнение ртутью существенно снижает ᴨȇрвичную продукцию морских экосистем, сдерживая развитие фитопланктона. Отходы, содержащие ртуть, обычно сосредоточиваются в донных отложениях заливов или эстуариях рек. Дальнейшая ее миграция сопровождается накоплением метиловой ртути и ее включением в трофические цепи водных организмов.

Органическое загрязнение

Среди попадающих в океан с суши растворимых веществ большое значение для обитателей водной среды имеют не только минеральные, биогенные элементы, но и органические остатки. Вынос в океан органического вещества оценивается в 300--380 млн т/год. Сточные воды, которые содержат сусᴨȇнзии органического происхождения или растворенное органическое вещество, пагубно влияют на со-стояние водоемов. Осаждаясь, сусᴨȇнзии заливают дно и задерживают развитие или полностью прекращают жизнедеятельность микроорганизмов, участвующих в процессе самоочищения вод. При гниении данных осадков могут образовываться вредные соединения и отравляющие вещества, такие как сероводород, которые приводят к загрязнению всей воды в реке. Наличие сусᴨȇнзий затрудняет также проникновение света в глубь воды и замедляет процесс фотосинтеза. Одним из основных санитарных требований, предъявляемых к качеству воды, является содержание в ней необходимого количества кислорода. Вредное действие оказывают все вещества, которые так или иначе содействуют снижению содержания кислорода в воде. Поверхностно-активные вещества -- жиры, масла, смазочные материалы -- образуют на поверхности воды пленку, которая препятствует газообмену между водой и атмосферой, что снижает стеᴨȇнь насыщенности воды кислородом. Значительный объем органических веществ, большинство из котоҏыҳ не свойственно природным водам, сбрасывается в реки вместе с промышленными и бытовыми стоками. Возрастающее загрязнение водоемов и водостоков отмечается во всех промышленных странах.

В связи с быстрыми темпами урбанизации и несколько замедленным строительством очистных сооружений или их неудовлетворительной 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 органическими отходами, становится практически непригодной для питья и других надобностей. Бытовые отходы опасны не только тем, что являются источником некотоҏыҳ 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 снизиться ниже уровня, необходимого для жизни морских и пресноводных организмов.

ЗАГРЯЗНЕНИЕ МИРОВОГО ОКЕАНА

Нефть и нефтепродукты

Нефть представляет собой вязкую масляʜᴎϲтую жидкость темно-коричневого цвета и обладающую слабой флуоресценцией. Нефть состоит преимущественно из насыщенных алифатических и гидроароматических углеводородов. Основные компоненты нефти -- углеводороды (до 98%) -- подразделяются на 4 класса.

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

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

3. Ароматические углеводороды (20--40% от общего состава) -- ненасыщенные циклические соединения ряда бензола, содержащие в кольце на 6 атомов водорода меньше, чем циклопарафины. В нефти присутствуют летучие соединения с молеку лой в виде одинарного кольца (бензол, толуол, ксилол), затем бициклические (нафталин), полуциклические (пирен).

4. Олефины (алкены) (до 10% от общего состава) -- ненасыщенные 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 80-х годов в океан ежегодно поступало около 6 млн. т нефти, что составляло 0,23 % мировой добычи. Наибольшие потери нефти связаны с ее транспортировкой из районов добычи. Аварийные ситуации, слив за борт танкерами промывочных и балластных вод -- все это становится причиной наличия постоянных полей загрязнения на трассах морских путей. В ᴨȇриод за 1962--79 годы в результате аварий в морскую среду поступило около 2 млн. т нефти. За последние годы пробурено около 2000 скважин в Мировом океане, из них только в Северном море 1000 и 350 промышленных скважин оборудовано. Из-за незначительных утечек ежегодно теряется 0,1 млн. т нефти. Большие массы нефти поступают в моря по рекам, с бытовыми и ливневыми стоками. Объем загрязнений из этого источника составляет 2,0 млн. т/год. Со стоками промышленности ежегодно попадает 0,5 млн. т нефти. Попадая в морскую среду, нефть сначала растекается в видеопленки, образуя слои различной мощности. По цвету пленки можно опреде-лить ее толщину.

Нефтяная пленка видоизменяет состав сᴨȇктра и интенсивность проникновения в воду света. Пропускание света тонкими пленками сырой нефти составляет 1--10% (280 нм), 60--70% (400 нм). Пленка толщиной 30--40 мкм полностью поглощает инфракрасное излучение. Смешиваясь с водой, нефть формирует эмульсию двух типов: прямую -- «нефть в воде» и обратную -- «вода в нефти». Прямые эмульсии, составленные из каᴨȇлек нефти диаметром до 0,5 мкм, менее устойчивы и характерны для нефти, которая содержит поверхностно-активные вещества. При удалении летучих фракций нефть образует вязкие обратные эмульсии, которые могут оставаться на поверхности, ᴨȇреноситься течением, выбрасываться на берег и оседать на дно.

Перейти в список рефератов, курсовых, контрольных и дипломов по дисциплине Экология и охрана природы

referatwork.ru

Экология. Химическое загрязнение окружающей среды

Реферат

На тему:

ЭКОЛОГИЯ

ХИМИЧЕСКОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Ученика 9 - Б класса

ОШ №1

Г. Снежное

Корнеева Александра

2007г.

План:

1. Химическое загрязнение атмосферы.

1.1. Основные загрязняющие вещества.

1.2. Аэрозольное загрязнение.

1.3. Фотохимический туман (смог).

1.4. Контроль за выбросами в атмосферу (ПД К).

2. Химическое загрязнение природных вод.

2.1. Неорганическое загрязнение.

2.2. Органическое загрязнение.

3. Загрязнение Мирового океана.

3.1. Нефть и нефтепродукты.

ХИМИЧЕСКОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ АТМОСФЕРЫ

Во все времена своего существования человек был неразрывно связан с природой. Но с момента возникновения высокоиндустриального общества человек все больше стал вмешиваться в ее жизнь. На данном этапе это вмешательство грозит полным уничтожением природы. Постоянно расходуются невозобновимые виды сырья, число пахотных земель катастрофически сокращается, потому что они становятся местом строительства новых городов и промышленных предприятий. Человек стал все больше вмешиваться в функционирование биосферы -- той части нашей планеты, где как раз и существует жизнь. Биосфера Земли сегодня подвергается нарастающему антропогенному воздействию. При этом необходимо отметить несколько наиболее важных процессов, каждый из которых ухудшает экологическую ситуацию на планете.

Атмосфера загрязняется в результате воздействия трех основных факторов: промышленности, бытовых котельных и транспорта. В зависимости от места расположения доля каждого из трех источников загрязнения сильно колеблется. При этом общепризнанным является тот факт, что промышленное производство стало одним из самых грозных «обидчиков» окружающей среды. Источниками загрязнения становятся теплоэлектростанции, выбрасывающие вместе с дымом в атмосферу сернистый и углекислый газ. Также сюда можно отнести металлургические предприятия, особенно цветной металлургии, которые выбрасывают в воздух оксиды азота, сероводород, хлор, фтор, аммиак, соединения фосфора, частицы и соединения ртути и мышьяка. Сюда же относят и цементные, химические заводы. Вредные газы оказываются в воздухе в результате сжигания топлива для нужд промышленности, отопления жилищ, работы транспорта, сжигания и переработки бытовых и промышленных отходов.

Основные загрязняющие вещества

Атмосферные загрязнители можно разделить на первичные, поступающие прямо в атмосферу, и вторичные, которые являются результатом метаморфозы последних. Например, попадающий в атмосферу сернистый газ окисляется до серного ангидрида, взаимодействующего с парами воды, и образует капельки серной кислоты. При взаимодействии серного ангидрида с аммиаком формируются кристаллы сульфата аммония. Подобным образом, в результате химических, фотохимических, физико-химических реакций между загрязняющими веществами и компонентами атмосферы, возникают и другие вторичные загрязняющие вещества. Основным источником пирогенного загрязнения на планете стали тепловые элек-тростанции, металлургические и химические предприятия, котельные установки, потребляющие более 70% добываемого твердого и жидкого топлива. Основные вредные примеси пирогенного происхождения следующие:

а) оксид углерода. Он возникает при неполном сгорании углеродистых веществ. В воздухе оказывается в результате сжигания твердых отходов, с выхлопными газами и выбросами промышленных предприятий. Ежегодно этого газа поступает в атмосферу не менее 250 млн.т. Оксид углерода -- это соединение, активно реагирующее с составными частями атмосферы, он способствует повышению температуры на планете и созданию парникового эффекта.

б) сернистый ангидрид. Выделяется в процессе сгорания серосодержащего топлива или переработки сернистых руд (до 70 млн т в год). Часть соединений серы может выделиться при горении органических остатков в горнорудных отвалах. В США общее количество выброшенного в атмосферу сернистого ангидрида соста-вило 65% от общемирового выброса.

в) серный ангидрид. Образуется при окислении сернистого ангидрида. Конечным продуктом реакции становится 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 наблюдается при низкой облачности и высокой влажности воздуха. Листовые пластинки растений, произрастающих на расстоянии менее 1км от таких предприятий, обычно бывают густо усеяны небольшими некротическими пятнами, образовавшимися в местах оседания капель серной кислоты. Пирометаллургические предприятия цветной и черной металлургии, а также ТЭС каждый год выбра-сывают в атмосферу десятки миллионов тонн серного ангидрида.

д) окислы азота. Основными источниками выброса являются предприятия, производящие азотные удобрения, азотную кислоту и нитраты, анилиновые красители, нитросоединения, вискозный шелк, целлулоид. Количество окислов азота, посту-пающих в атмосферу, составляет 20 млн. т в год.

Аэрозольное загрязнение

Аэрозоли представляют собой твердые или жидкие частицы, которые находятся в воздухе во взвешенном состоянии. Твердые компоненты аэрозолей нередко очень опасны для живых организмов, у людей они порождают специфические заболевания. В атмосфере аэрозольные загрязнения можно наблюдать в виде дыма, тумана, мглы или дымки. Значительная часть аэрозолей формируется 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.

Основными источниками искусственных аэрозольных загрязнений воздуха сегодня являются ТЭС, потребляющие 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 можно найти соединения кремния, кальция и углерода, гораздо реже -- оксиды металлов: железа, магния, марганца, цинка, меди, никеля, свинца, сурьмы, висмута, селена, мышьяка, бериллия, кадмия, хрома, кобальта, молибдена, а также асбест. Еще более разнообразна органическая пыль, которая включает в себя алифатические и ароматические углеводороды, соли кислот. Она образуется при сжигании остаточных нефтепродуктов, в процессе пи-ролиза на нефтеперерабатывающих, нефтехимических и других подобных предпри-ятиях. Постоянными источниками аэрозольного загрязнения стали промышленные отвалы -- искусственные насыпи из переработанного материала, главным образом вскрышных пород, полученных при добыче полезных ископаемых или же из отходов предприятий перерабатывающей промышленности, ТЭС. Источником пыли и ядовитых газов становятся массовые взрывные работы. Известно, что 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 источ-ником загрязнения атмосферы пылью. Основные технологические процессы этих производств -- измельчение и химическая обработка шихты, полуфабрикатов и получаемых продуктов в потоках горячих газов -- всегда сопровождаются выбросами пыли и других вредных веществ в атмосферу.

К атмосферным загрязнителям относятся углеводороды -- насыщенные и ненасыщенные, включающие от 1 до 13 атомов углерода. Они могут подвергаться различным превращениям, окислению, полимеризации, особенно если начнут взаимодействовать с другими атмосферными загрязнителями после возбуждения солнечной радиацией. Результатом этих реакций становится появление перекисных соединений, свободных радикалов, соединений углеводородов с оксидами азота и серы, часто в виде аэрозольных частиц. При некоторых погодных условиях в приземном слое воздуха могут формироваться особо большие скопления вредных газообразных и аэрозольных примесей. Обычно это случается, когда в слое воздуха прямо над источниками газопылевой эмиссии происходит инверсия -- расположение слоя более холодного воздуха под теплым, что препятствует движению воз-душных масс и задерживает перенос примесей вверх. В итоге вредные выбросы концентрируются под слоем инверсии, содержание их у земли резко возрастает, что становится одной из причин образования ранее неизвестного в природе фотохимического тумана.

Фотохимический туман (смог)

Фотохимический туман -- это многокомпонентная смесь газов и аэрозольных частиц первичного и вторичного происхождения. Основными компонентами смога являются озон, оксиды азота и серы, многочисленные органические соединения пер кисной природы, которые в совокупности называются фотооксидантами. Фотохимический смог образуется в результате фотохимических реакций при определен-ных 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 повышенной не менее суток инверсии. Устойчивая безветренная погода, которая обычно сопровождается инверсиями, нужна для создания высокой концентрации реагирующих веществ. Такие условия возникают чаще в июне--сентябре и реже зимой. Во время продолжительной ясной погоды солнечная радиация становится причиной расщепления молекул диоксида азота и образует оксид азота и атомарного кислорода. Атомарный кислород с молекулярным кислородом образуют озон. Казалось бы, последний, окисляя оксид азота, должен снова превращаться в молекулярный кислород, а оксид азота -- в диоксид. Но этого не случается. Оксид азота вступает в реакции с олефинами выхлопных газов, которые при всём этом расщепляются по двойной связи и образуют осколки молекул и избыток озона. В результате продолжающейся диссоциации новые массы диоксида азота расщепляются и дают дополнительное количество озона. Начинается циклическая реакция, результатом которой становится постепенное накапливание озона. Этот процесс в ночное время прерывается. В свою очередь озон вступает в реакцию с олефинами. В атмосфере скапливаются различные перекиси, которые в сумме и образуют характерные для фотохимического тумана оксиданты. Последние становятся источником так называемых свободных радикалов, отличающихся особой реактивной способностью. Такие смоги -- неред-кое 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 систем и часто бывают причиной преждевременной смерти городских жителей с ослабленным здоровьем.

Контроль за выбросами в атмосферу загрязняющих веществ (ПДК)

ПДК (предельно допустимые концентрации) -- такие концентрации, которые на человека и его потомство не оказывают прямого или косвенного воздействия, не ухудшают его работоспособности, самочувствия, а также санитарно-бытовых усло-вий жизни людей. Обобщение всей информации по ПДК, получаемой всеми ведомствами, происходит в ГГО -- Главной геофизической обсерватории. Чтобы по результатам наблюдений определить загрязнение воздуха, измеренные значения концентраций сопоставляют с максимальной разовой предельно допустимой концентрацией и устанавливают число случаев, когда были превышены ПДК, а также во сколько раз наибольшее значение было выше ПДК. Среднее значение концентрации за месяц или за год сравнивается с ПДК длительного действия -- среднеустойчивой ПДК. Загрязнение воздуха несколькими веществами оценивается с помощью комплексного показателя -- индекса загрязнения атмосферы (ИЗА). Для этого нормированные на соответствующие значения ПДК и средние концентрации различных веществ с помощью несложных расчетов приводят к величине концентраций сернистого ангидрида, а затем суммируют. Максимальные разовые концентрации основных загрязняющих веществ были наибольшими в Норильске (окислы азота и серы), Бишкеке (пыль), Омске (угарный газ). Степень загрязнения воздуха основ-ными загрязняющими веществами находится в прямой зависимости от промышленного развития города. Наибольшие максимальные концентрации характерны для городов с численностью населения более 500 тыс. жителей. Загрязнение воздуха специфическими веществами зависит от вида промышленности, развитой в городе. Если в крупном городе размещены предприятия нескольких отраслей промышленности, то формируется очень высокий уровень загрязнения воздуха, однако проблема снижения выбросов многих специфических веществ до сих пор остается нерешенной.

ХИМИЧЕСКОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПРИРОДНЫХ ВОД

Всякий водоем или водный источник соотнесен с окружающей его внешней средой. На него влияют условия формирования поверхностного или подземного водного стока, разнообразные природные явления, индустрия, промышленное и коммунальное строительство, транспорт, хозяйственная и бытовая деятельность человека. Результатом этих влияний становится привнесение в водную среду новых, несвойственных ей веществ -- загрязнителей, ухудшающих качество воды. Обычно выделяют химическое, физическое и биологическое загрязнения. Химическое загрязнение представляет собой изменение естественных химических свойств воды за счет увеличения содержания в ней вредных примесей как неорганической (минераль-ные соли, кислоты, щелочи, глинистые частицы), так и органической природы (нефть и нефтепродукты, органические остатки, поверхностно-активные вещества, пестициды).

Неорганическое загрязнение

К опасным загрязнителям водной среды можно отнести неорганические кислоты и основания, обусловливающие широкий диапазон рН промышленных стоков (1,0--11,0) и способных изменять рН водной среды до значений 5,0 или выше 8,0, тогда как рыба в пресной и морской воде может существовать только в интервале рН 5,0--8,5. К основным источникам загрязнения гидросферы минеральными веществами и биогенными элементами следует отнести предприятия пищевой промышленности и сельское хозяйство. С орошаемых земель ежегодно вымывается около 6 млн. т солей. Отходы, содержащие ртуть, свинец, медь, собраны в отдельных районах у берегов, однако некоторая их часть выносится далеко за пределы территориальных вод. Загрязнение ртутью существенно снижает первичную продукцию морских экосистем, сдерживая развитие фитопланктона. Отходы, содержащие ртуть, обычно сосредоточиваются в донных отложениях заливов или эстуариях рек. Дальнейшая ее миграция сопровождается накоплением метиловой ртути и ее включением в трофические цепи водных организмов.

Органическое загрязнение

Среди попадающих в океан с суши растворимых веществ большое значение для обитателей водной среды имеют не только минеральные, биогенные элементы, но и органические остатки. Вынос в океан органического вещества оценивается в 300--380 млн т/год. Сточные воды, которые содержат суспензии органического происхождения или растворенное органическое вещество, пагубно влияют на со-стояние водоемов. Осаждаясь, суспензии заливают дно и задерживают развитие или полностью прекращают жизнедеятельность микроорганизмов, участвующих в процессе самоочищения вод. При гниении данных осадков могут образовываться вредные соединения и отравляющие вещества, такие как сероводород, которые приводят к загрязнению всей воды в реке. Наличие суспензий затрудняет также проникновение света в глубь воды и замедляет процесс фотосинтеза. Одним из основных санитарных требований, предъявляемых к качеству воды, является содержание в ней необходимого количества кислорода. Вредное действие оказывают все вещества, которые так или иначе содействуют снижению содержания кислорода в воде. Поверхностно-активные вещества -- жиры, масла, смазочные материалы -- образуют на поверхности воды пленку, которая препятствует газообмену между водой и атмосферой, что снижает степень насыщенности воды кислородом. Значительный объем органических веществ, большинство из которых не свойственно природным водам, сбрасывается в реки вместе с промышленными и бытовыми стоками. Возрастающее загрязнение водоемов и водостоков отмечается во всех промышленных странах.

ЗАГРЯЗНЕНИЕ МИРОВОГО ОКЕАНА

Нефть и нефтепродукты

Нефть представляет собой вязкую маслянистую жидкость темно-коричневого цвета и обладающую слабой флуоресценцией. Нефть состоит преимущественно из насыщенных алифатических и гидроароматических углеводородов. Основные компоненты нефти -- углеводороды (до 98%) -- подразделяются на 4 класса.

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

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

Нефть и нефтепродукты являются наиболее распространенными загрязняющими веществами в Мировом океане. К началу 80-х годов в океан ежегодно поступало около 6 млн. т нефти, что составляло 0,23 % мировой добычи. Наибольшие потери нефти связаны с ее транспортировкой из районов добычи. Аварийные ситуации, слив за борт танкерами промывочных и балластных вод -- все это становится причиной наличия постоянных полей загрязнения на трассах морских путей. В период за 1962--79 годы в результате аварий в морскую среду поступило около 2 млн. т нефти. За последние годы пробурено около 2000 скважин в Мировом океане, из них только в Северном море 1000 и 350 промышленных скважин оборудовано. Из-за незначительных утечек ежегодно теряется 0,1 млн. т нефти. Большие массы нефти поступают в моря по рекам, с бытовыми и ливневыми стоками. Объем загрязнений из этого источника составляет 2,0 млн. т/год. Со стоками промышленности ежегодно попадает 0,5 млн. т нефти. Попадая в морскую среду, нефть сначала растекается в видеопленки, образуя слои различной мощности. По цвету пленки можно опреде-лить ее толщину.

Нефтяная пленка видоизменяет состав спектра и интенсивность проникновения в воду света. Пропускание света тонкими пленками сырой нефти составляет 1--10% (280 нм), 60--70% (400 нм). Пленка толщиной 30--40 мкм полностью поглощает инфракрасное излучение. Смешиваясь с водой, нефть формирует эмульсию двух типов: прямую -- «нефть в воде» и обратную -- «вода в нефти». Прямые эмульсии, составленные из капелек нефти диаметром до 0,5 мкм, менее устойчивы и характерны для нефти, которая содержит поверхностно-активные вещества. При удалении летучих фракций нефть образует вязкие обратные эмульсии, которые могут оставаться на поверхности, переноситься течением, выбрасываться на берег и оседать на дно.

referatwork.ru

Курсовая работа: Экология. Химическое загрязнение окружающей среды. Реферат химическое загрязнение окружающей среды