Химическое загрязнение среды промышлененостью

заливают дно и задерживают развитие или полностью прекращают

жизнедеятельность данных микроорганизмов, участвующих в

процессесамоочищения вод. При гниении данных осадков могут образовываться

вредные соединения и отравляющие вещества, такие как сероводород, которые

привогдят к загрязнению всей воды в реке. Наличие суспензий затрудняют

также проникновение света в глубь воды и замедляет процессы фотосинтеза.

Одним из основных санитарных требований, предъявляемых к качеству воды,

является содержание в ней необходимого количества кислорода. Вредное

действие оказывают все загрязнения, которые так или иначе содействуют

снижению содержания кислорода в воде. Поверхностно- активные вещества -

жиры, масла, смазочные материалы - образуют на поверхности воды пленку,

которая препятствует газообмену между водой и атмосферой, что снижает

степень насыщенности воды кислородом. Значительный объем органических

веществ, большинство из которых не свойственно природным водам,

сбрасывается в реки вместе с промышленными и бытовыми стоками. Нарастающее

загрязнение водоемов и водостоков наблюдается во всех промышленных

странах. Информация о содержании некоторых органических веществ в

промышленных сточных водах предоставлена ниже:

ЗАГРЯЗНЯЮЩИЕ ВЕЩЕСТВА КОЛИЧЕСТВО В МИРОВОМ СТОКЕ

МЛН.Т./ГОД

- Нефтепродукты 26,563

- Фенолы 0,460

- Отходы производств

синтетических волокон 5,500

- Растительные органические остатки 0,170

- Всего 33,273

В связи с быстрыми темпами урбанизации и несколько замедленным

строительством очистных сооружений или их неудовлетворительной

эксплуатацией водные бассейны и почва загрязняются бытовыми отходами.

Особенно ощутимо загрязнение в водоемах с замедленным течением или

непроточных (водохранилища, озера). Разлагаясь в водной среде,

органические отходы могут стать средой для патогенных организмов. Вода,

загрязненная органическими отходами, становится практически непригодной

для питья и других надобностей. Бытовые отходы опасны не только тем,

что являются источником некоторых болезней человека (брюшной тиф,

дизентерия, холера), но и тем, что требуют для своего разложения много

кислорода. Если бытовые сточные воды поступают в водоем в очень больших

количествах, то содержание растворимого кислорода может понизится ниже

уровня, необходимого для жизни морских и пресноводных организмов.

Проблема загрязнения Мирового океана

Нефть и нефтепродукты

Нефть представляет собой вязкую маслянистую жидкость, имеющую

темно-коричневый цвет и обладающую слабой флуорисценцией. Нефть состоит

преимущественно из насыщенных алифвтических и гидроароматических

углеводородов. Основные компоненты нефти - углеводороды (до 98%)

подразделяются на 4

класса:

а) Парафины (алкены).(до 90% от общего состава) - устойчивые вещества,

молекулы которых выражены прямой и разветв ленной цепью атомов углерода.

Легкие парафины обладают макси мальной летучестью и растворимостью в воде.

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

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

циклопентана и циклогексана в нефти встречаются бициклические и

полициклические соединения этой группы. Эти соединения очень устойчивы и

плохо поддаются биоразложению.

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

ненасыщенные циклические соединения ряда бензола, содержащие в кольце на 6

атомов углерода меньше, чем циклопарафины. В нефти присутствуют летучие

соединения с молекулой в виде одинарного кольца (бензол, толуол, ксилол),

затем бициклические (нафталин), полуциклические (пирен).

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

нециклические соединения с одним или двумя атомами водорода у каждого

атома углерода в молекуле, имеющей прямую или разветвленную цепь.Нефть и

нефтепродукты являются наиболее распространенными загрязняющими

веществами в Мировом океане. К началу 80-ых годов в океан ежегодно

поступало около 16 млн.т. нефти, что составляло 0,23% мировой добычи.

Наибольшие потери нефти связаны с ее транспортировкой из районов добычи.

Аварийные ситуации, слив за борт танкерами промывочных и балластных вод,

- все это обуславливает присутствие постоянных полей загрязнения на

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

морскую среду поступило около 2 млн. т.нефти. За последние 30 лет,

начиная с 1964года, пробурено около2000 скважин в Мировом океане, из них

только в Северном море 1000 и 350 промышленных скважин оборудовано. Из-за

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

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

загрязнений из этого источника составляет 2,0млн.т./год. Со

стоками промышленности ежегодно попадает 0,5млн.т. нефти. Попадая в

морскую среду, нефть сначала растекается в виде пленки, образуя слои

различной мощности. По цвету пленки можно определить ее толщину:

ВНЕШНИЙ ВИД ТОЛЩИНА,МКМ КОЛИЧЕСТВО НЕФТИ,

Л./КВ.КМ.

- Едва заметна 0,038 44

- Серебристый отблеск 0,076 88

- Следы окраски 0,152 176

- Ярко окрашенные разводы 0,305 352

- Тускло окрашенные 1,016 1170

- Темно окрашенные 2,032 2310

Нефтяная пленка изменяет состав спектра и интенсивность

проникновения в воду света. Пропускание света тонкими пленками сырой нефти

составляет 1-10% (280 нм), 60-70% (400нм). Пленка толщиной 30-40 мкм

полностью полностью поглощает инфракрасное излучение. Смешиваясь с

водой, нефть образует эмульсию двух типов: прямую "нефть в воде" и

обратную "вода в нефти". Прямые эмульсии, составленные капельками нефти

диаметром до 0,5 мкм, менее устойчивы и характерны для нефтей, содержащих

поверхностно-активные вещества. При удалении летучих фракций, нефть

образует вязкие обратные эмульсии, которые могут сохраняться на

поверхности, переноситься течением, выбрасываться на берег и оседать на

дно.

Пестициды

Пестициды составляют группу искусственно созданных веществ,

используемых для борьбы с вредителями и болезнями растений. Пестициды

делятся на следующиегруппы: инсектициды для борьбы с вредными насекомыми,

фунгициды и бактерициды для борьбы с бактериальными болезнями

растений,гербициды против сорных растений. Установлено, что пестициды

уничтожая вредителей, наносят вред многим полезным организмам и подрывают

здоровье биоценозов. В сельском хозяйстве давно уже стоит проблема перехода

от химических (загрязняющих среду) к биологическим (экологически чистым)

методам борьбы с вредителями. В настоящее время более 5 млн.т.пестицидов

поступает на мировой рынок. Около 1,5 млн.т.этих веществ уже вошло в

состав наземных и морских экосистем золовым и водным путем. Промышленное

производство пестицидов сопровождается появлением большого количества

побочных продуктов, загрязняющих сточные воды. В водной среде чаще

других встречаются представители инсектицидов, фунгецидов и гербицидов.

Синтезированные инсектициды делятся на три основных группы:

хлороорганические, фосфороорганические и карбонаты. Хлороорганические

инсектициды получают путем хлороирования ароматических и гетероциклических

жидких углеводородов. К ним относятся ДДТ и его производные, в молекулах

которых устойчивость алифатических и ароматических групп в совместном

присутствии возрастает, всевозможные хлорированные производные хлородиена

(элдрин). Эти вещества имеют период полураспада до нескольких десятков лет

и очень устойчивы к биодеградации. В водной среде часто встречаются

полихлорбифенилы производные ДДТ без алифатической части, насчитывающие

210 гомологов и изомеров. За последние 40лет использовано более 1,2 млн.т.

полихлорбифенилов в производстве пластмасс, красителей, трансформаторов,

конденсаторов. Полихлорбифенилы (ПХБ) попадают в окружающую среду в

результате сбросов промышленных сточных вод и сжигания твердых отходах на

свалках. Последний источник поставляет ПБХ в атмосферу, откуда они с

атмосферными осадками выпадают во все районах Земнего шара. Так в пробах

снега, взятых в Антарктиде, содержание ПБХ составило 0,03 - 1,2 кг./л.

Синтетические поверхностно-активные вещества.

Детергенты (СПАВ) относятся к обширной группе веществ, понижающих

поверхностное натяжение воды. Они входят в состав синтетических моющих

средств (СМС), широко применяемых в быту и промышленности. Вместе со

сточными водами СПАВ попадают в материковые воды и морскую среду. СМС

содержат полифосфаты натрия, в которых растворкны

детергенты, а также ряд добавочных ингредиентов, токсичных для водных

организмов: ароматизирующие вещества, отбеливающие реагенты (персульфаты,

пербораты), кальцинированная сода, карбоксиметилцеллюлоза, силикаты

натрия. В зависимости от природы и структуры гидрофильной части

молекулы СПАВ делятся на анионоактивные, катионоактивные, амфотерные и

неионогенные. Последние не образуют ионов в воде. Наиболее

распространенными среди СПАВ являются анионоактивные вещества. На их долю

приходится более 50% всех производимых в мире СПАВ. Присутствие СПАВ в

сточных водах промышленнрсти связано с использованием их в таких

процессах, как флотационное обогащение руд, разделение продуктовхимических

технологий, получение полимеров, улучшение условий бурения нефтяных и

газовых скважин, борьба с коррозией оборудования. В сельском хозяйстве СПАВ

применяется в составе пестицидов.

Соединения с канцерогенными свойствами.

Канцерогенные вещества - это химически однородные соединения,

проявляющие трансформирующую активность и способность вызывать

канцерогенные, тератогенные (нарушение процессов эмбрионального

развития) или мутагенные изменения в организмах. В зависимости от условий

воздействия они могут приводить к ингибированию роста, ускорению

старения, нарушению индивидуального развития и изменению генофонда

организмов. К веществам, обладающим канцерогенными свойствами, относятся

хлорированные алифатические углеводороды, винилхлорид,и особенно,

полициклические ароматические углеводороды (ПАУ). Максимальное количество

ПАУ в современных данных осадках Мирового океана (более 100 мкг/км массы

сухого вещества) обнаружено в тентонически активных зонах, подверженным

глубинному термическому воздействию. Основные антропогенные источники ПАУ

в окружающей среде - это пиролиз органических веществ при сжигании

различных материалов, древесины и топлива.

Тяжелые металлы.

Тяжелые металлы (ртуть, свинец, кадмий,цинк, медь, мышьяк,)

относятся к числу распространенных и весьма токсичных загрязняющих

веществ. Они широко применяются в различных промышленных производствах,

поэтому,несмотря на очистные мероприятия, содержание соединения тяжелых

металлов в промышленных сточных водах довольно высокое. Большие массы этих

соединений поступают в океан через атмосферу. Для морских биоценозов

наиболее опасны ртуть, свинец и кадмий. Ртуть переносится в океан с

материковым стоком и через атмосферу. При выветривании осадочных и

изверженных пород ежегодно выделяется 13,5 тыс.т.ртути. В составе

атмосферной пыли содержится около12тыс.т.ртути, причем значительная часть -

антропогенного происхождения. Около половины годового промышленного

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

океан. В районах, загрязняемых промышленными водами, концентрация ртути в

растворе и взвесях сильно повышается. При этом некоторые бактерии

переводят хлориды в высокотоксичную метилртуть. Заражение морепродуктов

неоднократно приводило к ртутному отравлению прибрежного населения. К

1977 году насчитывалось 2800жертв болезни Миномата, причиной которой

послужили отходы предприятий по производству хлорвинила и ацетальдегида, на

которых в качестве катализатора использовалась хлористая ртуть.

Недостаточно очищенные сточные воды предриятий поступали в залив Минамата.

Свиней - типичный рассеянный элемент, содержащийся во всех компонентах

окружающей среды: в горных породах,почвах, природных водах, атмосфере,

живых организмах. Наконец, свиней активно рассеивается в окружающую

среду в процессе хозяйственной деятельности человека. Это выбросы с

промышленными и бытовыми стоками, с дымом и пылью промышленных

предприятий, с выхлопными газами двигателей внутреннего сгорания.

Миграционный поток свинца с континента в океан идет не только с речными

стоками, но и через атмосферу. С континентальной пылью океан получает

(_120-30)*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 грунта, вынутого при

дноуглубительных работах, бурового шлака, отходов промышленности,

строительного мусора, твердых отходов, взрывчатых и химических веществ,

радиоактивных отходов.Объем захоронений составил около 10%от всей массы

загрязняющих веществ, поступающих в Мировой океан. Основанием для дампинга

в море служит возможность морской среды к переработке большого

количества органических и неорганических веществ без особого ущерба воды.

Однако эта способность не беспредельна. Поэтому дампинг рассматривается

как вынужденная мера, временная дань общества несовершенству технологии. В

шлаках промышленных производств присутствуют разнообразные органические

вещества и соединения тяжелых металлов. Бытовой мусор в среднем содержит

(на массу сухого вещества) 32-40% органических веществ 0,56% азота;

0,44% фосфора; 0,155%цинка;0,085% свинца; 0,001% ртути; 0,001% кадмия.

Во время сброса прохождении материала сквозь столб воды, часть загрязняющих

веществ переходит в раствор, изменяя качество воды, другая сорбируется

частицами взвеси и переходит в донные отложения. Одновременно повышаеся

мутность воды. Наличие органических веществ чпсто приводит к быстрому

расходованию кислорода в воде и не едко к его полному исчезновению,

растворению взвесей, накоплению металлов в растворенной форме, появлению

сероводорода. Присутствие бльшого количества органических веществ создает

в грунтах устойчивую восстановительную среду, в которой возникает особый

тип иловых вод, содержащих сероводород, аммиак, ионы металлов.

Воздействию сбрасываемых материалов в разной степени подвергаются

организмы бентоса и др. В случае образования поверхностных пленок,

содержащих нефтяные углеводороды и СПАВ, нарушается газообмен награнице

воздух - вода. Загрязняющие вещества, поступающие в раствор, могут

аккумулироваться в тканях и органах гидробиантов и оказывать токсическое

воздействие на них. Сброс материалов дампинга на дно и длительная

повышенная мутность приданной воды приводит к гибели от удушья

малоподвижные формы бентоса. У выживших рыб, моллюсков и ракообразных

сокращается скорость роста за счет ухудшения условий питания и

дыхания. Нередко изменяется видовой состав данного сообщества. Прм

организации системы контроля за сбросами отходов в море решающее значение

имеет определение районов дампинга, определение динамики загрязнения

морской воды и донных отложений. Для выявления возможных объемов сброса в

море необходимо проводить расчеты всех загрязняющих веществ в составе

материального сброса.

Тепловое загрязнение.

Тепловое загрязнение поверхности водоемов и прибрежных морских

акваторий возникает в результате сброса нагретых сточных вод

электростанциями и некоторыми промышленными производствами. Сброс

нагретых вод во многих случаях обуславливает повышение температуры воды в

водоемах на 6-8 градусов Цельсия. Площадь пятен нагретых вод в

прибрежных районах может достигать 30 кв.км. Более устойчивая

температурная стратификация препятствует водообмену поверхностным и донным

слоем. Растворимость кислорода уменьшается,а потребление его возрастает,

поскольку с ростом теипературы усиливается активность аэробных бактерий,

разлагающих органическое вещество.Усиливается видовое разнообразие

фитопланктона и всей флоры водорослей. На основании обобщения материала

можно сделать вывод, что эффекты антропогенного воздействия на водную

среду проявляются на индивидуальном и популяционно-биоценотическом

уровнях, и длительное действие загрязняющих веществ приводит к упрощению

экосистемы.

Загрязнение почвы.

Почвенный покров Земли представляет собой важнейший компонент биосферы

Земли. Именно почвенная оболочка определяет многие процессы,

происходящие в биосфере. Важнейшее значение почв состоит в

аккумулировании органического вещества, различных химических элементов,

а также энергии. Почвенный покров выполняет функции биологического

поглотителя, разрушителя и нейтрализатора различных загрязнений. Если

это звено биосферы будет разрушено, то сложившееся функционирование

биосферы необратимо нарушится. Именно поэтому чрезвычайно важно изучение

глобального биохимического значения почвенного покрова, его современного

состояния и изменения под влиянием антропогенной деятельности. Одним из

видов антропогенного воздействия является загрязнение пестицидами.

Пестициды как загрязняющий фактор.

Открытие пестицидов - химических средств защиты растений и животных от

различных вредителей и болезней - одно из важнейших достижений

современной науки. Сегодня в мире на 1га. наносится 300 кг. химических

средств. Однако в результате длительного применения пестицидов в сельском

хозяйствем медицине (борьба с переносчиками болезней) почти повсеместно

отличается снижение из эффективности вследствие развития резистентных рас

вредителей и распространению "новых" вредных организмов, естественные враги

и конкуренты которых были уничтожены пестицидами. В то же время

действие пестицидов стало проявляться в глобальных масштабах. Из

громадного количества насекомых вредными являются лишь 0,3% или 15

тыс.видов. У 250-ти видов обнаружена резистентность к пестицидам. Это

усугубляется явлением перекрёстной резистенции, заключающейся в том, что

повышенная устойчивость к действию одного препарата сопровождается

устойчивостью к соединениям других классов. С общебиологических позиций

резистентность можно рассматривать как смену популяций в результате

перехода от чувствительного штамма к устойчивому штамму того же вида

вследствие отбора, вызванного пестицидами. Это явление связано с

генетическими, физиологическими и биохимическими перестройками

организмов. Неумеренное применение пестицидов (гербицидов, инсектицидов,

дефолиантов) негативно влияет на качество почвы. В связи с этим

усиленно изучается судьба пестицидов в почвах и возможности и возможности

их обезвреживать химическими и биологическими способами. Очень важно

создавать и применять только препараты с небольшой продолжительностью

жизни, измеряемой неделями или месяцами. В этом деле уже достигнуты

определенные успехи и внедряются препараты с большой скоростью

деструкции, однако проблема в целом ещё не решена.

Кислые атмосферные выпады на сушу.

Одна из острейших глобальных проблем современности и обозримого

будущего - это проблема возрастающей кислотности атмосферных осадков и

почвенного покрова. Районы кислых почв не знают засух, но их

естественное плодородие понижено и неустойчиво; они быстро истощаются и

урожаи на них низкие. Кислотные дожди вызывают не только подкисление

поверхностных вод и верхних горизонтов почв. Кислотность с нисходящими

потоками воды распространяется на весь почвенный профиль и вызывает

значительное подкисление грунтовых вод. Кислотные дожди возникают в

результате хозяйственной деятельности человека, сопровождающейся эмиссией

колоссальных количеств оксилов серы, азота, углерода. Эти оксилы,

поступая в атмосферу переносятся на большие расстояния, взаимодействуют с

водой и превращаются в растворы смеси сернистой, серной, азотистой,

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

сушу, взаимодействуя с растениями, почвами, водами. Главными источниками

в атмосфере является сжигание сланцев, нефти, углей, газа в индустрии, в

сельском хозяйстве, в быту. Хозяйственная деятельность человека почти вдвое

увеличила поступление в атмосферу оксилов серы, азота, сероводорода

и оксида углерода. Естественно, что это сказалось на повышении кислотности

атмосферных осадков, наземных и грунтовых вод. Для решения этой

проблемы необходимо увеличить объём систематических представительных

измерений соединений загрязняющих атмосферу веществ на больших территориях.

Заключение

Охрана природы - задача нашего века, проблема, ставшая социальной.

Снова и снова мы слышим об опасности, грозящей ок ружающей среде, но до сих

пор многие из нас считают их неприятным, но неизбежным порождением

цивилизации и полагают, что мы ещё успеем справится со всеми выявившимися

затруднениями. Однако воздействие человека на окружающую среду приняло

угрожающие масштабы. Чтобы в корне улучшить положение, понадобятся

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 взаимодействии важных экологических факторов, если

разработает новые методы уменьшения и предотвращения вреда, наносимого

Природе Человеком.

Страницы: 1, 2