Антропогенное загрязнение химическими веществами

Антропогенное загрязнение химическими веществами

Все права на распростанение данного реферата принадлежат Абдрахманову

Руслану (k-aleks@cityline.ru)- помогу качественно

набрать, распечатать Ваш текст, подыщу нужный Вам, авторский, реферат, тел

(095)503-8753, Руслан, вечер.

Международный Независимый Эколого - Политологический Университет

Реферат по экологии.

Проблема антропогенного загрязнения окружающей среды химическими

веществами (некоторые аспекты экотоксикологии).

Студентки отделения

социальной психологии

группы СП - 101

Амигут Александры

Москва 1997 г.

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” ((2( 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; The Word…, 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 ((2( 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

Таблица 1. Обзор опубликованных данных о токсичности химической

продукции для человека ((1(, с.180).

|Объем |Промышленные химические |Добавки|Лекарств|Космет|Пестицид|

|имеющейся |продукты с объемом |к |а |ически|ы, |

|информации |производства (500 |продукт|физиол. |е |инертные|

| |т/год((500 т/год( Объем |ам |активног|состав|добавки |

| |неизв |питания|о в-ва |ляющие| |

|Полная, % |0 |0 |0 |5 |18 |2 |10 |

|Неполная, % |11 |12 |10 |14 |18 |14 |24 |

|Мало |11 |12 |8 |1 |3 |10 |2 |

|информации, | | | | | | | |

|% | | | | | | | |

|Очень мало |0 |0 |0 |34 |36 |18 |26 |

|информации, | | | | | | | |

|% | | | | | | | |

|Никакой |78 |76 |82 |46 |25 |56 |38 |

|информации, | | | | | | | |

|% | | | | | | | |

| |100 |100 |100 |100 |100 |100 |100 |

|Количество |12860 |13911 |21752 |8627 |1815 |3410 |3350 |

|исследований| | | | | | | |

|химических | | | | | | | |

|продуктов | | | | | | | |

воздействий веществ может быть реализовано только после того, как будет

получена полная информация об экспозиции (действующей дозе) каждого

химического вещества.

Источники химического загрязнения

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).

| |SO2 |NOx (NO2) |Co |Пыль |Летучие |

| | | | | |органически|

| | | | | |е |

| | | | | |соединения |

|Отрасль |1996 |1998 |1996 |1998 |1996 |1998 |1996 |1998 |1996 |1998 |

|(сектор | | | | | | | | | | |

|народного | | | | | | | | | | |

|хозяйства) | | | | | | | | | | |

|Всего |100 |100 |100 |100 |100 |100 |100 |100 |100 |100 |

|Процессы |4,3 |7,9 |0,8 |0,4 |11,9 |15,0 |57,7 |59,1 |4,6 |7,0 |

|Потребление |95,7 |92,1 |99,2 |99,6 |88,1 |85,0 |42,3 |40,9 |56,4 |60,4 |

|энергии | | | | | | | | | | |

|транспорт, |1,8 |3,3 |8,3 |10,6 |3,2 |3,4 |3,1 |2,7 |3,0 |3,9 |

|кроме | | | | | | | | | | |

|городскогоа) | | | | | | | | | | |

|городской |2,8 |7,5 |52,4 |64,0 |70,7 |63,6 |10,3 |12,9 |48,5 |49,9 |

|транспорт | | | | | | | | | | |

|домашнее |5,8 |9,6 |3,1 |3,5 |9,0 |10,5 |6,7 |6,1 |3,0 |3,7 |

|хозяйство | | | | | | | | | | |

|малые |4,4 |6,4 |1,7 |,1,8 |1,5 |2,0 |1,6 |1,3 |0,5 |0,7 |

|потребителиб) | | | | | | | | | | |

|перерабатывающ|12,6 |14,7 |7,1 |7,0 |2,9 |4,3 |4,1 |4,6 |0,8 |1,1 |

|ие предприятия| | | | | | | | | | |

|и рудникив) | | | | | | | | | | |

|остальные |5,7 |14,5 |2,0 |2,1 |0,3 |0,5 |0,9 |1,3 |0,1 |0,3 |

|перерабатывающ| | | | | | | | | | |

|ие | | | | | | | | | | |

|отраслив),г) | | | | | | | | | | |

|электро- и |62,6 |36,1 |24,6 |10,6 |0,5 |0,7 |15,6 |12,0 |0,5 |0,8 |

|теплостанциид)| | | | | | | | | | |

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.

Энергетические объекты - источники самых больших объемов химического

загрязнения

Из табл. 2 ((1( 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).

| |Выбросы |

|Топливо |Частицы |СО |NOx |SO2 |Углеводоро|

| | | | | |ды |

|Уголь |3000 |2000 |27000 |110000 |400 |

|Нефть |1200 |700 |25000 |37000 |470 |

|Природный |500 |- |20000 |20,4 |34 |

|газ | | | | | |

хозяйственная деятельность. Вследствие сжигания ископаемого топлива в целях

получения энергии в атмосферу сейчас идет мощный поток восстановительных

газов. В табл. 3 ((2( 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 ((2( 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.

| |Углекислый |Метан |Хлорфторуглерод|Оксид азота|

| |газ | |ы | |

| | | |СС -11( СС - 12| |

|Единицы |частей на |Частей на |частей на трлн.|Частей на |

|концентрации|млн. |млн. | |млрд. |

|Доиндустриал| | | | |

|ьный период |280 |0,8 |0 ( 0 |288 |

|(1756-1800 | | | | |

|гг.) | | | | |

| | | | | |

|1990 г. |353 |1,72 |280 ( 484 |310 |

|Современная | | | | |

|скорость |1,8 (0,5 %) |0,015 (0,9 |9,5 (4%)(17 |0,8 (0,25 |

|роста | |%) |(4%) |%) |

|концентрации| | | | |

|Время жизни | | | | |

|в атмосфере |50 - 200 |10 |65 ( |150 |

| | | |130 | |

числе парниковых газов (табл. 4, см. (2(, 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.

Транспорт как источник химического загрязнения

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 ((2( стр. 41). Сжигание автотранспортом

ископаемого топлива повышает концентрации CO( NOx( CO2( 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 CO2( 0,9 т CO( 0,25 т NOx и 80 кг

углеводородов.

Химическая ромышленность как источник загрязнения

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 ((1(, 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 ((1( 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 Са2+ 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 ((1( стр.

194).

|Инициаторы |Промоторы |

|Химические |Биологические |Химические |Биологические |

|соединения |свойства |соединения |свойства |

|ПАУ |Канцерогенный |Кротоновое масло|Сам по себе не |

|(поликонденсирова| | |канцерогенный |

|нные | | | |

|ароматические | | | |

|углеводороды), | | | |

|нитрозоамины | | | |

|N-нитрозо-N-нитро|Эксопозиция |Фенобарбитал |Действие |

|-N-метилгуанидин |перед | |проявляется |

| |воздействием | |после появления |

| |промотора | |инициатора |

|Диметилнитрозамин|Достаточно |ДДТ, ПХБФ |Необходимо |

| |однократного |ТХДД |длительное |

|Диэтилнитрозамин |введения |(тетрахлордибенз|воздействие |

| | |одиоксин) | |

|N-нитрозо-N-метил|Влияние |Хлороформ |Вначале действие|

|мочевина |необратимо и | |обратимо и не |

| |аддитивно | |аддитивно |

|Уретан |Не существует |Сахарин (под |Пороговая |

| |пороговой |вопросом) |концентрация, |

| |концентрации | |вероятно зависит|

| | | |от времени |

| | | |воздействия дозы|

|1,2-Диметилгидраз|Мутагенное |Цикламат |Мутагенное |

|ин |действие | |действие |

| | | |отсутствует |

| | |

|Время |Введение вещества |

| |( |

| |Порог воздействия |

|немедлен|( |( |

|но - |Нарушения поведения |Биохимические реакции |

|нескольк|(неврологические и |(ферментная и метаболическая |

|о суток |эндокринные, |активность, синтез аминокислот и |

| |химотаксис, |стероидных гормонов, мембранные |

| |фотогеотаксис, |изменения, мутации ДНК) |

| |равновесие / |( |

| |ориентировка, |((((((((((((( |

Страницы: 1, 2