Химическое загрязнение окружающей среды несвойственными ей веществами (ксенобиотиками) в настоящее время является наиболее масштабным и значительным.

Основными вредными веществами, загрязняющими а т м о с ф е р н ы й в о з д у х, являются следующие:

А) оксиды азоты, особенно диоксид азота – бесцветный не имеющий запаха ядовитый газ, раздражающе действующий на органы дыхания, при повышении концентрации вызывающий сильный кашель, рвоту, головную боль. При контакте с влажной поверхностью слизистой оболочкой дыхательных путей они образуют азотную и азотистую кислоты, которые вызывают повреждения слизистых оболочек, отек легких (в Николаеве среднемесячные ПДК по оксидам азота превышаются в 2,5 раза).

Б) оксиды серы (диоксид серы в Николаеве, как правило, не превышает ПДК)даже в малых концентрациях раздражают слизистые оболочки глаз и дыхательных путей.

Оксиды серы и азота, поступающие в атмосферу, соединяются с парами воды. образуют мелкие капли серной и азотной кислот, выпадающие в виде «кислотных дождей», « кислотного снега», «кислотного тумана», которые в свою очередь могут вызывать заболевания дыхательных путей и повреждение глаз человека.

В) оксид углерода, угарный газ – бесцветный, не имеющий запаха газ, воздействующий на нервную и сердечно-сосудистую системы, способствующий развитию атеросклероза, вызывающий удушье (из-за образования карбоксигемоглобина, препятствующего транспорту кислорода гемоглобином крови).В Николаеве среднемесячные ПДК превышены в 3 раза.

Г) токсичные углеводороды (пары бензина, метана и др.) обладают наркотическим действием, даже в малых концентрациях могут вызывать головную боль, головокружение, в больших концентрациях – кашель, неприятные ощущения в горле и т.п.

Д) бензпирен – наиболее опасный из углеводородов, т.к. является канцерогеном (веществом, способным вызывать в живых организмах, в том числе и у человека, злокачественные новообразования). В Николаеве отмечается постоянное превышение ПДК бензпирена в атмосфере в несколько раз (особенно в районе Промзоны и на главных автомагистралях города).

Е) диоксины – хлорорганическое соединение, самый сильный яд, созданный человеком (он по токсичности превосходит яд кураре).Диоксин – детище устарелых технологий, а они у нас повсеместно. В атмосферу диоксин попадает при сжигании органического мусора (на Украине сжигается до 8% бытового мусора, в Николаеве – значительно больше), с выхлопными газами двигателей внутреннего сгорания, с хлорными пестицидами, попутно с которыми они всегда образуются по технологии выпуска. Их мало, но они, попадая в организм человека, накапливаются годами, очень долго выводятся лишь на половину. Даже в малых дозах они подавляют иммунную и ферментативную системы человека. Подавленный иммунитет усиливает влияние на организм аллергенов, токсинов, радиации, повышает риск заболеваний кровеносной, эндокринной систем. При этом наиболее уязвимыми являются женщины и дети - диоксины вызывают рождение детей-уродов, мертворождение, самопроизвольные аборты, мозговые нарушения у новорожденных (при отсутствии признаков отравления у матери) и т.д.

Ж) сероводород – ядовитый газ с резким запахом тухлых яиц, имеет естественное (в результате деятельности вулканов, естественного выхода газов, серных минеральных вод, гниения органических веществ) и антропогенное происхождение (чаще в канализационных сетях городов, выгребных ямах). В результате длительного действия небольших концентраций его возникают повреждения кожи, сыпи, фурункулы. Сероводород легко всасывается слизистыми оболочками глаз, носа, дыхательных путей, может вызывать их раздражение, проявляющееся слезотечением, чиханием, потерей обоняния, кашлем; в значительных концентрациях газ разъедает слизистые оболочки указанных органов, вызывает воспалительные процессы их, желудочно-кишечные расстройства. Одно-два вдыхания газа высоких концентраций вызывает блокирование тканевого дыхания, острое кислородное голодание организма и смерть.

З) фтористый водород – выделяется при производстве эмалей, стекла, керамики, фосфорных удобрений и др., ядовит, может вызывать повреждение кожи, слизистых оболочек, носовые кровотечения, кашель, насморк, пневмосклеротические изменения в легких.

И) тяжелые металлы (свинец, медь, кадмий, ванадий и др.)

Большая часть свинца (до 70%) поступает в воздух с выхлопными газами автотранспорта. Другими источниками поступления свинца являются предприятия химической, стекольной промышленности, аккумуляторные производства. Риск для здоровья людей усугубляется высокой токсичностью свинца и способностью накапливаться в организме. Это приводит к снижению интеллектуального развития (особенно у детей), памяти, развитию перевозбуждения, агрессивности, невнимательности, глохоты, расстройству зрения, координации движений и др.

К) аммиак - газ с резким запахом, образуется при гниении органических веществ, а также антропогенно, обладает удушающим действием на организм человека.

Л) диоксид углерода (углекислый газ)

М) пыль, цемент (содержание их в атмосфере Николаева в 2,5 – 3 раза больше, чем в городах Западной Украины) и другие вещества.

Среди химических веществ, содержащихся в в о з д у х е п о м е щ е н и й, можно назвать следующие:

А) радон-222 – радиоактивный газ, не имеющий ни запаха, ни цвета, ни вкуса; выделяется из земной коры, поступает в жилые помещения из грунта, просачиваясь через щели фундамента, любая наземная постройка его накапливает (наибольшее количество концентрируется на нижних этажах, т.к. радон в 7,5 раз тяжелее воздуха). Его средняя активность в железобетонных домах в 2 раза выше, чем в краснокирпичных. Поступает радон в жилые дома также с водой и природным газом. Радон является канцерогенным веществом, которое, по данным специалистов, ежегодно убивает только в Украине 8-10 тысяч человек. Многие ученые считают радон второй по значимости (после курения) причиной рака легких у человека. Эксперты Международной комиссии по радиационной защите полагают, что наиболее опасно воздействие радона на детей и молодых людей в возрасте до 20 лет. Важно: на курящих радон действует в несколько (до 10) раз сильнее, чем на некурящих.

Б) формальдегид (а также фенол, акрилаты, бензол, ксилол, толуол и т.д.) – химические вещества, выделяемые древесно-стружечными плитами(например, книжными полками), различными полимерными синтетическими материалами, используемыми для покрытия стен, полов, потолков, клеяными деревянными и пеноизоляционными материалами, мебелью, ковровыми и текстильными изделиями и др. В помещениях, чрезвычайно насыщенных этими веществами, люди, особенно дети, чаще болеют конъюнктивитами (слезятся глаза), заболеваниями дыхательных путей (простудными и аллергическими), неврастенией, иногда провоцируются и раковые заболевания.

В) асбест – природный волокнистый материал, используется как электро- и термоизоляционный материал. При использовании его наблюдается постоянный выход мельчайших асбестовых волокон в воздух помещений (особенно при поломке, растрескивании, разрушении асбестоцементных плит, при сверлении блоков или стен, сносе зданий), что может вести к развитию хронических заболеваний легких (асбестоз) и рака легких.

Г) антропотоксины – разнообразные вещества, образующиеся в организме человека в результате обменных процессов и выделяющиеся в окружающую среду. Их качественный и количественный состав зависит от возраста и состояния здоровья человека. Известно более 400 соединений, выделяемых человеком (более 200 – с поверхности кожи, около 150 – с выдыхаемым воздухом, свыше 180 – с мочой, около 200 - с фекалиями). Одни и те же вещества могут выделяться разными способами. Однако основными (в количественном отношении) являются

Углекислый газ – выделяется при дыхании растений, животных, человека. В помещениях без вентиляции при концентрации его более 0,1% (природная концентрация в атмосфере-0,03%) у человека может быть головная боль, головокружение, нарушения дыхания, кровообращения, потеря сознания; при концентрации более 0,5% - нарушение кислотно-щелочного равновесия организма с тяжелыми последствиями.

Водяные пары – выделяются в процессе обмена веществ человеком и животными при дыхании, терморегуляции. Оптимальной для здоровья человека является относительная влажность воздуха от 40 до 70%. При увеличении влажности активно размножаются плесневые грибки (являются сильными аллергенами) и бактерии. Снижение влажности ниже 30% также плохо- возникает сухость слизистых оболочек глаз, ротовой полости, першение в горле, сухость кожи.

Существует связь между родом деятельности человека и составом выдыхаемого им воздуха (работа на автозаправочных станциях, на предприятиях нефтеперерабатывающей, химической промышленности и др.). Например, даже краткое пребывание на автозаправочной станции приводит к тому, что следы бензола регистрируются затем в легких человека в течение нескольких часов.

Д) окись углерода (угарный газ) – выделяется (наряду с другими ядовитыми и канцерогенными веществами) в результате горения газа при использовании газовых плит и других газонагревательных приборов. Специалистами проверено, что если в течение часа горят хотя бы две конфорки, то концентрация оксида углерода и оксида азота доходит до 10-12 миллиграммов на кубический метр нашей кухни, а это в десять раз больше, чем допускается гигиенистами.

Следует указать, что загрязненный воздух, как правило, концентрируется под потолком, толщина этого слоя достигает 0,75 м. Поэтому высота потолков в квартире должна быть не менее 3-х метров.

Человеческий организм приспособлен дышать только чистым воздухом и не способен адаптироваться к загрязненной воздушной среде современных городов, о чем свидетельствуют показатели заболеваемости и смертности. Однако и в этих условиях могут быть предложены мероприятия, снижающие негативное влияние загрязненного воздуха на организм:

1.Научиться самим и научить детей дышать носом, что способствует частичному очищению вдыхаемого воздуха. Устранять любые причины, препятствующие носовому дыханию.

2. Почаще освобождать слизистую носа от накопившейся пыли, а перед сном промывать или протирать каждую ноздрю изнутри влажной ваткой.

3. Не заниматься бегом, йогой и другими видами двигательной активности на главных автомагистралях города, т.к. глубокое дыхание в этих случаях увеличивает поступление вредных веществ в организм.

5. Как можно чаще, не менее двух раз в неделю, независимо от времени года, выезжать за город.

6. Проводить очистительные дыхательные упражнения (« Ха –дыхание», «задувание свечи») после сна, после нахождения в душном помещении, после дыхания загрязненным воздухом не более 2-3 раз подряд.

7. Бывать в лесу (березовом, сосновом, дубовом) не менее 200 часов в год.

8. Провести вдоль шоссейных дорог сплошную посадку кустов, отделяющих дом от дороги (лучше сирени, хорошо поглощающей выхлопные газы).

9. В домашних условиях и закрытых помещениях учреждений могут быть предложены растения, поглощающие чужеродные вещества и продукты жизнедеятельности человека, к таким растениям можно отнести хлорофитум хохлатый, герань, лимон, филодендрон, а в случае их отсутствия - любые комнатные растения в больших количествах.

10. Интерьер квартиры по возможности должен быть изготовлен из естественных материалов. Не рекомендуется располагать мебель вблизи нагревательных приборов и под прямыми лучами солнца

11. Эффективное проветривание помещений (желательно утром) следует проводить чаще, устраивая время от времени сквозняки. Воздушные потоки должны проходить сквозь листву домашних растений.

12. Над плитой иметь вытяжку, кухня должна быть изолирована от других помещений плотной дверью

13. Желательно иметь очиститель воздуха. Существуют приборы, которые специально ионизируют воздух, например, люстра Чижевского (Элион-131, Элион-132).

14. Уборка всех помещений должна проводиться только влажным методом.

15. Для предупреждения накопления радона необходима хорошая изоляция подвалов и полуподвальных помещений, покрытие их стен масляной краской и организация хорошей вентиляции таких помещений.

16. Защитить внутреннюю среду организма от вредных веществ, попадающих с воздухом (рекомендации далее следуют).

Разрушающим действием на здоровье человека проявляется х и м и ч е с к о е з а г р я з н е н и е в о д ы.

Питьевая вода в Николаеве представляет собой химико-микробный коктейль, опасный для здоровья человека, содержит следующие вредные вещества:

А) фосфаты (ПДК превышены в 4,3 раза) – повышают жесткость воды. способствуют развитию почечно-каменной болезни;

Б) сульфаты – придают воде горько-соленый вкус, приводят к нарушению деятельности пищеварительного тракта;

В) железо (ПДК превышены более чем в 4 раза) – придает воде красноватую окраску и болотный вкус;

Г) хром (ПДК превышены в 1,7 раза) – провоцирует почечные болезни;

Д) цинк и другие тяжелые металлы (медь, никель, кадмий и т.д.), обладающие токсичным действием и способствующие развитию различных заболеваний;

Е) диоксины – хлорорганические соединения, о которых уже упоминалось; в воде появляются при ее хлорировании; в организм человека с водой могут попадать и через кожу.

Следует отметить, что хлорирование воды как метод подавления болезнетворных микробов - устаревшая технология. При этом образуется до 600 токсичных соединений с мутагенными и канцерогенными свойствами. По данным Колумбийского университета здравоохранения, у людей, употребляющих хлорированную воду, на 44% увеличивается риск заболевания раком желудочно-кишечного тракта и мочевого пузыря по сравнению с теми, кто пьет нехлорированную воду.

Ж) нитраты – появляются в результате смыва азотистых удобрений с полей, загрязнения ими подземных вод.

Е) нефтепродукты и др.

Способы дополнительной очистки воды в домашних условиях:

Отстаивание воды. Налить в стеклянную или эмалированную посуду воду и оставить открытой в течение 6 – 7 часов. После отстоя использовать две трети жидкости, нижний слой вылить. Вода освобождается от хлора, аммиака и других газообразных веществ, частично оседают соли, но остается опасность микробного заражения.

Кипячение воды. При кипячении не менее чем в течение 40 минут при легком бурлении уничтожаются микробы (но не все!), выпадают в осадок нерастворимые соли кальция, но не уничтожаются и не удаляются соли тяжелых металлов, пестициды, нитраты, фенолы, нефтепродукты; кроме того при длительном кипячении хлорированной воды образуются диоксины, а через несколько часов в кипяченой воде усиленно размножаются микроорганизмы. Кипяченая вода – плохая вода, но в современных условиях лучше пить ее, чем не кипяченую.

Способ нейтрализации. В отстоянную и прокипяченую воду после остывания ее добавляют аскорбиновую кислоту (из расчета 500 мг на 5 л воды), перемешивают и выдерживают 1 час. Вместо аскорбиновой кислоты можно добавить фруктовый сок, окрашенный в красный, темно-красный, бордовый цвета до легкого розового оттенка, и оставить на 1 час. Можно использовать и спитой чай, который добавляют в воду до легкого изменения цвета, и выдержать в течение часа (З.И.Хата, 2001).

Способ вымораживания. Для этого могут быть использованы пакеты из-под молока, соков, в которые наливают водопроводную воду, замораживают в течение 12-18 часов. Чистая вода замерзает при температуре 0? и вытесняет в центр растворы солей, замерзающие при более низкой температуре. Достав пакеты, наружные стенки смачивают теплой водой, ледяные кристаллы извлекают для оттаивания, а оставшаяся в пакетах жидкость – раствор чужеродных веществ, который выливается. Если пакеты переморозились и образовался сплошной кристалл со срединным мутным стержнем, то, не вынимая его из пакета, теплой водой вымыть стержень, оставив прозрачный лед, который затем оттаять.

Для улучшения вкусовых качеств на ведро талой воды нужно добавить 1 г морской соли(купленной в аптеке), при ее отсутствии в 1 л талой воды добавить 1/5 стакана минеральной воды. Свежеталая вода, полученная изо льда или снега, обладает лечебно-профилактическими свойствами: ускоряет восстановительные процессы, существенно повышает мышечную работоспособность, обладает противоаллергическим действием при бронхиальной астме, зудящих дерматитах. Но пользоваться ей нужно осторожно и принимать по Ѕ стакана 3 раза в день для взрослого человека, для ребенка 10 лет – ј стакана 3 раза в день.

Использование водоочистительных фильтров (их действие основано на использовании адсорбентов). Однако нет ни одного прибора, который бы полностью очищал воду от чужеродных соединений; срок службы их ограничен, требует частой смены катриджей.

Использование новейших технологий очистки в помощью водоочистителей, добавляемых к воде (например, « Кристалл» содержит гидроксохлориды алюминия - нетоксичные неорганические полимерные соединения, обладающие способностью связывать разнородные примеси в воде).

Среди химических веществ, поступающих в организм человека из окружающей среды, серьезную угрозу для его здоровья представляют н и т р а т ы, которые взаимодействуют с гемоглобином крови, образуют метгемоглобин и тем самым способствуют кислородному голоданию клеток организма человека; в желудке нитраты (до 65%) могут превращаться в более токсичные нитриты и далее в нитрозамины, которые обладают канцерогенными свойствами; нитраты снижают содержание витаминов в пище, при длительном поступлении их в организм уменьшается количество йода, что приводит к увеличению щитовидной железы; способны вызывать резкое расширение сосудов, в результате чего понижается кровяное давление.

95% нитратов поступает в организм при употреблении в питании овощей, остальная часть – с водой, мясной продукцией (нитраты и нитриты добавляются в готовую мясную продукцию- особенно в колбасные изделия- с целью улучшения ее потребительских свойств и для более длительного хранения).

Способы снижения вреда нитратов для организм человека:

1. Не использовать для приготовления овощей алюминиевую посуду, т.к. алюминий ускоряет переход нитратов в ядовитейшие нитриты.

2. Так как нитратов больше всего в кожуре овощей и плодов, то их (особенно огурцы и кабачки) надо очищать от кожуры, а у пряных трав надо выбрасывать их стебли и использовать только листья.

3. Хранить овощи и плоды в холодильнике, т.к. при температуре +2?С невозможно превращение нитратов в нитриты.

4. Для снижения количества нитратов в картофеле необходимо очищенные клубни поместить в воду с добавлением 1% поваренной соли или аскорбиновой кислоты не менее, чем на 1 час (лучше на сутки); при необходимости срочно использовать картофель его мелко нарезают и многократно промывают проточной водой.

5. Термическая обработка овощей (варка, жарка, бланшировка) снижает количество нитратов

В капусте – на 58%

В столовой свекле – на 20 %

В картофеле – на 40%

В моркови – на 50%

При этом часть нитратов переходит в отвар, поэтому его использовать нельзя. Важно помнить, что в воду уходят и ценные вещества: витамины, минеральные соли и др.

6. При приготовлении сырых салатов следует удалить части растений, которые расположены ближе к поверхности земли (кочерыжку и верхние листы капусты, верхние части кабачков, баклажанов, паттисонов и моркови, у огурцов, свеклы, редьки срезать оба конца) т.к. здесь самая высокая концентрация нитратов.

Салаты следует готовить непосредственно перед употреблением и сразу съедать, не оставляя на потом.

При консервировании овощей уменьшается количество нитратов в них на 20-25% (особенно при консервировании огурцов, капусты) т.к. нитраты уходят в рассол и маринад, которые поэтому употреблять нельзя.

Чтобы уменьшить содержание нитритов в организме человека надо в достаточном количестве использовать в пищу витамин С (аскорбиновую кислоту), а также витамины А, Р, Е, пектин овощей и фруктов, т.к. они снижают канцерогенное воздействие нитрозаминов, нитритов.

Наша планета состоит из химических элементов. Это в основном железо, кислород, кремний, магний, сера, никель, кальций и алюминий. Живые организмы, существующие на Земле, также состоят из химических элементов, органических и неорганических. В основном это вода, то есть кислород и водород. Еще в составе живых существ есть сера, азот, фосфор, углерод и так далее. Из химических веществ и соединений состоят выделения живых существ, а также их останки. Все сферы планеты – вода, воздух, почва, — это комплексы химических веществ. Вся живая и неживая природа взаимодействует между собой, результатом чего является, в том числе и загрязнение. Но если все состоит из химических элементов, то обмениваться и загрязнять друг друга они могут также химическими элементами. Значит, химическое загрязнение окружающей среды является единственным видом загрязнения? До недавнего времени это было так. Существовала только химия окружающей среды и живых организмов. Но достижения науки и внедрение их в производство, создали иные, кроме химических формы и виды загрязнений. Теперь мы уже говорим об энергетическом, радиационном, шумовом и так далее. Кроме того, в настоящее время химия окружающей среды стала дополняться веществами и соединениями, которые ранее в природе не встречались и созданы человеком в процессе производства, то есть искусственным путем. Эти вещества получили название ксенобиотики. Природа неспособна их переработать. Они не попадают в пищевые цепи и накапливаются в окружающей среде и организмах.

Химическое загрязнение по-прежнему остается и является основным.

А возможно ли загрязнение, если состав вещества и его загрязнителя однотипен? Возможно, потому что загрязнение возникает тогда, когда увеличивается концентрация тех или иных элементов в определенном месте или среде.

Таким образом, химическое загрязнение окружающей среды, это дополнительное привнесение в природу, включая ее растительный и животный мир, химических элементов природного и искусственного происхождения. Источниками загрязнения являются все процессы, происходящие на Земле как природные, так и производимые человеком. Основной характеристикой загрязнений можно считать степень их воздействия на живую и неживую природу. Последствия загрязнений могут быть: устраняемые и нет, локальные и глобальные, разовые и систематические и так далее.

Наука

Все более усиливающееся антропогенное влияния на природу и нарастающие масштабы ее загрязнения, дали толчок созданию раздела химии, получившего название «Химия окружающей среды». Здесь изучаются процессы и превращения, происходящие в почве, гидро- и атмосфере, исследуются природные соединения, их происхождение. То есть сферой этого раздела научной деятельности являются химические процессы в биосфере, миграция элементов и соединений по природным цепям.

В свою очередь, химия окружающей среды имеет свои подразделы. Один изучает процессы, происходящие в литосфере, другой – в атмосфере, третий – в гидросфере. Кроме того, есть отделы, изучающие загрязняющие вещества, природного и антропогенного происхождения, их источники, преобразования, движение и так далее. В настоящее время создано еще отделение – экологическое, сфера исследований которого, очень близка и иногда отождествляется с общим направлением.

Химия окружающей среды разрабатывает методы и средства защиты природы и ищет способы совершенствования существующих систем очистки и утилизации. Эта отрасль химии тесно связана с таким областями научных исследований, как экология, геология и так далее.

Можно предположить, что самым крупным источником загрязнения природы является химическая промышленность. Но это не совсем так. По сравнению с другими отраслями промышленного производства, или транспортом, предприятия этой отрасли выбрасывают существенно меньшее по количеству загрязняющих веществ. Однако состав этих веществ содержит значительно больше различных химических элементов и соединений. Это органические растворители, амины, альдегиды, хлор, оксиды и многое другое. Именно на химических предприятиях синтезировали ксенобиотики. То есть эта промышленность и своим производством загрязняет природу и выпускает продукцию, которая является самостоятельным источником загрязнения. То есть для окружающей среды источники химического загрязнения и производство, и продукция, и результаты ее использования.

Химическая наука и промышленность, ключевые отрасли человеческой деятельности. В них исследуются, разрабатываются, а затем производятся и применяются вещества и соединения, служащие основой строения всего на Земле, в том числе и ее самой. Результаты этих видов деятельности имеют реальную возможность повлиять на структуру живого и неживого вещества, на стабильность существования биосферы, на существование жизни на планете.

Виды загрязнений и их источники

Химическое загрязнение окружающей среды, также как и соответствующее отделение науки, условно разделяется на три вида. Каждый вид соответствует слою в биосфере Земли. Это химические загрязнения: литосферы, атмосферы и гидросферы.

Атмосфера. Основными источниками загрязнения воздуха являются: промышленность, транспорт и тепловые станции, в том числе бытовые котельные. В промышленном производстве по выбросам в атмосферу загрязняющих веществ лидируют металлургические комбинаты, предприятия химии и заводы по производству цемента. Вещества загрязняют воздух как при первичном попадании в него, так и производными соединениями, образующиеся в самой атмосфере.

Гидросфера. Основными источниками загрязнения водного бассейна Земли являются сбросы промышленных предприятий, коммунально-бытовой сферы, аварии и сбросы судов, стоки с сельскохозяйственных земель и так далее. Загрязнителями являются как органические, так и неорганические вещества. К основным относятся: соединения мышьяка, свинца, ртути, неорганические кислоты и углеводороды в разных видах и формах. Токсичные тяжелые металлы не разлагаются и накапливаются в организмах, живущих в воде. Нефть и нефтепродукты загрязняют воду и механически и химически. Разливаясь тонкой пленкой по поверхности воды, они уменьшают количество света и кислорода в воде. В результате чего замедляется процесс фотосинтеза, а ускоряется гниения.

Литосфера. Основные источники загрязнения почвы – это бытовой сектор, промышленные предприятия, транспорт, теплоэнергетика и сельское хозяйство. В результате их деятельности в землю попадают тяжелые металлы, пестициды, нефтепродукты, кислотные соединения и тому подобное. Изменение химического и физического состава почв, а также их структуры ведет к потере ими продуктивности, эрозии, разрушению и выветриванию.

Химия окружающей среды имеет сведения более чем о 5 млн. видах соединений, а их число постоянно растет, которые тем или иным способом «путешествуют» по биосфере. В производственной деятельности участвует более 60 тысяч таких соединений.

Основные загрязняющие вещества и элементы

Химия окружающей среды рассматривает следующие элементы и соединения в качестве основных загрязнителей природы.

Оксид углерода – это газ без цвета и запаха. Активное соединение, вступающее в реакцию с веществами, входящими в состав атмосферы. Оно лежит в основе образования «парникового эффекта». Токсично и это свойство вырастает при наличии в воздухе азота.

Сернистый и серный ангидрид увеличивают кислотность почвы. Что приводит к потере ее плодородности.

Сероводород. Газ без цвета. Различим по яркому запаху тухлых яиц. Он восстановитель и на воздухе окисляется. Воспламеняется при температуре 225 0 С. Это сопутствующий газ на месторождениях углеводородов. Он присутствует в вулканических газах, в минеральных источниках, залегает на глубинах более 200 метров в Черном море. В природе источник его появления – разложение белковых веществ. В промышленном производстве он появляется при очистке нефти и газа. применяется для получения серы и серной кислоты, различных серных соединений, тяжелой воды, в медицине. Сероводород токсичен. Он воздействует на слизистые оболочки и органы дыхания. Если для большинства живых организмов, он является отравляющим веществом, то для некоторых микроорганизмов и бактерий – среда обитания.

Оксиды азота. Это ядовитый газ, не имеющий цвета и запаха. Их опасность вырастает в городах, где они смешиваются с углеродом и образуют фотохимических смог. Это газ негативно действует на дыхательные пути человека и может привести к отеку легких. Он же, вместе с оксидом серы, источник кислотных дождей.

Двуокись серы. Газ с острым запахом, не имеющий цвета. Воздействует на слизистую оболочку глаз и органы дыхания.

Негативное влияние на природу вызывает повышенное содержание соединений фтора, свинца и хлора, углеводороды и их пары, альдегиды и многое другое.

Вещества призванные и созданные для увеличения плодородия земель и продуктивности сельскохозяйственных культур, в конечном итоге приводят к деградации почв. Низкая степень их усвоения в местах применения, дает им возможность распространяться на значительные расстояния и «кормить» совсем не те растения, для которых предназначены. Основной средой их перемещения является вода. Соответственно в ней же и наблюдается значительный рост зеленой массы. Водные объекты зарастают и исчезают.

Такой комплексный негативный эффект имеют практически все «химические» загрязнители природной среды.

До настоящего времени ксенобиотики или искусственно синтезированные вещества относят к отдельной категории загрязняющих веществ. Они не попадают в привычный для пищевых цепей кругооборот. Нет и эффективных способов их переработки искусственным способом. Ксенобиотики накапливаются в почве, воде, воздухе, живых организмах. Они мигрируют из организма в организм. Чем закончится это накопление и какова его критическая масса?

Итогом воздействия человека на окружающую среду, а именно его деятельность породила, казалось бы, невозможное, загрязнение природы тем, из чего она состоит, является изменение ее коренного, глубинного состава и структуры. Концентрация одних химических элементов и уменьшение объемов других, порождает неизученные и непредсказуемые, с точки зрения последствий, эффекты в биосфере.

Видео — Как загрязнение воздуха влияет на здоровье

Введение

Источники химического загрязнения

Энергетические объекты - источники самых больших объемов химического загрязнения

Транспорт как источник химического загрязнения

Химическая ромышленность как источник загрязнения

Влияние на экосистему

6. Борьба с потерями при транспортировке (предотвращение аварий газо- и нефтепроводов).

Борьба с загрязнением воды

Утилизация отходов.

Заключение

Введение

Развитие современной промышленности и сферы услуг, а также расширяющееся использование биосферы и ее ресурсов, приводит к возрастающему вмешательству человека в материальные процессы, протекающие на планете. Связанные с этим планируемые и осознанные изменения материального состава (качества) окружающей среды направлены на улучшение условий жизни человека в техническом и социально-экономическом аспектах. В последние десятилетия в процессе развития технологии была оставлена без внимания опасность непреднамеренных побочных воздействий на человека, живую и неживую природу. Это можно, пожалуй, объяснить тем, что ранее считали, что природа обладает неограниченной способностью компенсировать воздействие человека, хотя уже столетия известны необратимые изменения окружающей среды, например, вырубки лесов с последующей эрозией почвы. Сегодня нельзя исключать непредвиденные воздействия на легко ранимые области экосферы в результате активной деятельности человека.

Человек создал для себя среду обитания, заполненную синтетическими веществами. Их воздействие на человека, другие организмы и окружающую среду зачастую неизвестно и выявляется часто, когда уже нанесен ощутимый ущерб или при чрезвычайных обстоятельствах, например, вдруг выясняется, что при горении вполне нейтральное вещество или материал образует ядовитые соединения.

Новые напитки, косметические средства, пищевые продукты, лекарства, предметы обихода, ежедневно предлагаемые рекламой, обязательно включают в себя химические компоненты, синтезируемые человеком. О степени незнания токсичности всех этих веществ можно судить по данным табл. 1.

В книге “Экологические проблемы” ( стр. 36) приводятся следующие факты:

“ В массовых масштабах сейчас производится около 5 тыс. Веществ, а в масштабах более 500 т / год - около 13 тыс. веществ. Число веществ, предлагаемых на рынке в заметных масштабах, с 50 тыс. наименований в 1980 г. Возросло до 100 тысяч наименований в настоящее время. Из 1338 веществ, производимых в больших масштабах в странах Организации экономического сотрудничества и развития (ОЭСР), только для 147 имеются некоторые данные об их опасности или безопасности (Лосев, 1989; TheWord…, 1992). По данным (Медоуз…, 1994), из 65 тысяч химических веществ, находящихся в коммерческом обороте, менее 1 % имеют токсикологические характеристики.”

Хотя для исследования воздействия химических веществ необходимы огромные затраты: для получения характеристики одного вещества требуется 64 месяца и 575 тыс. долларов, а изучение хронической токсичности и канцерогенности требует дополнительно 1,3 млн. долларов ( стр. 36); работа в этой области ведется не малая.

В настоящее время по целому ряду причин остаются нерешенными проблемы по оценке токсичности химических продуктов для человека, и в большей степени по отношению к окружающей среде. Исчерпывающее исследование

воздействий веществ может быть реализовано только после того, как будет получена полная информация об экспозиции (действующей дозе) каждого химического вещества.

В процессе своей хозяйственной деятельности человек производит различные вещества. Все производимые вещества с использованием как возобновимых, так и невозобновимых ресурсов можно разделить на четыре типа:

* исходные вещества (сырье);

* промежуточные вещества (возникающие или используемые в процессе производства);

* конечный продукт;

* побочный продукт (отход).

Отходы возникают на всех стадиях получения конечного продукта, а любой конечный продукт после потребления или использования становится отходам, поэтому конечный продукт можно назвать отложенным отходом. Все отходы попадают в окружающую среду и включаются в биогеохимический круговорот веществ в биосфере. Многие химические продукты включаются человеком в биогеохимический круговорот в масштабах на много превышающих естественный круговорот. Некоторые вещества, направляемые человеком в окружающую среду, раньше отсутствовали в биосфере (например, хлорфторуглероды, плутоний, пластмассы и др.), поэтому естественные процессы достаточно долго не справляются с этими веществами. Следствием является огромный вред наносимый организмам.

Таблица 2 . Источники эмиссии (выделения) вредных веществ (%) в 1986 г. И прогноз на 1998 г. (на примере ФРГ).

а) Строительство, сельское и лесное хозяйство, военный, рельсовый и водный транспорт, воздушные сообщения.

б) Включая армейские службы.

в) Промышленность: остальные области переработки, предприятия и горное дело, процессы (только промышленные).

г) Нефтеперегонные заводы, коксовые батареи, брикетирование.

д) Для промышленных электростанций только производство энергии.

Из табл. 2 ( стр. 109) видно, что самое большое количество отходов связанно с производством энергии, на потреблении которой основана вся

Таблица 3. Выбросы в атмосферу электростанцией мощностью 1000МВт в год (в тоннах).

хозяйственная деятельность. Вследствие сжигания ископаемого топлива в целях получения энергии в атмосферу сейчас идет мощный поток восстановительных газов. В табл. 3 ( стр. 38) приведены данные о выбросах разных газов в результате сжигания различных видов ископаемого топлива. За 20 лет, с 1970 по 1990 год в мире было сожжено 450 млрд. баррелей нефти, 90 млрд. т угля, 11трлн. куб. м газа ( стр. 38).

Загрязнения и отходы энергетических объектов разделяются на два потока: один вызывает глобальные изменения, а другой - региональные и локальные. Глобальные загрязнители поступают в атмосферу, и за счет их том

Таблица 4 . Изменение концентрации некоторых газовых состовляющих в атмосфере.

числе парниковых газов (табл. 4, см. , стр. 40). Из этой таблицы видно, что в накопления изменяется концентрация малых газовых составляющих атмосферы, в атмосфере появились газы, которые раньше в ней практически отсутствовали -хлорфторуглероды. Последствия накопления глобальных загрязнителей в атмосфере это:

* парниковый эффект;

* разрушение озонового слоя;

* кислотные осадки.

Второе место по загрязнению окружающей среды занимает транспорт, особенно автомобильный. В 1992 г. Автомобильный парк мира составлял 600 миллионов единиц и при сохранении тенденции роста к 2015 г. Может достигнуть 1,5 млрд. единиц ( стр. 41). Сжигание автотранспортом ископаемого топлива повышает концентрации CO,NO x ,CO 2 , углеводородов, тяжелых металлов и твердых частиц в атмосфере, он же дает твердые отходы (покрышки и сам автомобиль после выхода из строя) и жидкие (отработанные масла, мойка и т. д.). На долю автомобилей приходится 25 % сжигаемого топлива. За время эксплуатации, равное 6 годам, один усредненный автомобиль выбрасывает в атмосферу: 9 т CO 2 , 0,9 т CO, 0,25 т NO x и 80 кг углеводородов.

Конечно, по сравнению с энергетикой и транспортом глобальное загрязнение посредством химической промышленности невелико, но это тоже достаточно ощутимое локальное воздействие. Большинство органических полупродуктов и конечная продукция, применяемая или производимая в отраслях химической промышленности, изготавливается из ограниченного числа основных продуктов нефтехимии. При переработке сырой нефти или природного газа на различных стадиях процесса, например, перегонке, каталитическом крекинге, удалении серы и алкилировании, возникают как газообразные, так и растворенные в воде и сбрасываемые в канализацию отходы. К ним относятся остатки и отходы технологических процессов, не поддающиеся дальнейшей переработке.

Газообразные выбросы установок перегонки и крекинга при переработке нефти в основном содержат углеводороды, моноксид углерода, сероводород, аммиак и оксиды азота. Та часть этих веществ, которую удается собрать в газоуловителях перед выходом в атмосферу, сжигается в факелах, в результате чего появляются продукты сгорания углеводородов, моноксид углерода, оксиды азота и диоксид серы. При сжигании кислотных продуктов алкилирования образуется фтороводород, поступающий в атмосферу. Также имеют место неконтролируемые эмиссии, вызванные различными утечками, недостатками в обслуживании оборудования, нарушениями технологического процесса, авариями, а также испарением газообразных веществ из технологической системы водоснабжения и из сточных вод.

Из всех видов химических производств наибольшее загрязнение дают те, где изготавливаются или используются лаки и краски. Это связано с тем, что лаки и краски часто изготавливают на основе алкидных и иных полимерных материалов, а также нитролаков, обычно они содержат большой процент растворителя. Выбросы антропогенных органических веществ в производствах, связанных с применением лаков и красок составляет 350 тыс. т в год, остальные производства химической промышленности в целом выделяют 170 тыс. т год (, стр. 147).

Воздействие химических веществ на окружающую среду

Рассмотрим более подробно воздействие химических веществ на окружающую среду. Исследованием влияния антропогенных химических веществ на биологические объекты окружающей среды занимается экотоксикология. Задачей экотоксикологии является изучение воздействия химических факторов на виды, живые сообщества, абиотические составляющие экосистем и на их функции.

Под вредным воздействием, наносимым соответствующей системе, в экотоксикологии понимают:

· явственные изменения обычных колебаний численности популяции;

· долгосрочные или необратимые изменения состояния экосистемы.

Воздействия на отдельные особи и популяции

Любое воздействие начинается с токсического порога, ниже которого не обнаруживается влияние вещества (NOEC - концентрация, ниже, которой не наблюдается воздействие). Ему отвечает понятие экспериментально определяемого порога концентрации (LOEC - минимальная концентрация, при которой наблюдается влияние вещества). Применяется также третий параметр: MATC- максимально допустимая концентрация вредного вещества (в России принят термин ПДК - “предельно допустимая концентрация”). ПДК находят расчетом, и ее значение должно находиться между NOEC и LOEC. Определение этой величины облегчает оценку риска воздействия соответствующих веществ на чувствительные к ним организмы ( стр. 188).

Химические вещества в зависимости от свойств и строения воздействуют на организмы по разному.

Молекулярно-биологические воздействия.

Многие химические вещества взаимодействуют с ферментами организма, изменяя их структуру. Так как ферменты катализируют тысячи химических реакций, становится понятным, почему любое изменение их структуры глубоко влияет на их специфичность и регуляторные свойства.

Пример: цианиды блокируют фермент дыхания - цитохром-с-оксидазу; катионы Са 2+ тормозят активность рибофлавинкитазы, которая является переносчиком фосфата на рибофлавин в клетках животных.

Нарушения обмена веществ и регуляторных процессов в клетке.

Метаболизм клеток может быть нарушен под действием химических веществ. Реагируя с гормонами и другими регуляторными системами, химические вещества вызывают неконтролируемые превращения, изменяют генетический код.

Пример: нарушение реакций окислительного расщепления углеводов, вызываемое токсичными металлами, особенно соединениями меди и мышьяка; пентахлорфенол (ПХФ), триэтилсвинец, триэтилцинк и 2,4-динитрофенол разрывают цепь химических процессов дыхания на стадии реакции окислительного фосфорилирования; лидан, соединения кобальта и селена нарушают процесс расщепления жирных кислот; Хлорорганические пестициды и полихлорированные бифенилы (ПХБФ) вызывают нарушения работы щитовидной железы.

Мутагенное и канцерогенное воздействие.

Такие вещества как ДДТ, ПХБФ и полиароматические углеводороды (ПАУ) потенциально обладают мутагенным и канцерогенным воздействием. Их опасное воздействие на человека и животных проявляется в результате длительного контакта с этими веществами, содержащимися в воздухе и пищевых продуктах. По данным, полученным на основе экспериментов с животными, канцерогенное действие осуществляется в результате двухступенчатого механизма:

4.Воздействие на поведение организмов.

Таблица 5. Примеры инициаторов и промоторов канцерогенеза ( стр. 194).

Рис. 1. Воздействия на биологические системы по мере их усложнения ( стр. 201).

· “генотоксической инициации”,

· “эпигенетического промотирования”.

Инициаторы в процессе взаимодействия с ДНК вызывают необратимые соматические мутации, причем достаточно очень малой дозы инициатора, предполагают, что для этого воздействия не существует пороговых значений концентрации, ниже которых оно не проявляется.

Направленное уничтожение отдельных видов растений и животных.

Пример : альдегидные, фунгицидные, акарицидные, гербицидные, инсектицидные мероприятия, в особенности в урбанизированных экосистемах

Широко распространившееся уменьшение видового разнообразия организмов.

Пример: использование пестицидов и удобрений в аграрных экосистемах.

Массированные загрязнения.

Пример: загрязнение побережья и экстуарриев рек нефтью при авариях танкеров.

Постоянное загрязнение биотопов

Пример : эвторификация рек и озер в результате попадания в них значительных количеств растворенных и связанных соединений азота и фосфора.

Глубокие изменения биотопа

Пример : засоление пресноводных биотопов; “современное ухудшение состояния лесов.

Полное разрушение экосистемы в результате выпадения целостной интактной структуры (биотопа) и ее функций (биоценоза).

Пример : уничтожение мангровых лесов в результате применения гербицидов в качестве химического оружия во Вьетнамской войне.

Рис.2. Схема возможных последствий воздействия химических продуктов на экосистемы.

Промоторы усиливают действие инициатора, а их собственное воздействие на

организм в течение некоторого времени является обратимым.

Аддитивное воздействие - суммирование (сложение) отдельных воздействий.

В табл.5 приведены некоторые инициаторы и промоторы и их свойства.

Нарушение поведения организмов является следствием суммарного воздействия на биологические и физиологические процессы.

Пример: Было установлено, что для явного изменения поведения, обусловленного воздействием химических препаратов, достаточно значительно меньших концентраций, чем ЛД 50 (летальная доза при смертности 50 %).

Разные организмы обладают различной чувствительностью к химическим веществам, поэтому время проявления тех или иных действий химических веществ для различных биосистем различно (см. Рис. 1).

Влияние на экосистему

Под действием химических веществ изменяются следующие параметры экосистемы:

* плотность популяции;

* доминантная структура;

* видовое разнообразие;

* изобилие биомассы;

* пространственное распределение организмов;

* репродуктивные функции.

Возможные последствия и формы вредного воздействия химических веществ на экосистему можно классифицировать в соответствии с рис. 2 ( стр. 184).

Меры, которые проводятся для минимизации риска использования химических продуктов

Для минимизации риска использования химических продуктов в соответствии с уровнем наших знаний этой проблемы в странах ЕС в 1982 г. Был введен в действие так называемый “Закон о химических продуктах”. В процессе проверки его исполнения в течение нескольких лет проводились мероприятия по оптимизации технологий, биологических и физико-химических испытаний, а также по уточнению терминологии, стандартных веществ и методов отбора проб. Химический закон устанавливает правила допуска на рынок всех новых химических продуктов.

Технические мероприятия, используемые для предотвращения опасности промышленных выбросов

Для сокращения и уменьшения выбросов химических веществ на промышленных предприятиях необходимо проводить следующие меры:

Рассмотрим более подробно два последних пункта.

Борьба с загрязнением воды

Понимание необходимости регулируемого водоснабжения и обезвреживания сточных вод возникло очень давно. Еще в Древнем Риме строили акведуки для снабжения свежей водой и “Cloacamaxima” - канализационную сеть. бассейна отстойника и тем самым предотвращение засорения канализации и образования продуктов гниения (“дортмундские колодцы” и “ эмские колодцы”).

Другим методом обезвреживания сточных вод была их очистка с помощью полей орошения, т. е. спуск сточных вод на специально подготовленные поля. При Однако лишь в середине прошлого столетия начались разработка методов очистки сточных вод и систематическое строительство канализационных сетей в городах.

Сначала были созданы установки механической очистки. Сущность этой очистки заключалась в осаждении находящихся в сточных водах твердых частиц на дно просачивании через песчаный грунт сточные воды отфильтровывались и осветлялись. И только после открытия в 1914 г. Биологического (живого) ила

Таблица 6 . Физико-химическая очистка сточных вод ( стр. 153).

Таблица 7 . Предельные значения концентрации загрязняющих веществ в сточных водах нефтеперегонных заводов, направляемых на биологическую очистку ( стр.144).

Таблица 8 . Усредненные характеристики просачивающихся вод из хранилищ (свалок) городского бытового мусора (через 6-8 лет после закладки на хранение) ( стр.165).

появилась возможность разработки современных технологий очистки сточных вод, включающих в себя возврат (рецикл) биологического ила в новую порцию сточных вод и одновременную аэрацию суспензии. Все методы очистки сточных вод, разработанные в последующие годы и до настоящего времени, не содержат никаких существенно новых решений, а лишь оптимизируют разработанный ранее метод, ограничиваясь различными комбинациями известных стадий технологического процесса. Исключение составляют физико-химические методы очистки, в которых используются физические методы и химические реакции, специально подобранные для удаления веществ, содержащихся в сточных водах (табл. 6).

Сточные воды предприятий (например, нефтеперерабатывающих) вначале подвергаются физико-химической очистке, а затем биологической. Содержание вредных веществ в сточных водах, поступающих на биологическую очистку не должно превышать определенных значений (табл. 7).

Утилизация отходов.

При разработке совместимой с окружающей средой системы переработки отходов ставятся следующие (по порядку важности) главные задачи:

Виды утилизации отходов:

* складирование;

* сжигание;

* компостирование (неприменим для отходов, содержащих токсичные вещества);

* пиролиз.

Таблица 9 . Эмиссия вредных веществ из установок сжигания мусора (мг / л) ( стр.158).

Таблица 10 . Среднее содержание металлов в пылеобразных частицах дыма мусоросжигательной печи (10 проб, среднее содержание пыли в отходящих топочных газах 88 мг / м 3) ( стр.159).

Таблица 11. Различия между термолизом и пиролизом органических отходов ( стр.171).

Наиболее распространено сейчас складирование отходов. Примерно 2 / 3 всех отходов бытового и производственного происхождения и 90 % инертных отходов складируют в хранилищах - свалках. Такие хранилища занимают большие площади, являются источниками шума, пыли и газов, образующихся в результате химических и анаэробных биологических реакций в толще, а также источниками загрязнения грунтовых вод в результате образования на открытых свалка просачивающихся вод (табл. 8).

Отсюда следует, что складирование отходов не может являться удовлетворительным методом их утилизации, и необходимо использовать другие методы.

В настоящее время сжигается до 50 % всех отходах в развитых странах. Преимущества метода сжигания состоят в существенном уменьшении объема отходов и действенном разрушении горючих материалов, включая органических соединений. Остатки от сжигания - шлаки и зола - составляют лишь 10 % первоначального объема и 30 % от массы сжигаемых материалов. Но при неполном сгорании в окружающую среду могут попадать многочисленные вредные вещества (табл. 9 и 10). Для снижения эмиссии органических веществ необходимо использовать устройства для очистки дымов.

Пиролизом называют разложение химических соединений при высоких температурах в отсутствие кислорода, вследствие чего становится невозможным их горение. В табл. 11 показаны различия в процессах сжигания (термолиза) и пиролиза отходов на основе сравнения этих двух методов. Хотя пиролиз имеет много достоинств, он обладает и существенными недостатками: сточные воды, поступающие из установок для пиролиза, сильно загрязнены органическими веществами) фенолы, хлорированные углеводороды и др.), а из отвалов твердых остатков пиролиза (пиролизного кокса) под действием дождей происходит вымывание вредных веществ; в твердых продуктах пиролиза, кроме того, найдены высокие концентрации поликонденсированных и хлорированных углеводородов. В связи с этим пиролиз нельзя считать экологически безопасным методом переработки отходов.

Человек в процессе своей деятельности производит огромное количество химических веществ, которые негативно воздействуют на окружающую среду. Но в данный момент он не имеет такой технологии, которая бы делала бы деятельность человека абсолютно безотходной.

Заключение

Итак, мною были рассмотрены некоторые аспекты химического загрязнения окружающей среды. Это далеко не все аспекты этой огромной проблемы и только малая часть возможностей решения ее. Чтобы полностью не разрушить место своего обитания и обитания всех остальных форм жизни, человеку необходимо очень бережно относится к окружающей среде. А это значит необходим строгий контроль прямого и косвенного производства химических веществ, всестороннее изучение этой проблемы, объективная оценка влияния химических продуктов на окружающую среду, изыскание и применение методов минимизации вредного воздействия химических веществ на окружающую среду.

Список используемой литературы

1. Экологическая химия: Пер. с нем. / Под ред. Ф. Корте. - М.: Мир, 1996. - 396 с., ил.

2. Экологические проблемы: что происходит, кто виноват и что делать?: Учебное пособие / Под ред. Проф. В. И. Данилова - Даниляна. - М.: Изд-во МНЭПУ, 1997. - 332 с.

3. Небел Б. Наука об окружающей среде: Как устроен мир: В 2-х т. Т. 1,2. Пер. с англ.- М.: Мир, 1993. - с., ил.

4. Ревель П., Ревель Ч. Среда нашего обитания: В 4-х книгах. Кн. 2. Загрязнения воды и воздуха: Пер с англ. - М.: Мир, 1995. - с., ил.

Проблема химического загрязнения планеты – одна из глобальных и актуальных экологических проблем. Экологическая часть химии исследует воздействие веществ на окружающую среду (воздух, воду, твердую кору, живые организмы).
Рассмотрим некоторые из этих проблем:
Кислотные осадки
Парниковый эффект
Общее загрязнение атмосферы
Озоновая дыра
Радиоактивное загрязнение.

Парниковый эффект

Парниковый эффект – процесс в атмосфере, при котором падающий видимый свет пропускается, а инфракрасный — поглощается, что повышает температуру у поверхности Земли и наносит вред всей природе. Загрязнение – избыток углекислого газа.

Это понятие было впервые сформулировано еще в 1863г. Тидаллом. В 1896г. С. Аррениус показал, что углекислый газ повышает температуру атмосферы на 5 0 С. В 70-ые годы 20 века доказано, что и другие газы дают парниковый эффект: углекислый газ — 50-60%, метан — 20%, оксиды азота — 5%.

На поверхность Земли поступает поток видимых лучей, через парниковые газы они проходят не изменяясь, а при встрече с Землей их часть трансформируется в длинноволновые инфракрасные лучи. Эти лучи задерживаются парниковыми газами и тепло остается на Земле.

В 1890г. – средняя температура планеты 14,5 0 С, в 1980 — 15,2 0 С. Опасность в тенденции роста. По прогнозам 2030-50 г. еще вырастет на 1,5-4,5 0 С.

Последствия:

Отрицательные: таяние вечных снегов и подъем уровня океана на 1,5м. затопление наиболее урожайных территорий, неустойчивая погода, ускорение темпов вымирания животных и растений, таяние вечной мерзлоты, что приведет к разрушению зданий, построенных на сваях.

Положительные: теплые зимы в северных областях нашей страны, некоторые преимущества для ведения с/х.

Разрушение озонового слоя

Разрушение озонового слоя – процесс понижения количества озона в атмосфере на высоте примерно 25 км (в стратосфере). Там озон и кислород взаимно переходят друг в друга (3О2↔2О3) под действием ультрафиолетового излучения Солнца и не пропускают это излучение к поверхности Земли, что спасает весь живой мир от исчезновения. Образование «озоновых дыр» вызывается фреонами и нитрозными газами, которые поглощают УФ-излучение вместо озона и нарушают равновесие.

Кислотные осадки

Кислотные дожди – атмосферные осадки, которые содержат кислоты из-за поглощения облаками диоксида серы и оксидов азота. Источник загрязнения – промышленный выброс газов, двигатели сверхзвуковых самолетов. Это приводит к повреждению лиственных растений, коррозии металлов, закислению почв и воды.

Кислотность природных водоемов и атмосферных осадков в норме, если рН 5,6 (из-за растворенного в воде СО 2)

Кислотные осадки –любые осадки кислотность которых выше нормы. Впервые были зарегистрированы в Англии в 1907-1908г. Сейчас бывают осадки с рН 2,2-2,3.

Источники кислотных осадков: кислотные оксиды: SO 2 , NO 2

Механизм образования кислотных осадков: газы+ пары воды образуют растворы кислот с рН< 7

Соединение серы в атмосферу попадают:
а) естественным путем т.е. биологические процессы разрушения, действие анаэробных бактерий заболоченных мест, вулканическая деятельность.
б) антропогенным -59-60% от общего количества выбросов в атмосферу, переработка разных видов топлива, работа предприятий металлургии, цементные работы, производство серной кислоты и др.

2 H 2 S + 3O 2 = 2H 2 O + 2SO 2

Оксиды азота поступают в атмосферу:
а) естественным путем –грозой, или под действием почвенных бактерий;
б) антропогенным — из-за деятельности автотранспорта, теплоэнергетических установок, производства минеральных удобрений, азотной кислоты, нитросоединений, взрывных работ.

2NO + O 2 = 2NO 2

При растворении оксида азота +4 в воде образуются две кислоты — азотная и азотистая, при окислении оксида азота +4 и взаимодействии с водой образуется азотная кислота.

2NO 2 + H 2 O = HNO 3 +HNO 2

4NO 2 + 2H 2 O+O 2 = 4HNO 3

Общее загрязнение атмосферы

Кроме перечисленных оксидов азота и серы в атмосферу выбрасываются еще и другие газы.

Углерод образует два оксида: углекислый и угарный газ.

Угарный газ — яд. Он образуется при неполном сгорании топлива.

Основные поставщики вредных газов — автомобили.

ПДК СО — 9 -10 мкг/м 3

Существует много других видов загрязнения окружающей среды, например сточные воды с токсичными отходами, вещества с высокой стойкостью (пестициды, тяжелые металлы, полиэтилен и т. д.) промышленные дым и пыль, автомобильный транспорт, танкеры с нефтью.

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 объем 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 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 её повышенная кислотность, ведущая к распаду экосистемы. В целом все рассмотренные факторы, которым можно приписать загрязняющий эффект, оказывают заметное влияние на процессы, происходящие в биосфере.

Развитие промышленности и транспорта, увеличение населения, проникновение человека в космос, интенсификация сельского хозяйства (применение удобрений и средств защиты растений), развитие нефтеперерабатывающей промышленности, захоронение опасных химических веществ на дне морей и океанов, а также отходов атомных электростанций, испытания ядерного оружия - все это источники глобального и увеличивающегося загрязнения природной среды - земли, воды, воздуха.

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 окислы 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.

Основными вредными примесями 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 250млн.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 серосодержащего топлива или переработки сернистых руд. Часть соединений серы выделяется при горении органических остатков 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. Конченым продуктом реакции является аэрозоль или раствор серной кислоты в дождевой воде, который подкисляет почву, обостряет заболевания дыхательных путей человека. Выпадение аэрозоля серной кислоты из дымовых факелов химических предприятий отмечается при низкой облачности и высокой влажности воздуха. Листовые пластинки растений произрастающих на расстоянии менее 1 км от таких предприятий, обычно бывают густо усеяны мелкими некротическими пятнами, образовавшихся в местах оседания капель серной кислоты. 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 с другими соединениями серы. Основными источниками выброса являются предприятия по изготовлению искусственного волокна, сахара; коксохимические, нефтеперерабатывающие, а также нефтепромыслы. В атмосфере при взаимодействии с другими загрязнителями подвергаются медленному окислению до серного ангидрида.
• д) Окислы азота. Основными источниками выброса являются предприятия, производящие азотные удобрения, азотную кислоту, нитраты, анилиновые красители, нитросоединения, вискозный шелк, целлулоид. Количество окислов азота, поступающих в атмосферу составляет 20 млн т/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 кальция и натрия. 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 встречаются как примеси молекул 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 одну тонну чугуна выделяется кроме 2,7 кг сернистого газа и 4,5кг 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 - 5мкм. 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 выброса пыли, млн.т./год

Сжигание каменного угля 93,60

Выплавка чугуна 20,21

Выплавка меди (без очистки) 6,23

Выплавка цинка 0,18

Выплавка олова (без очистки) 0,004

Выплавка свинца 0,13

Производство цемента 53,37

Основными источниками искусственных аэрозольных загрязнений воздуха являются ТЭС, которые потребляют уголь высокой зольности, обогатительные фабрики, металлургические, цементные заводы. Аэрозольные частицы от этих источников загрязнения 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 2тыс. куб.м. условного оксида углерода и более 150 тонн пыли. Производство цемента и других строительных материалов также является источником загрязнения атмосферы пылью.

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 и 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 - расположение слоя более холодного воздуха под теплым, что препятствует воздушным массам и задерживает перенос примесей вверх. В результате вредные выбросы сосредотачиваются подслоем инверсии, содержание их у земли резко возрастает, что становится одной из причин образования ранее неизвестного в природе фотохимического тумана.

Фотохимический туман (смог) - 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 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.

Смоги - нередкое явление над Лондоном, Парижем, Лос-Анжелесом, 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.