Загрезнение окружающей среды

   На всех стадиях своего  развития человек был тесно  связан с окружающим миром.  Но с тех пор как появилось  высокоиндустриальное общество,  опасное  вмешательство  человека   в природу резко усилилось,  расширился объём этого  вмешательства,  оно стало  выражать разнообразные проявления  и  сейчас грозит стать глобальной опасностью для человечества.  Расход невосполнимых  видов  сырья повышается, все больше пахотных земель выбывает из экономики,     так на них строятся города и заводы.  Человеку приходится все больше вмешиваться  в  хозяйство  биосферы  - той части нашей планеты, в которой существует жизнь. Биосфера Земли в настоящее время  подвергается  нарастающему антропогенному воздействию. При этом можно выделить несколько наиболее  существенных процессов, любой  из которых не улучшает экологическую ситуацию на планете.

 

          Наиболее  масштабным  и  значительным  является  химическое загрязнение  среды несвойственными  ей  веществами  химической природы.  Среди  них - аэрозольные и  газообразные  загрязнители промышленно-бытового происхождения.  Прогрессирует и накопление углекислого  газа в атмосфере.  Дальнейшее развитие этого процесса будет усиливать нежелательную  тенденцию  в  сторону повышения среднегодовой температуры на планете.

 

Вызывает тревогу у экологов   и продолжающееся загрязнение Мирового  океана нефтью и нефтепродуктами, достигшее уже 1/5 его общей поверхности. Нефтяное загрязнение таких размеров может вызвать  существенные нарушения  газо-  и водообмена между гидросферой и атмосферой.    Не вызывает сомнений и значение химического загрязнения почвы пестицидами и ее повышенная кислотность, ведущая к распаду экосистемы.  В целом все рассмотренные факторы, которым можно приписать загрязняющий эффект, оказывают заметное влияние на процессы, происходящие в биосфере.

Человек загрязняет атмосферу уже  тысячелетиями, однако  последствия  употребления  огня,  которым он пользовался весь этот период, были незначительны. Приходилось мириться с  тем,  что  дым  мешал дыханию  и что сажа ложилась черным покровом на потолке и стенах жилища.  Получаемое тепло было для  человека важнее,  чем чистый воздух и незаконченные стены пещеры.  Это начальное загрязнение воздуха не представляло проблемы,  ибо  люди  обитали тогда небольшими группами, занимая непомерно обширную нетронутую природную среду. И даже значительное сосредоточение  людей  на сравнительно небольшой территории, как это было в классической древности, не сопровождалось еще серьезными  последствиям.

 

Так было вплоть до начала  девятнадцатого  века.  Лишь за последние сто лет развитие промышленности "одарило" нас такими производственными процессами,  последствия которых вначале человек  еще не мог себе представить.  Возникли города-миллионеры, рост которых остановить нельзя.  Все  это  результат великих изобретений и завоеваний человека.

• Основные загрязняющие вещества

       В основном существуют три основных  источника  загрязнения атмосферы: промышленность, бытовые котельные, транспорт. Доля каждого из этих источников в общем, загрязнении воздуха сильно различается в зависимости от места. Сейчас общепризнанно, что наиболее сильно загрязняет воздух промышленное  производство. Источники загрязнения - теплоэлектростанции, которые вместе с дымом выбрасывают в воздух сернистый и углекислый газ; металлургические предприятия,  особенно цветной металлургии, которые выбрасывают  в  воздух  оксиды  азота,  сероводород,  хлор, фтор,  аммиак, соединения фосфора, частицы и соединения ртути  и мышьяка;  химические и цементные заводы. Вредные газы попадают в  воздух в результате сжигания топлива для нужд промышленности, отопления жилищ,  работы транспорта, сжигания и переработки бытовых и промышленных отходов.

 

Атмосферные загрязнители разделяют  на первичные,  поступающие непосредственно  в атмосферу, и  вторичные,  являющиеся  результатом превращения последних.    Так, поступающий в атмосферу сернистый газ окисляется до  серного ангидрида,  который взаимодействует с парами воды и образует капельки серной кислоты.  При взаимодействии серного ангидрида с аммиаком  образуются кристаллы сульфата аммония.

 

Подобным образом, в результате химических,  фотохимических, физико-химических реакций между загрязняющими  веществами                          и компонентами атмосферы,  образуются  другие  вторичные признаки. Основным источником пирогенного загрязнения на планете являются тепловые электростанции, металлургические и химические предприятия, котельные установки, потребляющие более 70%  ежегодно добываемого твердого и жидкого топлива. Основными вредными   примесями  пирогенного  происхождения  являются следующие:

 

 

а) Оксид углерода.  Получается при  неполном сгорании углеродистых веществ.  В воздух он попадает в результате сжигания твердых отходов, с выхлопными газами и выбросами промышленных предприятий. Ежегодно этого газа поступает в атмосферу не менее 1250 млн. т.  Оксид углерода является соединением,  активно реагирующим с составными частями атмосферы и способствует повышению температуры на планете, и созданию парникового эффекта.

 

 

б) Сернистый ангидрид. Выделяется в процессе сгорания серосодержащего топлива или  переработки  сернистых  руд (до 170 млн. т. в год).  Часть  соединений  серы выделяется при горении органических остатков в горнорудных отвалах. Только в США общее количество  выброшенного в атмосферу сернистого ангидрида составило 65 %  от общемирового выброса.

 

 

в) Серный  ангидрид. Образуется  при окислении сернистого ангидрида. Конечным продуктом реакции является  аэрозоль или раствор серной  кислоты  в дождевой воде,  который  подкисляет почву, обостряет заболевания дыхательных путей человека.  Выпадение аэрозоля серной кислоты из дымовых факелов химических предприятий отмечается при низкой облачности и высокой  влажности воздуха. Листовые пластинки растений, произрастающих на расстоянии менее  11 км.  от таких предприятий,  обычно  бывают густо усеяны мелкими некротическими пятнами, образовавшихся в местах оседания капель серной  кислоты.  Пирометаллургические предприятия цветной и черной металлургии, а также ТЭС ежегодно выбрасывают в атмосферу десятки миллионов тонн серного ангидрида.

 

 

г) Сероводород и сероуглерод.  Поступают в атмосферу  раздельно        или  вместе с другими соединениями серы.  Основными источниками  выброса являются предприятия  по  изготовлению  искусственного волокна,  сахара, коксохимические, нефтеперерабатывающие, а также нефтепромыслы.  В атмосфере при взаимодействии с другими загрязнителями подвергаются медленному окислению до серного ангидрида.

 

 

д.) Оксилы  азота.  Основными  источниками выброса являются предприятия, производящие азотные удобрения,  азотную кислоту и нитраты,  анилиновые красители,  нитросоединения, вискозный шелк, целлулоид.  Количество оксилов азота, поступающих в атмосферу, составляет 20 млн. т. в  год.

 

 

е) Соединения фтора.  Источниками  загрязнения  являются предприятия по производству алюминия,  эмалей, стекла, керамики, стали, фосфорных удобрений. Фторосодержащие вещества поступают в  атмосферу в виде газообразных соединений - фтороводорода или пыли фторида натрия         и кальция. Соединения характеризуются токсическим  эффектом.  Производные  фтора  являются сильными инсектицидами.

 

 

ж) Соединения  хлора. Поступают  в атмосферу от химических предприятий, производящих  соляную  кислоту,  хлоросодержащие пестициды, органические красители, гидролизный спирт, хлорную  известь, соду.  В атмосфере встречаются  как примесь  молекулы хлора  и  паров соляной кислоты. Токсичность хлора определяется видом соединений и их концентрацией.  В металлургической промышленности при  выплавке  чугуна  и  при  переработке его на сталь происходит выброс в атмосферу различных тяжелых  металлов и ядовитых газов. Так, в расчете на 1 т. передельного чугуна выделяется кроме 12,7 кг. сернистого газа и 14,5 кг пылевых частиц,  определяющих количество соединений мышьяка, фосфора, сурьмы,  свинца, паров ртути и редких металлов, смоляных веществ и цианистого водорода.

• Химическое загрязнение природных вод.

 Всякий водоем  или водный источник связан с окружающей его   внешней средой.  На него оказывают влияние условия формирования поверхностного или подземного водного стока,  разнообразные природные явления, индустрия, промышленное и коммунальное   строительство, транспорт,  хозяйственная и бытовая деятельность человека.  Последствием этих влияний является привнесение в водную среду новых, несвойственных ей веществ - загрязнителей, ухудшающих качество воды. Загрязнения, поступающие в водную среду,  классифицируют  по  разному,  в зависимости от подходов, критериев и задач. Так, обычно выделяют химическое, физическое и биологические загрязнения.

 

Химическое загрязнение представляет собой изменение  естественных   химических  свойств вода за счет увеличения содержания в ней вредных примесей как неорганической (минеральные соли,  кислоты, щелочи, глинистые частицы), так и органической природы (нефть и нефтепродукты, органические  остатки,  поверхностно-активные  вещества, пестициды).

• 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, фосфорооргани-ческие и карбонаты.

 

Хлороорганические инсектициды получаются  путем хлороирования ароматических  и жидких гетероциклических 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 всех   районах Земного шара.  Так в пробах снега, взятых в Антарктиде, содержание ПБХ составило 0,03 - 1,2 кг./л.

 

 

4.3. 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,  карбоксиметил-целлюлоза, 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  анионактивные вещества.  На их долю приходится более 50% всех производимых в мире СПАВ.

 

Присутствие СПАВ в сточных водах  промышленности 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.

 

 

 

4.4. 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 математериалов.