Химическое загрязнение среды промышленностью

сывали промышленные стоки с техногенной ртутью.

Органическое загрязнение.

Среди вносимых в океан с суши растворимых веществ, большое

значение для обитателей водной среды имеют не только мине-

ральные, биогенные элемнты, но Далее

и органические остатки. Вынос

в океан органического вещества оценивается в 300 - 380

млн.т./год. Сточные воды, содержащие суспензии органического

происхождения или растворенное органическое вещество, пагуб-

новлияютна состояние водоемов. Осаждаясь, суспензии заливают

дно и задерживают развитие или полностью прекращают жизнедея-

тельность данных микроорганизмов, участвующих в процессесамо-

очищения вод. При гниении данных осадков могут образовываться

вредные соединения и отравляющие вещества, такие как серово-

дород, которые привогдят к загрязнению всей воды в реке. На-

личие суспензий затрудняют также проникновение света в глубь

воды и замедляет процессы фотосинтеза. Одним из основных са-

нитарных требований, предъявляемых к качеству воды, является

содержание в ней необходимого количества кислорода. Вредное

действие оказывают все загрязнения, которые так или иначе со-

действуют снижению содержания кислорода в воде. Поверхностно-

активные вещества - жиры, масла, смазочные материалы - обра-

зуют на поверхности воды пленку, которая препятствует газооб-

мену между водой и атмосферой, что снижает степень насыщен-

ности воды кислородом. Значительный объем органических ве-

ществ, большинство из которых не свойственно природным водам,

сбрасывается в реки вместе с промышленными и бытовыми стока-

ми. Нарастающее загрязнение водоемов и водостоков наблюдается

во всех промышленных странах. Информация о содержании некото-

рых органических веществ в промышленных сточных водах предос-

тавлена ниже:

ЗАГРЯЗНЯЮЩИЕ ВЕЩЕСТВА КОЛИЧЕСТВО В МИРОВОМ СТОКЕ

МЛН.Т./ГОД

1. Нефтепродукты 26,563

2. Фенолы 0,460

3. Отходы производств

синтетических волокон 5,500

4. Растительные органические остатки 0,170

5. Всего 33,273

В связи с быстрыми темпами урбанизации и несколько замед-

ленным строительством очистных сооружений или их неудовлетво-

рительной эксплуатацией водные бассейны и почва загрязняются

бытовыми отходами. Особенно ощутимо загрязнение в водоемах с

замедленным течением или непроточных (водохранилища, озера).

Разлагаясь в водной среде, органические отходы могут стать

средой для патогенных организмов. Вода, загрязненная органи-

ческими отходами, становится практически непригодной для

питья и других надобностей. Бытовые отходы опасны не только

тем, что являются источником некоторых болезней человека

(брюшной тиф, дизентерия, холера), но и тем, что требуют для

своего разложения много кислорода. Если бытовые сточные воды

поступают в водоем в очень больших количествах, то содержание

растворимого кислорода может понизится ниже уровня, необходи-

мого для жизни морских и пресноводных организмов.

4. Проблема загрязнения Мирового океана

(на примере ряда органических соединений)

Нефть и нефтепродукты

Нефть представляет собой вязкую маслянистую жидкость,

имеющую темно-коричневый цвет и обладающую слабой флуорис-

ценцией. Нефть состоит преимущественно из насыщенных алифв-

тических и гидроароматических углеводородов. Основные компо-

ненты нефти - углеводороды (до 98%) - подразделяются на 4

класса:

а) Парафины (алкены). - (до 90% от общего состава) - устой-

чивые вещества, молекулы которых выражены прямой и разветв-

ленной цепью атомов углерода. Легкие парафины обладают макси-

мальной летучестью и растворимостью в воде.

б) Циклопарафины. - ( 30 - 60% от общего состава) насыщен-

ные циклические соединения с 5-6 атомами углерода в кольце.

Кроме циклопентана и циклогексана в нефти встречаются бицик-

лические и полициклические соединения этой группы. Эти соеди-

нения очень устойчивы и плохо поддаются биоразложению.

в) Ароматические углеводороды. - (20 - 40% от общего сос-

тава) - ненасыщенные циклические соединения ряда бензола, со-

держащие в кольце на 6 атомов углерода меньше, чем циклопара-

фины. В нефти присутствуют летучие соединения с молекулой в

виде одинарного кольца (бензол, толуол, ксилол), затем бицик-

лические (нафталин), полуциклические (пирен).

г) Олефины (алкены). - (до 10% от общего состава) - нена-

сыщенные нециклические соединения с одним или двумя атомами

водорода у каждого атома углерода в молекуле, имеющей прямую

или разветвленную цепь.

Нефть и нефтепродукты являются наиболее распространенными

загрязняющими веществами в Мировом океане. К началу 80-ых го-

дов в океан ежегодно поступало около 6 млн.т. нефти, что сос-

тавляло 0,23% мировой добычи. Наибольшие потери нефти связаны

с ее транспортировкой из районов добычи. Аварийные ситуации,

слив за борт танкерами промывочных и балластных вод, - все

это обуславливает присутствие постоянных полей загрязнения на

трассах морских путей. В период за 1962-79 годы в результате

аварий в морскую среду поступило около 2 млн. т. нефти. За

последние 30 лет, начиная с 1964 года, пробурено около 2000

скважин в Мировом океане, из них только в Северном море 1000

и 350 промышленных скважин оборудовано. Из-за незначительных

утечек ежегодно теряется 0,1 млн.т. нефти. Большие массы неф-

ти поступают в моря по рекам, с бытовыми и ливневыми стоками.

Объем загрязнений из этого источника составляет 2,0

млн.т./год. Со стоками промышленности ежегодно попадает 0,5

млн.т. нефти. Попадая в морскую среду, нефть сначала растека-

ется в виде пленки, образуя слои различной мощности. По цвету

пленки можно определить ее толщину:

ВНЕШНИЙ ВИД ТОЛЩИНА,МКМ КОЛИЧЕСТВО НЕФТИ,

Л./КВ.КМ.

1. Едва заметна 0,038 44

2. Серебристый отблеск 0,076 88

3. Следы окраски 0,152 176

4. Ярко окрашенные разводы 0,305 352

5. Тускло окрашенные 1,016 1170

6. Темно окрашенные 2,032 2310

Нефтяная пленка изменяет состав спектра и интенсивность

проникновения в воду света. Пропускание света тонкими пленка-

ми сырой нефти составляет 1-10% (280 нм), 60-70% (400нм).

Пленка толщиной 30-40 мкм полностью полностью поглощает инф-

ракрасное излучение. Смешиваясь с водой, нефть образует

эмульсию двух типов: прямую "нефть в воде" и обратную "вода в

нефти". Прямые эмульсии, составленные капельками нефти диа-

метром до 0,5 мкм, менее устойчивы и характерны для нефтей,

содержащих поверхностно-активные вещества. При удалении лету-

чих фракций, нефть образует вязкие обратные эмульсии, которые

могут сохраняться на поверхности, переноситься течением, выб-

расываться на берег и оседать на дно.

Пестициды

Пестициды составляют группу искусственно созданных ве-

ществ, используемых для борьбы с вредителями и болезнями рас-

тений. Пестициды делятся на следующие группы: инсектициды -

для борьбы с вредными насекомыми, фунгициды и бактерициды -

для борьбы с бактериальными болезнями растений, гербициды -

против сорных растений. Установлено, что пестициды уничтожая

вредителей, наносят вред многим полезным организмам и подры-

вают здоровье биоценозов. В сельском хозяйстве давно уже сто-

ит проблема перехода от химических (загрязняющих среду) к би-

ологическим (экологически чистым) методам борьбы с вредителя-

ми. В настоящее время более 5 млн.т. пестицидов поступает на

мировой рынок. Около 1,5 млн.т. этих веществ уже вошло в сос-

тав наземных и морских экосистем золовым и водным путем. Про-

мышленное производство пестицидов сопровождается появлением

большого количества побочных продуктов, загрязняющих сточные

воды. В водной среде чаще других встречаются представители

инсектицидов, фунгецидов и гербицидов. Синтезированные инсек-

тициды делятся на три основных группы: хлороорганические,

фосфороорганические и карбонаты. Хлороорганические инсектици-

ды получают путем хлороирования ароматических и гетероцикли-

ческих жидких углеводородов. К ним относятся ДДТ и его произ-

водные, в молекулах которых устойчивость алифатических и аро-

матических групп в совместном присутствии возрастает, всевоз-

можные хлорированные производные хлородиена (элдрин). Эти ве-

щества имеют период полураспада до нескольких десятков лет и

очень устойчивы к биодеградации. В водной среде часто встре-

чаются полихлорбифенилы - производные ДДТ без алифатической

части, насчитывающие 210 гомологов и изомеров. За последние

40 лет использовано более 1,2 млн.т. полихлорбифенилов в про-

изводстве пластмасс, красителей, трансформаторов, конденсато-

ров. Полихлорбифенилы (ПХБ) попадают в окружающую среду в ре-

зультате сбросов промышленных сточных вод и сжигания твердых

отходах на свалках. Последний источник поставляет ПБХ в ат-

мосферу, откуда они с атмосферными осадками выпадают во все

районах Земнего шара. Так в пробах снега, взятых в Антаркти-

де, содержание ПБХ составило 0,03 - 1,2 кг./л.

Синтетические поверхностно-активные вещества.

Детергенты (СПАВ) относятся к обширной группе веществ, по-

нижающих поверхностное натяжение воды. Они входят в состав

синтетических моющих средств (СМС), широко применяемых в быту

и промышленности. Вместе со сточными водами СПАВ попадают в

материковые воды и морскую среду. СМС содержат полифосфаты

натрия, в которых растворкны детергенты, а также ряд добавоч-

ных ингредиентов, токсичных для водных организмов: ароматизи-

рующие вещества, отбеливающие реагенты (персульфаты, пербора-

ты), кальцинированная сода, карбоксиметилцеллюлоза, силикаты

натрия. В зависимости от природы и структуры гидрофильной

части молекулы СПАВ делятся на анионоактивные, катионоактив-

ные, амфотерные и неионогенные. Последние не образуют ионов в

воде. Наиболее распространенными среди СПАВ являются анионо-

активные вещества. На их долю приходится более 50% всех про-

изводимых в мире СПАВ. Присутствие СПАВ в сточных водах про-

мышленнрсти связано с использованием их в таких процессах,

как флотационное обогащение руд, разделение продуктовхимичес-

ких технологий, получение полимеров, улучшение условий буре-

ния нефтяных и газовых скважин, борьба с коррозией оборудова-

ния. В сельском хозяйстве СПАВ применяется в составе пестици-

дов.

Соединения с канцерогенными свойствами.

Канцерогенные вещества - это химически однородные соедине-

ния, проявляющие трансформирующую активность и способность

вызывать канцерогенные, тератогенные (нарушение процессов

эмбрионального развития) или мутагенные изменения в организ-

мах. В зависимости от условий воздействия они могут приводить

к ингибированию роста, ускорению старения, нарушению индиви-

дуального развития и изменению генофонда организмов. К ве-

ществам, обладающим канцерогенными свойствами, относятся хло-

рированные алифатические углеводороды, винилхлорид, и особен-

но, полициклические ароматические углеводороды (ПАУ). Макси-

мальное количество ПАУ в современных данных осадках Мирового

океана (более 100 мкг/км массы сухого вещества) обнаружено в

тентонически активных зонах, подверженным глубинному терми-

ческому воздействию. Основные антропогенные источники ПАУ в

окружающей среде - это пиролиз органических веществ при сжи-

гании различных материалов, древесины и топлива.

Тяжелые металлы.

Тяжелые металлы (ртуть, свинец, кадмий,цинк, медь, мышь-

як,) относятся к числу распространенных и весьма токсичных

загрязняющих веществ. Они широко применяются в различных про-

мышленных производствах, поэтому,несмотря на очистные мероп-

риятия, содержание соединения тяжелых металлов в промышленных

сточных водах довольно высокое. Большие массы этих соединений

поступают в океан через атмосферу. Для морских биоценозов на-

иболее опасны ртуть, свинец и кадмий. Ртуть переносится в

океан с материковым стоком и через атмосферу. При выветрива-

нии осадочных и изверженных пород ежегодно выделяется 3,5

тыс.т. ртути. В составе атмосферной пыли содержится около 12

тыс.т. ртути, причем значительная часть - антропогенного про-

ихождения. Около половины годового промышленного производства

этого металла (910 тыс.т./год) различными путями попадает в

океан. В районах, загрязняемых промышленными водами, концент-

рация ртути в растворе и взвесях сильно повышается. При этом

некоторые бактерии переводят хлориды в высокотоксичную ме-

тилртуть. Заражение морепродуктов неоднократно приводило к

ртутному отравлению прибрежного населения. К 1977 году насчи-

тывалось 2800 жертв болезни Миномата, причиной которой послу-

жили отходы предприятий по производству хлорвинила и ацеталь-

дегида, на которых в качестве катализатора использовалась

хлористая ртуть. Недостаточно очищенные сточные воды предрия-

тий поступали в залив Минамата. Свиней - типичный рассеянный

элемент, содержащийся во всех компонентах окружающей среды: в

горных породах,почвах, природных водах, атмосфере, живых ор-

ганизмах. Наконец, свиней активно рассеивается в окружающую

среду в процессе хозяйственной деятельности человека. Это

выбросы с промышленными и бытовыми стоками, с дымом и пылью

промышленных предприятий, с выхлопными газами двигателей

внутреннего сгорания. Миграционный поток свинца с континента

в океан идет не только с речными стоками, но и через атмосфе-

ру. С континентальной пылью океан получает (20-30)*10^3 т.

свинца в год.

Сброс отходов в море с целю захоронения

(дампинг).

Многие страны, имеющие выход к морю, производят морское

захоронение различных материалов и веществ, в частности грун-

та, вынутого при дноуглубительных работах, бурового шлака,

отходов промышленности, строительного мусора, твердых отхо-

дов, взрывчатых и химических веществ, радиоактивных отходов.

Объем захоронений составил около 10% от всей массы загрязняю-

щих веществ, поступающих в Мировой океан. Основанием для дам-

пинга в море служит возможность морской среды к переработке

большого количества органических и неорганических веществ без

особого ущерба воды. Однако эта способность не беспредельна.

Поэтому дампинг рассматривается как вынужденная мера, времен-

ная дань общества несовершенству технологии. В шлаках промыш-

ленных производств присутствуют разнообразные органические

вещества и соединения тяжелых металлов. Бытовой мусор в сред-

нем содержит (на массу сухого вещества) 32-40% органических

веществ; 0,56% азота; 0,44% фосфора; 0,155% цинка; 0,085%

свинца; 0,001% ртути; 0,001% кадмия. Во время сброса прохож-

дении материала сквозь столб воды, часть загрязняющих веществ

переходит в раствор, изменяя качество воды, другая сорбирует-

ся частицами взвеси и переходит в донные отложения. Одновре-

менно повышаеся мутность воды. Наличие органических веществ

чпсто приводит к быстрому расходованию кислорода в воде и не

едко к его полному исчезновению, растворению взвесей, накоп-

лению металлов в растворенной форме, появлению сероводорода.

Присутствие бльшого количества органических веществ создает в

грунтах устойчивую восстановительную среду, в которой возни-

кает особый тип иловых вод, содержащих сероводород, аммиак,

ионы металлов. Воздействию сбрасываемых материалов в разной

степени подвергаются организмы бентоса и др. В случае образо-

вания поверхностных пленок, содержащих нефтяные углеводороды

и СПАВ, нарушается газообмен награнице воздух - вода. Загряз-

няющие вещества, поступающие в раствор, могут аккумулировать-

ся в тканях и органах гидробиантов и оказывать токсическое

воздействие на них. Сброс материалов дампинга на дно и дли-

тельная повышенная мутность приданной воды приводит к гибели

от удушья малоподвижные формы бентоса. У выживших рыб, мол-

люсков и ракообразных сокращается скорость роста за счет

ухудшения условий питания и дыхания. Нередко изменяется видо-

вой состав данного сообщества. Прм организации системы конт-

роля за сбросами отходов в море решающее значение имеет опре-

деление районов дампинга, определение динамики загрязнения

морской воды и донных отложений. Для выявления возможных объ-

емов сброса в море необходимо проводить расчеты всех загряз-

няющих веществ в составе материального сброса.

Тепловое загрязнение.

Тепловое загрязнение поверхности водоемрв и прибрежных

морских акваторий возникает в результате сброса нагретых

сточных вод электростанциями и некоторыми промышленными про-

изводствами. Сброс нагретых вод во многих случаях обуславли-

вает повышение температуры воды в водоемах на 6-8 градусов

Цельсия. Площадь пятен нагретых вод в прибрежных районах мо-

жет достигать 30 кв.км. Более устойчивая температурная стра-

тификация препятствует водообмену поверхностным и донным сло-

ем. Растворимость кислорода уменьшается, а потребление его

возрастает, поскольку с ростом теипературы усиливается актив-

ность аэробных бактерий, разлагающих органическое вещество.

Усиливается видовое разнообразие фитопланктона и всей флоры

водорослей.

На основании обобщения материала можно сделать вывод, что

эффекты антропогенного воздействия на водную среду проявляют-

ся на индивидуальном и популяционно-биоценотическом уровнях,

и длительное действие загрязняющих веществ приводит к упроще-

нию экосистемы.

5. Загрязнение почвы.

Почвенный покров Земли представляет собой важнейший компо-

нент биосферы Земли. Именно почвенная оболочка определяет

многие процессы, происходящие в биосфере.

Важнейшее значение почв состоит в аккумулировании органи-

ческого вещества, различных химических элементов, а также

энергии. Почвенный покров выполняет функции биологического

поглотителя, разрушителя и нейтрализатора различных загрязне-

ний. Если это звено биосферы будет разрушено, то сложившееся

функционирование биосферы необратимо нарушится. Именно поэто-

му чрезвычайно важно изучение глобального биохимического зна-

чения почвенного покрова, его современного состояния и изме-

нения под влиянием антропогенной деятельности. Одним из видов

антропогенного воздействия является загрязнение пестицидами.

Пестициды как загрязняющий фактор.

Открытие пестицидов - химических средств защиты растений и

животных от различных вредителей и болезней - одно из важ-

нейших достижений современной науки. Сегодня в мире на 1

га. наносится 300 кг. химических средств. Однако в результате

длительного применения пестицидов в сельском хозяйствем меди-

цине (борьба с переносчиками болезней) почти повсеместно от-

личается снижение из эффективности вследствие развития резис-

тентных рас вредителей и распространению "новых" вредных ор-

ганизмов, естественные враги и конкуренты которых были унич-

тожены пестицидами. В то же время действие пестицидов стало

проявляться в глобальных масштабах. Из громадного количества

насекомых вредными являются лишь 0,3% или 5 тыс. видов. У

250-ти видов обнаружена резистентность к пестицидам. Это усу-

губляется явлением перекрёстной резистенции, заключающейся в

том, что повышенная устойчивость к действию одного препарата

сопровождается устойчивостью к соединениям других классов. С

общебиологических позиций резистентность можно рассматривать

как смену популяций в результате перехода от чувствительного

штамма к устойчивому штамму того же вида вследствие отбора,

вызванного пестицидами. Это явление связано с генетическими,

физиологическими и биохимическими перестройками организмов.

Неумеренное применение пестицидов (гербицидов, инсектицидов,

дефолиантов) негативно влияет на качество почвы. В связи с

этим усиленно изучается судьба пестицидов в почвах и возмож-

ности и возможности их обезвреживать химическими и биологи-

ческими способами. Очень важно создавать и применять только

препараты с небольшой продолжительностью жизни, измеряемой

неделями или месяцами. В этом деле уже достигнуты определен-

ные успехи и внедряются препараты с большой скоростью дест-

рукции, однако проблема в целом ещё не решена.

Кислые атмосферные выпады на сушу.

Одна из острейших глобальных проблем современности и обоз-

римого будущего - это проблема возрастающей кислотности ат-

мосферных осадков и почвенного покрова. Районы кислых почв не

знают засух, но их естественное плодородие понижено и неус-

тойчиво; они быстро истощаются и урожаи на них низкие. Кис-

лотные дожди вызывают не только подкисление поверхностных вод

и верхних горизонтов почв. Кислотность с нисходящими потоками

воды распространяется на весь почвенный профиль и вызывает

значительное подкисление грунтовых вод. Кислотные дожди воз-

никают в результате хозяйственной деятельности человека, соп-

ровождающейся эмиссией колоссальных количеств оксилов серы,

азота, углерода. Эти оксилы, поступая в атмосферу переносятся

на большие расстояния, взаимодействуют с водой и превращаются

в растворы смеси сернистой, серной, азотистой, азотной и

угольной кислот, которые выпадают в виде "кислых дождей" на

сушу, взаимодействуя с растениями, почвами, водами. Главными

источниками в атмосфере является сжигание сланцев, нефти, уг-

лей, газа в индустрии, в сельском хозяйстве, в быту. Хозяйс-

твенная деятельность человека почти вдвое увеличила поступле-

ние в атмосферу оксилов серы, азота, сероводорода и оксида

углерода. Естественно, что это сказалось на повышении кислот-

ности атмосферных осадков, наземных и грунтовых вод. Для ре-

шения этой проблемы необходимо увеличить объём систематичес-

ких представительных измерений соединений загрязняющих атмос-

феру веществ на больших территориях.

6. Заключение

Охрана природы - задача нашего века, проблема, ставшая со-

циальной. Снова и снова мы слышим об опасности, грозящей ок-

ружающей среде, но до сих пор многие из нас считают их непри-

ятным, но неизбежным порождением цивилизации и полагают, что

мы ещё успеем справится со всеми выявившимися затруднениями.

Однакр воздействие человека на окружающую среду приняло угро-

жающие масштабы. Чтобы в корне улучшить положение, понадобят-

ся целенаправленные и продуманные действия. Ответственная и

действенная политика по отношению к окружающей среде будет

возможна лишь в том случае, если мы накопим надёжные данные о

современном состоянии среды, обоснованные знания о взаимо-

действии важных экологических факторов, если разработает но-

вые методы уменьшения и предотвращения вреда, наносимого При-

роде Человеком.

Страницы: 1, 2