Химическое загрязнение окружающей среды

| |бегство, мотивация /|( |

| |способность к |( |

| |обучению) | |

| |( |( |( |

| |( |Физиологические |Морфологические |

| |( |(потребление |изменения |

| |( |кислорода, |(изменения клеток |

| |( |осмотическая и |и тканей, |

| |( |ионная регуляция,|образование |

| |( |переваривание и |опухолей, |

| |( |экскреция пищи, |анатомические |

| | |фотосинтез, |изменения) |

| | |фиксация азота) |( |

|часы - | ( ( |

|недели |( |

| |(((((((((((((((((((((((((( |

| |( |

|сутки - | |

|месяцы |Изменение индивидуального жизненного цикла |

| |(эмбриональное развитие, скорость роста, репродукция, |

| |способность к регенерации) |

| |( |

|месяцы -| |

|годы |Популяционные изменения |

| |(снижение числа особей, изменения возрастной структуры, |

| |изменение генетического материала) |

| |( |

|месяцы -| |

|десятиле|Экологические последствия |

|тия |(динамические изменения биоценозов / экосистем, их |

| |структуры и функции) |

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

стр. 201).

3. “генотоксической инициации”,

4. “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 ЛД50 (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 ((1( 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:

Необходимо проектировать любое производство так, чтобы выбросы были

заведомо минимальны.

Необходимо строго соблюдать технологические режимы производства.

Необходима обязательная герметизация оборудования на производствах, где

присутствуют и получаются химические соединения (это касается не только

химической промышленности).

Необходимо внедрение непрерывных технологических процессов и замкнутого

круга производства, оборотного водопотребления.

Необходимо проводить меры по предотвращению аварий (например, планово-

профилактический ремонт оборудования).

Борьба с потерями при транспортировке (предотвращение аварий газо- и

нефтепроводов).

Борьба с эмиссией (выделением) промышленных газов в атмосферу.

Необходимо применение систем очистки сточных вод и борьбы с загрязнением.

Обязательная переработка и утилизация отходов, вторичное использование

отходов.

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 “Cloaca maxima” - 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 ((1( стр. 153).

|1 |Нейтрализация |

|2 |Флокуляция (объединение коллоидных частиц в рыхлые хлопьевидные |

| |агрегаты) и осаждение |

|3 |Умягчение сточных вод |

|4 |Очистка скребками и перегонка |

|5 |Адсорбция, ионный обмен, экстракция |

|6 |Обратный осмос и ультрафильтрация |

|7 |Удаление аммиака |

| |биологические методы (нитрификация) |

| |физико-химические методы (очистка, ионный обмен, обратный осмос, |

| |отгонка с паром) |

|8 |Окислительная очистка сточных вод |

| |сжигание |

| |влажное окисление |

| |H2O2 / Fe2+ (реагент Фентона) |

| |O3 (озонирование) |

Таблица 7. Предельные значения концентрации загрязняющих веществ в

сточных водах нефтеперегонных заводов, направляемых на биологическую

очистку ((1( стр.144).

|Вещества и параметры |Предельные значения |

|Масла и жиры |( 75 мг / л |

|Сульфиды |( 200 мг / л |

|Осаждаемые вещества |( 125 мг / л |

|Тяжелые металлы (например, Ni, |Менее предела токсичности для |

|Cr) |организмов |

|pH |5 -9 |

|Температура |( 36 оС |

Таблица 8. Усредненные характеристики просачивающихся вод из хранилищ

(свалок) городского бытового мусора (через 6-8 лет после закладки на

хранение) ((1( стр.165).

|Значение pH |6,5 - 9,0 |

|Сухой остаток |20000 мл / л |

|Нерастворимые вещества |2000 мг / л |

|Электрическая проводимость (20 оС) |20000 мкСм / см|

|Неорганические компоненты | |

|Соединения щелочных и щелочноземельных металлов (в |8000 мг / л |

|расчете на металл) | |

|Соединения тяжелых металлов (в расчете на металл) |10 мг / л |

|Соединения железа (общее Fe) |1000 мг / л |

|NH4 |1000 мг / л |

|SO2- |1500 мг / л |

|HCO3 |10000 мг / л |

|Органические компоненты | |

|БПК (биохимическое потребление кислорода за 5 |4000 мг / л |

|суток) | |

|ХПК (химическое потребление кислорода) |6000 мг / л |

|Фенол |50 мг / л |

|Детергент |50 мг / л |

|Вещества, экстрагируемые метиленхлоридом |600 мг / л |

|Органические кислоты отгоняемые водяным паром (в |1000 мг / л |

|расчете на уксусную кислоту) | |

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:

Снижение количества отходов уже в процессе производства продукции.

Уменьшение отходов за счет их сортировки при сборе.

Широкое вторичное использование материалов, полученных из отходов.

Удаление остающихся после переработки отходов с минимально возможным

риском для окружающей среды и здоровья человека.

Виды утилизации отходов:

складирование;

сжигание;

компостирование (неприменим для отходов, содержащих токсичные вещества);

пиролиз.

Таблица 9. Эмиссия вредных веществ из установок сжигания мусора (мг /

л) ((1( стр.158).

|Вредные вещества |Содержание в неочищенных дымовых |

| |газах |

|HCl |400...1150 |

|HF |2...20 |

|SO2 |200...800 |

|NOх |150...400 |

|CO |20...600 |

|Органические вещества |300...500 |

|Пыль |800...15000 |

Таблица 10. Среднее содержание металлов в пылеобразных частицах дыма

мусоросжигательной печи (10 проб, среднее содержание пыли в отходящих

топочных газах 88 мг / м3 ) ((1( стр.159).

|Состав пыли |Концентрация, |Состав пыли |Концентрация, |

| |мг / м3 | |мг / м3 |

|Алюминий |12,056 |Олово |0,167 |

|Цинк |3,080 |Кадмий |0,071 |

|Свинец |1,760 |Хром |0,044 |

|Медь |0,185 |Ртуть |0,001 |

Таблица 11. Различия между термолизом и пиролизом органических

отходов ((1( стр.171).

|Сжигание отходов |Пиролиз отходов |

|Обязательна высокая температура |Достаточно относительно небольшая|

| |температура (450 оС) |

|Необходим избыток воздуха (соотв.|Отсутствие кислорода (соотв. |

|кислорода) |воздуха) |

|Поступление тепла непосредственно|Поступление тепла большей частью |

|за счет выделяющейся теплоты |через теплообменники |

|реакции | |

|Окислительные условия, окисляются|Восстановительные условия, |

|металлы |металлы не окисляются |

|Основные продукты реакции: CO2, |Основные продукты реакции: Н2, |

|H2O, зола, шлаки |СnНm, СО, твердые углеродные |

| |остатки |

|Газообразные вредные вещества: |Газообразные вредные вещества: |

|SO2, SO3 , NOx, HCl, HF, тяжелые|H2S, HCN, NH3, HCl, HF, фенолы, |

|металлы, пыль |смолы, Hg, пыль |

|Большие объемы газа (доля |Малые объемы газов |

|воздуха) | |

|Зола спекается в шлак, уход влаги|Отсутствие процессов сплавления и|

| |спекания, уход влаги |

|Предварительное измельчение и |Предварительное измельчение и |

|равномерность дробления не |равномерность дробления |

|являются необходимыми, но |необходимы |

|благоприятны | |

|Жидкие и пастообразные отходы, |Жидкие и пастообразные отходы в |

|как правило, не подлежат |принципе обрабатываются |

|обработке | |

|Экономичность производства |Экономичность производства, |

|достигается при числе жителей |вероятно, обеспечивается при |

|около 1 млн |числе жителей около миллиона |

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.

1. 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.

1. Небел Б. Наука об окружающей среде: Как устроен мир: В 2-х т. Т. 1,2.

Пер. с англ.- М.: Мир, 1993. - с., ил.

1. 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.

Страницы: 1, 2