Химическое загрязнение среды промышленностью

 

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 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  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 получаются  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 40 лет 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 растворены детергенты, а также ряд добавочных ингредиентов, токсичных для водных организмов: ароматизирующие вещества, отбеливающие реагенты (персульфаты, пербораты), кальцинированная сода,  арбоксиметилцеллюлоза, 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 продуктов химических 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  3,5 тыс.т. ртути.  В составе атмосферной пыли содержится около 12 тыс.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 2800 жертв 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  (20-30) 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  часто приводит  к быстрому расходованию кислорода в воде и не редко к его полному исчезновению,  растворению взвесей, накоплению металлов в растворенной форме,  появлению сероводорода.

Присутствие большого 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.  При 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 слоям. 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 упроще нию 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 1 га. 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 5 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

 

В наше время защита окружающей среды выдвигается на первый план. Последствия недостаточного внимания к проблеме могут быть катастрофическими. Речь идет не только о благополучии человечества, а о его выживании. Особенно тревожно то, что деградация природной среды может оказаться необратимой.

Загрязнение вод наносит  ущерб здоровью человека и рыбным запасам. Деградация сельскохозяйственных угодий привела к засухе и эрозии почв во многих районах. Отсюда недоедание, голод, болезни. Загрязнение воздуха наносит все более ощутимый ущерб здоровью людей. Массовое уничтожение лесов отрицательно сказывается на климате и сокращает биоразнообразие, генофонд. Серьезной угрозой здоровью является истощение озонового слоя, защищающего от вредных излучений Солнца. К катастрофическим изменениям в климате Земли ведет "парниковый эффект", то есть глобальное потепление в результате растущих выбросов углекислого газа в атмосферу. Нерациональное использование минеральных и живых ресурсов ведет к их истощению, что опять-таки ставит проблему выживания человечества. Наконец, аварии на предприятиях, связанных с радиоактивными и ядовитыми веществами, не говоря уже об испытании ядерного оружия, причиняют огромный ущерб здоровью людей и природе. Достаточно вспомнить об аварии на Чернобыльской АЭС и на американском химическом заводе в Индии. Большой ущерб окружающей среде приносят вооруженные конфликты, о чем свидетельствует опыт войн во Вьетнаме, Кампучии, Персидском заливе, в Югославии и др.