Реферат: Как химия влияет на окружающую среду или химическое загрязнение среды промышленностью

Введение.

Последствиеаварии на нефтепроводе. 1996 г.

Навсех стадиях своего развития человек был тесно связан с окружающим миром. Но стех пор как появилось высокоиндустриальное общество, опасное вмешательствочеловека в природу резко усилилось, расширился объём этого вмешательства, оностало многообразнее и сейчас грозит стать глобальной опасностью длячеловечества. Расход невозобновимых видов сырья повышается, все больше пахотныхземель выбывает из экономики, так на них строятся города и заводы. Человекуприходится все больше вмешиваться в хозяйство биосферы — той части нашейпланеты, в которой существует жизнь. Биосфера Земли в настоящее времяподвергается нарастающему антропогенному воздействию. При этом можно выделитьнесколько наиболее существенных процессов, любой из которых не улучшает экологическуюситуацию на планете.

Наиболеемасштабным и значительным является химическое загрязнение окружающей средынесвойственными ей веществами химической природы. Среди них — газообразные иаэрозольные загрязнители промышленно-бытового происхождения. Прогрессирует инакопление углекислого газа в атмосфере. Дальнейшее развитие этого процессабудет усиливать нежелательную тенденцию в сторону повышения среднегодовойтемпературы на планете. Вызывает тревогу у экологов и продолжающеесязагрязнение Мирового океана нефтью и нефтепродуктами, достигшее уже 1/5 егообщей поверхности. Нефтяное загрязнение таких размеров может вызватьсущественные нарушения газо- и водообмена между гидросферой и атмосферой. Невызывает сомнений и значение химического загрязнения почвы пестицидами и ееповышенная кислотность, ведущая к распаду экосистемы. В целом все рассмотренныефакторы, которым можно приписать загрязняющий эффект, оказывают заметноевлияние на процессы, происходящие в биосфере.

Химическое загрязнение биосферы.

Человекзагрязняет атмосферу уже тысячелетиями, однако последствия употребления огня,которым он пользовался весь этот период, были незначительны. Приходилосьмириться с тем, что дым мешал дыханию, и что сажа ложилась черным покровом напотолке и стенах жилища. Получаемое тепло было для человека важнее, чем чистыйвоздух и незаконченные стены пещеры. Это начальное загрязнение воздуха непредставляло проблемы, ибо люди обитали тогда небольшими группами, занимаянеизмерно обширную нетронутую природную среду. И даже значительноесосредоточение людей на сравнительно небольшой территории, как это было вклассической древности, не сопровождалось еще серьезными последствиями.

Такбыло вплоть до начала девятнадцатого века. Лишь за последние сто лет развитиепромышленности «одарило» нас такими производственными процессами,последствия которых вначале человек еще не мог себе представить. Возниклигорода-миллионеры, рост которых остановить нельзя. Все это результат великихизобретений и завоеваний человека.

Восновном существуют три основных источника загрязнения атмосферы:промышленность, бытовые котельные, транспорт. Доля каждого из этих источников вобщем загрязнении воздуха сильно различается в зависимости от места. Сейчасобщепризнанно, что наиболее сильно загрязняет воздух промышленное производство.Источники загрязнений — теплоэлектростанции, которые вместе с дымом выбрасываютв воздух сернистый и углекислый газ; металлургические предприятия, особенноцветной 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 результатесжигания топлива для нужд промышленности, отопления жилищ, работы транспорта,сжигания и переработки бытовых и промышленных отходов. Атмосферные загрязнителиразделяют на первичные, поступающие непосредственно в атмосферу, и вторичные,являющиеся результатом превращения последних. Так, поступающий в атмосферусернистый газ окисляется до серного ангидрида, который взаимодействует с парамиводы и образует капельки серной кислоты. При взаимодействии серного ангидрида саммиаком образуются кристаллы сульфата аммония. Подобным образом, в результатехимических, фотохимических, физико-химических реакций между загрязняющимивеществами и компонентами атмосферы, образуются другие вторичные признаки.Основным источником пирогенного загрязнения на планете являются тепловыеэлектростанции, металлургические и химические предприятия, котельные установки,потребляющие более 70% ежегодно добываемого твердого и жидкого топлива.Основными вредными примесями пирогенного происхождения являются следующие:

Оксидуглерода. Получается при неполном сгорании углеродистых веществ. В воздух онпопадает в результате сжигания твердых отходов, с выхлопными газами и выбросамипромышленных предприятий. Ежегодно этого газа поступает в атмосферу не менее1250 млн. т. Оксид углерода является соединение, активно реагирующим ссоставными частями атмосферы и способствует повышению температуры на планете, исозданию парникового эффекта.

Сернистыйангидрид. Выделяется в процессе сгорания серосодержащего топлива илипереработки сернистых руд (до 170 млн. т в год). Часть соединений серывыделяется при горении органических остатков в горнорудных отвалах. Только вСША общее количество выброшенного в атмосферу сернистого ангидрида составило 65% от общемирового выброса.

Серныйангидрид. Образуется при окислении сернистого ангидрида. Конечным продуктомреакции является аэрозоль или раствор серной кислоты в дождевой воде, которыйподкисляет почву, обостряет заболевания дыхательных путей человека. Выпадениеаэрозоля серной кислоты из дымовых факелов химических предприятий отмечаетсяпри низкой облачности и высокой влажности воздуха. Листовые пластинки растений,произрастающих на расстоянии менее 11 км от таких предприятий, обычно бываютгусто усеяны мелкими некротическими пятнами, образовавшихся в местах оседаниякапель серной кислоты. Пирометаллургические предприятия цветной и чернойметаллургии, а также ТЭС ежегодно выбрасывают в атмосферу десятки миллионовтонн серного ангидрида.

Сероводороди сероуглерод. Поступают в атмосферу раздельно или вместе с другимисоединениями серы. Основными источниками выброса являются предприятия поизготовлению искусственного волокна, сахара, коксохимические,нефтеперерабатывающие, а также нефтепромыслы. В атмосфере при взаимодействии сдругими загрязнителями подвергаются медленному окислению до серного ангидрида.

Оксидыазота. Основными источниками выброса являются предприятия, производящие азотныеудобрения, азотную кислоту и нитраты, анилиновые красители, нитросоединения,вискозный шелк, целлулоид. Количество оксидов азота, поступающих в атмосферу,составляет 20 млн. т в год.

Соединенияфтора. Источниками загрязнения являются предприятия по производству алюминия,эмалей, стекла, керамики, стали, фосфорных удобрений. Фторосодержащие веществапоступают в атмосферу в виде газообразных соединений — фтороводорода или пылифторида натрия и кальция. Соединения характеризуются токсическим эффектом.Производные фтора являются сильными инсектицидами.

Соединенияхлора. Поступают в атмосферу от химических предприятий, производящих солянуюкислоту, хлорсодержащие пестициды, органические красители, гидролизный спирт,хлорную известь, соду. В атмосфере встречаются как примесь молекулы хлора ипаров соляной кислоты. Токсичность хлора определяется видом соединений и ихконцентрацией. В металлургической промышленности при выплавке чугуна и припереработке его на сталь происходит выброс в атмосферу различных тяжелыхметаллов и ядовитых газов. Так, в расчете на 1 т предельного чугуна выделяетсякроме 12,7 кг сернистого газа и 14,5 кг пылевых частиц, определяющих количествосоединений мышьяка, фосфора, сурьмы, свинца, паров ртути и редких металлов,смоляных веществ и цианистого водорода.

Аэрозольноезагрязнение атмосферы. Аэрозоли — это твердые или жидкие частицы, находящиесяво взвешенном состоянии в воздухе. Твердые компоненты аэрозолей в ряде случаевособенно опасны для организмов, а у людей вызывают специфические заболевания. Ватмосфере аэрозольные загрязнения воспринимаются в виде дыма, тумана, мглы илидымки. Значительная часть аэрозолей образуется в атмосфере при взаимодействиитвердых и жидких частиц между собой или с водяным паром. Средний размераэрозольных частиц составляет 1-5 мкм. В атмосферу Земли ежегодно поступаетоколо 1 куб. км пылевидных частиц искусственного происхождения. Большоеколичество пылевых частиц образуется также в ходе производственной деятельностилюдей. Сведения о некоторых источниках техногенной пыли приведены в таблице 1:

Таблица1

ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ПРОЦЕСС ВЫБРОС ПЫЛИ, МЛН. Т/ГОД Сжигание каменного угля. 93,600 Выплавка чугуна. 20,210 Выплавка меди (без очистки). 6,230 Выплавка цинка. 0,180 Выплавка олова (без очистки). 0,004 Выплавка свинца. 0,130 Производство цемента. 53,370 <p/>

 Основнымиисточниками искусственных аэрозольных загрязнений воздуха являются ТЭС, которыепотребляют уголь высокой зольности, обогатительные фабрики, металлургические, цементные,магнезитовые и сажевые заводы. Аэрозольные частицы от этих источниковотличаются большим разнообразием химического состава. Чаще всего в их составеобнаруживаются соединения кремния, кальция и углерода, реже — оксиды металлов:железа, магния, марганца, цинка, меди, никеля, свинца, сурьмы, висмута, селена,мышьяка, бериллия, кадмия, хрома, кобальта, молибдена, а также асбест. Ещебольшее разнообразие свойственно органической пыли, включающей алифатические иароматические углеводороды, соли кислот. Она образуется при сжигании остаточныхнефтепродуктов, в процессе пиролиза на нефтеперерабатывающих, нефтехимических идругих подобных предприятиях. Постоянными источниками аэрозольного загрязненияявляются промышленные отвалы — искусственные насыпи из переотложенногоматериала, преимущественно вскрышных пород, образуемых при добыче полезныхископаемых или же из отходов предприятий перерабатывающей промышленности, ТЭС.Источником пыли и ядовитых газов служат массовые взрывные работы. Так, врезультате одного среднего по массе взрыва (250-300 тонн взрывчатых веществ) ватмосферу выбрасывается около 2 тыс. куб. м условного оксида углерода и более150 т пыли. Производство цемента и других строительных материалов такжеявляется источником загрязнения атмосферы пылью. Основные технологическиепроцессы этих производств — измельчение и химическая обработка шихт,полуфабрикатов и получаемых продуктов в потоках горячих газов всегдасопровождается выбросами пыли и других вредных веществ в атмосферу. Катмосферным загрязнителям относятся углеводороды — насыщенные и ненасыщенные,включающие от 1 до 13 атомов углерода. Они подвергаются различным превращениям,окислению, полимеризации, взаимодействуя с другими атмосферными загрязнителямипосле возбуждения солнечной радиацией. В результате этих реакций образуютсяперекисные соединения, свободные радикалы, соединения углеводородов с оксидамиазота и серы часто в виде аэрозольных частиц. При некоторых погодных условияхмогут образовываться особо большие скопления вредных газообразных и аэрозольныхпримесей в приземном слое воздуха.

Обычноэто происходит в тех случаях, когда в слое воздуха непосредственно надисточниками газопылевой эмиссии существует инверсия — расположения слоя болеехолодного воздуха под теплым, что препятствует воздушным массам и задерживаетперенос примесей вверх. В результате вредные выбросы сосредотачиваются подслоем инверсии, содержание их у земли резко возрастает, что становится одной изпричин образования ранее неизвестного в природе фотохимического тумана.

Фотохимическийтуман (смог). Фотохимический туман представляет собой многокомпонентную смесьгазов и аэрозольных частиц первичного и вторичного происхождения. В составосновных компонентов смога входят озон, оксиды азота и серы, многочисленныеорганические соединения перекисной природы, называемые в совокупностифотооксидантами. Фотохимический смог возникает в результате фотохимическихреакций при определенных условиях: наличии в атмосфере высокой концентрацииоксидов азота, углеводородов и других загрязнителей, интенсивной солнечнойрадиации и безветрия или очень слабого обмена воздуха в приземном слое примощной и в течение не менее суток повышенной инверсии. Устойчивая безветреннаяпогода, обычно сопровождающаяся инверсиями, необходима для создания высокойконцентрации реагирующих веществ.

Такиеусловия создаются чаще в июне-сентябре и реже зимой. При продолжительной яснойпогоде солнечная радиация вызывает расщепление молекул диоксида азота собразованием оксида азота и атомарного кислорода. Атомарный кислород смолекулярным кислородом дают озон. Казалось бы, последний, окисляя оксид азота,должен снова превращаться в молекулярный кислород, а оксид азота — в диоксид.Но этого не происходит. Оксид азота вступает в реакции с олефинами выхлопных газов,которые при этом расщепляются по двойной связи и образуют осколки молекул иизбыток озона. В результате продолжающейся диссоциации новые массы диоксидаазота расщепляются и дают дополнительные количества озона. Возникаетциклическая реакция, в итоге которой в атмосфере постепенно накапливается озон.Этот процесс в ночное время прекращается. В свою очередь озон вступает вреакцию с олефинами. В атмосфере концентрируются различные перекиси, которые всумме и образуют характерные для фотохимического тумана оксиданты. Последниеявляются источником так называемых свободных радикалов, отличающихся особойреакционной способностью. Такие смоги — нередкое явление над Лондоном, Парижем,Лос-Анджелесом, Нью-Йорком и другими городами Европы и Америки. По своему физиологическомувоздействию на организм человека они крайне опасны для дыхательной икровеносной системы и часто бывают причиной преждевременной смерти городскихжителей с ослабленным здоровьем.

Проблемаконтролирования выброса в атмосферу загрязняющих веществ промышленнымипредприятиями (ПДК). Приоритет в области разработки предельно допустимыхконцентраций в воздухе принадлежит СССР. ПДК — такие концентрации, которые начеловека и его потомство прямого или косвенного воздействия, не ухудшают ихработоспособности, самочувствия, а также санитарно-бытовых условий жизни людей.

Обобщениевсей информации по ПДК, получаемой всеми ведомствами, осуществляется в ГГО(Главной Геофизической Обсерватории). Чтобы по результатам наблюденийопределить значения воздуха, измеренные значения концентраций сравнивают смаксимальной разовой предельно допустимой концентрацией и определяют числослучаев, когда были превышены ПДК, а также во сколько раз наибольшее значениебыло выше ПДК. Среднее значение концентрации за месяц или за год сравнивается сПДК длительного действия — среднеустойчивой ПДК. Состояние загрязнение воздуханесколькими веществами, наблюдаемые в атмосфере города, оценивается с помощьюкомплексного показателя — индекса загрязнения атмосферы (ИЗА). Для этого нормированныена соответствующее значения ПДК и средние концентрации различных веществ спомощью несложных расчетов приводят к величине концентраций сернистогоангидрида, а затем суммируют. Максимальные разовые концентрации основныхзагрязняющих веществ были наибольшими в Норильске (оксилы азота и серы), Фрунзе(пыль), Омске (угарный газ). Степень загрязнения воздуха основнымизагрязняющими веществами находится в прямой зависимости от промышленногоразвития города. Наибольшие максимальные концентрации характерны для городов счисленностью населения более 500 тыс. жителей. Загрязнение воздухаспецифическими веществами зависит от вида промышленности, развитой в городе.Если в крупном городе размещены предприятия нескольких отраслей промышленности,то создается очень высокий уровень загрязнения воздуха, однако проблемаснижения выбросов многих специфических веществ до сих пор остается нерешенной.

Химическое загрязнение природных вод.

Всякийводоем или водный источник связан с окружающей его внешней средой. На него оказываютвлияние условия формирования поверхностного или подземного водного стока,разнообразные природные явления, индустрия, промышленное и коммунальноестроительство, 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, взависимости от подходов, критериев и задач. Так, обычно выделяют химическое, физическоеи биологические загрязнения. Химическое загрязнение представляет собойизменение естественных химических свойств воды за счет увеличения содержания вней вредных примесей как неорганической (минеральные соли, кислоты, щелочи,глинистые частицы), так и органической природы (нефть и нефтепродукты,органические остатки, поверхностноактивные вещества, пестициды).

Неорганическоезагрязнение. Основными неорганическими (минеральными) загрязнителями пресных иморских вод являются разнообразные химические соединения, токсичные дляобитателей водной среды. Это соединения мышьяка, свинца, кадмия, ртути, хрома,меди, фтора. Большинство из них попадает в воду в результате человеческойдеятельности. Тяжелые металлы поглощаются фитопланктоном, а затем передаются попищевой цепи более высокоорганизованным организмам. Токсический эффектнекоторых наиболее распространенных загрязнителей гидросферы представлен втаблице 2:

Таблица2

Вещество Планктон Ракообразные Моллюски Рыбы Медь + + + + + + + + + + + + Цинк + + + + + + + Свинец - + + + + + Ртуть + + + + + + + + + + + + + Кадмий - + + + + + + + Хлор - + + + + + + + + Роданид - + + + + + + + Цианид - + + + + + + + + + Фтор - - + Сульфид - + + + <p/>

Степеньтоксичности:

— — отсутствует

+- очень слабая

++- слабая

+++- сильная

++++- очень сильная.

Кромеперечисленных в таблице веществ, к опасным заразителям водной среды можноотнести неорганические кислоты и основания, обуславливающие широкий диапозон рНпромышленных стоков (1,0 — 11,0) и способных изменять рН водной среды дозначений 5,0 или выше 8,0, тогда как рыба в пресной и морской воде можетсуществовать только в интервале рН 5,0 — 8,5. Среди основных источниковзагрязнения гидросферы минеральными веществами и биогенными элементами следуетупомянуть предприятия пищевой промышленности и сельское хозяйство. С орошаемыхземель ежегодно вымывается около 6 млн.т солей. К 2000 году возможно увеличениеих массы до 12 млн.т/год. Отходы, содержащие ртуть, свинец, медь локализованы вотдельных районах у берегов, однако некоторая их часть выносится далеко запределы территориальных вод. Загрязнение ртутью значительно снижает первичнуюпродукцию морских экосистем, подавляя развитие фитопланктона. Отходы,содержащие ртуть, обычно скапливаются в донных отложениях заливов или эстуарияхрек. Дальнейшая ее миграция сопровождается накоплением метиловой ртути и еевключением в трофические цепи водных организмов. Так, печальную известностьприобрела болезнь Минамата, впервые обнаруженную японскими учеными у людей, употреблявшихв пищу рыбу, выловленную в заливе Минамата, в который бесконтрольно сбрасывалипромышленные стоки с техногенной ртутью.

Органическоезагрязнение. Среди вносимых в океан с суши растворимых веществ, большоезначение для обитателей водной среды имеют не только минеральные, биогенныеэлементы, но и органические остатки. Вынос в океан органического веществаоценивается в 300 — 380 млн.т/год. Сточные воды, содержащие суспензииорганического происхождения или растворенное органическое вещество, пагубновлияют на состояние водоемов. Осаждаясь, суспензии заливают дно и задерживаютразвитие или полностью прекращают жизнедеятельность данных микроорганизмов,участвующих в процессе самоочищения вод. При гниении данных осадков могутобразовываться вредные соединения и отравляющие вещества, такие как сероводород,которые приводят к загрязнению всей воды в реке. Наличие суспензий затрудняюттакже проникновение света в глубь воды и замедляет процессы фотосинтеза. Однимиз основных санитарных требований, предъявляемых к качеству воды, являетсясодержание в ней необходимого количества кислорода. Вредное действие оказываютвсе загрязнения, которые так или иначе содействуют снижению содержаниякислорода в воде. Поверхностно активные вещества — жиры, масла, смазочныематериалы — образуют на поверхности воды пленку, которая препятствуетгазообмену между водой и атмосферой, что снижает степень насыщенности водыкислородом. Значительный объем органических веществ, большинство из которых несвойственно природным водам, сбрасывается в реки вместе с промышленными ибытовыми стоками. Нарастающее загрязнение водоемов и водостоков наблюдается вовсех промышленных странах. Информация о содержании некоторых органическихвеществ в промышленных сточных водах предоставлена в таблице 3:

Таблица3

ЗАГРЯЗНЯЮЩИЕ ВЕЩЕСТВА КОЛИЧЕСТВО В МИРОВОМ СТОКЕ, МЛН. Т/ГОД Нефтепродукты 26,563 Фенолы 0,460 Отходы производств синтетических волокон 5,500 Растительные остатки. 0,170 Всего: 33,273 <p/>

 Всвязи с быстрыми темпами урбанизации и несколько замедленным строительствомочистных сооружений или их неудовлетворительной эксплуатацией водные бассейны ипочва загрязняются бытовыми отходами. Особенно ощутимо загрязнение в водоемах сзамедленным течением или непроточных (водохранилища, озера).

Разлагаясьв водной среде, органические отходы могут стать средой для патогенныхорганизмов. Вода, загрязненная органическими отходами, становится практическинепригодной для питья и других надобностей. Бытовые отходы опасны не толькотем, что являются источником некоторых болезней человека (брюшной тиф, дизентерия,холера), но и тем, что требуют для своего разложения много кислорода. Еслибытовые сточные воды поступают в водоем в очень больших количествах, тосодержание растворимого кислорода может понизиться ниже уровня, необходимогодля жизни морских и пресноводных организмов.

Проблема загрязнения мирового океана (напримере ряда органических соединений).

Нефтьи нефтепродукты. Нефть представляет собой вязкую маслянистую жидкость, имеющуютемно-коричневый цвет и обладающую слабой флуоресценцией. Нефть состоитпреимущественно из насыщенных алифатических и гидроароматических углеводородов.Основные компоненты нефти — углеводороды (до 98%) — подразделяются на 4 класса:

Парафины(алкены) — (до 90% от общего состава) — устойчивые вещества, молекулы которыхвыражены прямой и разветвленной цепью атомов углерода. Легкие парафины обладаютмаксимальной летучестью и растворимостью в воде.

Циклопарафины- (30 — 60% от общего состава) — насыщенные циклические соединения с 5-6атомами углерода в кольце. Кроме циклопентана и циклогексана в нефтивстречаются бициклические и полициклические соединения этой группы. Этисоединения очень устойчивы и плохо поддаются биоразложению.

Ароматическиеуглеводороды — (20 — 40% от общего состава) — ненасыщенные циклическиесоединения ряда бензола, содержащие в кольце на 6 атомов углерода меньше, чемциклопарафины. В нефти присутствуют летучие соединения с молекулой в видеодинарного кольца (бензол, толуол, ксилол), затем бициклические (нафталин),полуциклические (пирен).

Олефины(алкены) — (до 10% от общего состава) — ненасыщенные нециклические соединения содним или двумя атомами водорода у каждого атома углерода в молекуле, имеющейпрямую или разветвленную цепь.

Нефтьи нефтепродукты являются наиболее распространенными загрязняющими веществами вМировом океане. К началу 80-ых годов в океан ежегодно поступало около 6 млн.тнефти, что составляло 0,23% мировой добычи. Наибольшие потери нефти связаны сее транспортировкой из районов добычи. Аварийные ситуации, слив за борттанкерами промывочных и балластных вод, — все это обуславливает присутствиепостоянных полей загрязнения на трассах морских путей. В период за 1962-79 годыв результате аварий в морскую среду поступило около 2 млн.т нефти. За последние30 лет, начиная с 1964 года, пробурено около 2000 скважин в Мировом океане, изних только в Северном море 1000 и 350 промышленных скважин оборудовано. Из-занезначительных утечек ежегодно теряется 0,1 млн.т нефти. Большие массы нефтипоступают в моря по рекам, с бытовыми и ливневыми стоками.

Объемзагрязнений из этого источника составляет 2,0 млн.т/год. Со стокамипромышленности ежегодно попадает 0,5 млн.т нефти. Попадая в морскую среду,нефть сначала растекается в виде пленки, образуя слои различной мощности. Поцвету пленки можно определить ее толщину (таблица 4):

Таблица4

ВНЕШНИЙ ВИД ТОЛЩИНА, МКМ КОЛИЧЕСТВО НЕФТИ 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 Тёмно окрашенные. 2,032 2310 <p/>

 Нефтянаяпленка изменяет состав спектра и интенсивность проникновения в воду света.Пропускание света тонкими пленками сырой нефти составляет 1-10% (280 нм),60-70%(400 нм).

Пленкатолщиной 30-40 мкм полностью поглощает инфракрасное излучение. Смешиваясь сводой, нефть образует эмульсию двух типов: прямую — «нефть в воде» — и обратную — «вода в нефти». Прямые эмульсии, составленные капелькаминефти диаметром до 0,5 мкм, менее устойчивы и характерны для нефтей, содержащихповерхностно-активные вещества. При удалении летучих фракций, нефть образуетвязкие обратные эмульсии, которые могут сохраняться на поверхности,переноситься течением, выбрасываться на берег и оседать на дно.

Пестициды.Пестициды составляют группу искусственно созданных веществ, используемых дляборьбы 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 сорныхрастений. Установлено, что пестициды уничтожая вредителей, наносят вред многимполезным организмам и подрывают здоровье биоценозов. В сельском хозяйстве давноуже стоит проблема перехода от химических (загрязняющих среду) к биологическим(экологически чистым) методам борьбы с вредителями. В настоящее время более 5млн.т пестицидов поступает на мировой рынок. Около 1,5 млн.т этих веществ ужевошло в состав наземных и морских экосистем золовым и водным путем.Промышленное производство пестицидов сопровождается появлением большогоколичества побочных продуктов, загрязняющих сточные воды. В водной среде чащедругих встречаются представители инсектицидов, фунгецидов и гербицидов.Синтезированные инсектициды делятся на три основных группы: хлороорганические,фосфороорганические и карбонаты. Хлороорганические инсектициды получаются путемхлорирования ароматических и гетероциклических жидких углеводородов. К нимотносятся ДДТ и его производные, в молекулах которых устойчивость алифатическихи ароматических групп в совместном присутствии возрастает, всевозможныехлорированные производные хлородиена (элдрин). Эти вещества имеют периодполураспада до нескольких десятков лет и очень устойчивы к биодеградации. Вводной среде часто встречаются полихлорбифенилы — производные ДДТ без алифатическойчасти, насчитывающие 210 гомологов и изомеров. За последние 40 лет использованоболее 1,2 млн.т полихлорбифенилов в производстве пластмасс, красителей,трансформаторов, конденсаторов. Полихлорбифенилы (ПХБ) попадают в окружающуюсреду в результате сбросов промышленных сточных вод и сжигания твердых отходахна свалках. Последний источник поставляет ПБХ в атмосферу, откуда они сатмосферными осадками выпадают во все районы Земного шара. Так в пробах снега,взятых в Антарктиде, содержание ПБХ составило 0,03 — 1,2 кг/л.

Синтетическиеповерхностно-активные вещества. Детергенты (СПАВ) относятся к обширной группевеществ, понижающих поверхностное натяжение воды. Они входят в составсинтетических моющих средств (СМС), широко применяемых в быту и промышленности.Вместе со сточными водами СПАВ попадают в материковые воды и морскую среду. СМСсодержат полифосфаты натрия, в которых растворены детергенты, а также ряддобавочных ингредиентов, токсичных для водных организмов: ароматизирующиевещества, отбеливающие реагенты (персульфаты, пербораты), кальцинированнаясода, карбоксиметилцеллюлоза, силикаты натрия. В зависимости от природы иструктуры 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 ихдолю приходится более 50% всех производимых в мире СПАВ. Присутствие СПАВ всточных водах промышленнрсти связано с использованием их в таких процессах, какфлотационное обогащение руд, разделение продуктов химических технологий,получение полимеров, улучшение условий бурения нефтяных и газовых скважин,борьба с коррозией оборудования. В сельском хозяйстве СПАВ применяется всоставе пестицидов.

Соединенияс канцерогенными свойствами. Канцерогенные вещества — это химически однородныесоединения, проявляющие трансформирующую активность и способность вызыватьканцерогенные, тератогенные (нарушение процессов эмбрионального развития) илимутагенные изменения в организмах. В зависимости от условий воздействия онимогут приводить к ингибированию роста, ускорению старения, нарушениюиндивидуального развития и изменению генофонда организмов. К веществам,обладающим канцерогенными свойствами, относятся хлорированные алифатическиеуглеводороды, винилхлорид, и особенно, полициклические ароматическиеуглеводороды (ПАУ). Максимальное количество ПАУ в современных данных осадкахМирового океана (более 100 мкг/км массы сухого вещества) обнаружено втентонически активных зонах, подверженным глубинному термическому воздействию.Основные антропогенные источники ПАУ в окружающей среде — это пиролизорганических веществ при сжигании различных материалов, древесины и топлива.

Тяжелыеметаллы. Тяжелые металлы (ртуть, свинец, кадмий, цинк, медь, мышьяк) относятсяк числу распространенных и весьма токсичных загрязняющих веществ. Они широкоприменяются в различных промышленных производствах, поэтому, несмотря наочистные мероприятия, содержание соединения тяжелых металлов в промышленныхсточных водах довольно высокое. Большие массы этих соединений поступают в океанчерез атмосферу. Для морских биоценозов наиболее опасны ртуть, свинец и кадмий.Ртуть переносится в океан с материковым стоком и через атмосферу. Привыветривании осадочных и изверженных пород ежегодно выделяется 3,5 тыс.т ртути.В составе атмосферной пыли содержится около 12 тыс.т ртути, причем значительнаячасть — антропогенного происхождения. Около половины годового промышленногопроизводства этого металла (910 тыс.т/год) различными путями попадает в океан.В районах, загрязняемых промышленными водами, концентрация ртути в растворе ивзвесях сильно повышается. При этом некоторые бактерии переводят хлориды ввысокотоксичную метилртуть. Заражение морепродуктов неоднократно приводило кртутному отравлению прибрежного населения. К 1977 году насчитывалось 2800 жертвболезни Миномата, причиной которой послужили отходы предприятий по производствухлорвинила и ацетальдегида, на которых в качестве катализатора использоваласьхлористая ртуть. Недостаточно очищенные сточные воды предприятий поступали взалив Минамата. Свиней- типичный рассеянный элемент, содержащийся во всехкомпонентах окружающей среды: в горных породах, почвах, природных водах,атмосфере, живых организмах. Наконец, свиней активно рассеивается в окружающуюсреду в процессе хозяйственной деятельности человека. Это выбросы спромышленными и бытовыми стоками, с дымом и пылью промышленных предприятий, свыхлопными газами двигателей внутреннего сгорания. Миграционный поток свинца сконтинента в океан идет не только с речными стоками, но и через атмосферу. Сконтинентальной пылью океан получает (20-30) т свинца в год.

Сбросотходов в море с целью захоронения (дампинг). Многие страны, имеющие выход кморю, производят морское захоронение различных материалов и веществ, вчастности грунта, вынутого при дноуглубительных работах, бурового шлака,отходов промышленности, строительного мусора, твердых отходов, взрывчатых ихимических веществ, радиоактивных отходов. Объем захоронений составил около 10%от всей массы загрязняющих веществ, поступающих в Мировой океан. Основанием длядампинга в море служит возможность морской среды к переработке большогоколичества органических и неорганических веществ без особого ущерба воды.Однако эта способность не беспредельна.

Поэтомудампинг рассматривается как вынужденная мера, временная дань обществанесовершенству технологии. В шлаках промышленных производств присутствуютразнообразные органические вещества и соединения тяжелых металлов. Бытовой мусорв 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, частьзагрязняющих веществ переходит в раствор, изменяя качество воды, другаясорбируется частицами взвеси и переходит в донные отложения. Одновременноповышается мутность воды. Наличие органических веществ часто приводит кбыстрому расходованию кислорода в воде и не редко к его полному исчезновению,растворению взвесей, накоплению металлов в растворенной форме, появлениюсероводорода.

Присутствиебольшого количества органических веществ создает в грунтах устойчивуювосстановительную среду, в которой возникает особый тип иловых вод, содержащихсероводород, аммиак, ионы металлов. Воздействию сбрасываемых материалов вразной степени подвергаются организмы бентоса и др. В случае образованияповерхностных пленок, содержащих нефтяные углеводороды и СПАВ, нарушаетсягазообмен на границе воздух — вода. Загрязняющие вещества, поступающие враствор, могут аккумулироваться в тканях и органах гидробиантов и оказыватьтоксическое воздействие на них. Сброс материалов дампинга на дно и длительнаяповышенная мутность приданной воды приводит к гибели от удушья малоподвижныеформы бентоса. У выживших рыб, моллюсков и ракообразных сокращается скоростьроста за счет ухудшения условий питания и дыхания. Нередко изменяется видовойсостав данного сообщества. При организации системы контроля за сбросами отходовв море решающее значение имеет определение районов дампинга, определениединамики загрязнения морской воды и донных отложений. Для выявления возможныхобъемов сброса в море необходимо проводить расчеты всех загрязняющих веществ всоставе материального сброса.

Тепловоезагрязнение. Тепловое загрязнение поверхности водоемов и прибрежных морскихакваторий возникает в результате сброса нагретых сточных вод электростанциями инекоторыми промышленными производствами. Сброс нагретых вод во многих случаяхобуславливает 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 водообменуповерхностным и донным слоям. Растворимость кислорода уменьшается, апотребление его возрастает, поскольку с ростом температуры усиливаетсяактивность аэробных бактерий, разлагающих органическое вещество. Усиливаетсявидовое разнообразие фитопланктона и всей флоры водорослей.

Наосновании обобщения материала можно сделать вывод, что эффекты антропогенноговоздействия на водную среду проявляются на индивидуальном ипопуляционно-биоценотическом уровнях, и длительное действие загрязняющихвеществ приводит к упрощению экосистемы.

Загрязнение почвы.

Почвенныйпокров Земли представляет собой важнейший компонент биосферы Земли. Именнопочвенная оболочка определяет многие процессы, происходящие в биосфере.

Важнейшеезначение почв состоит в аккумулировании органического вещества, различныххимических элементов, а также энергии. Почвенный покров выполняет функциибиологического поглотителя, разрушителя и нейтрализатора различных загрязнений.Если это звено биосферы будет разрушено, то сложившееся функционированиебиосферы необратимо нарушится. Именно поэтому чрезвычайно важно изучениеглобального биохимического значения почвенного покрова, его современногосостояния и изменения под влиянием антропогенной деятельности. Одним из видовантропогенного воздействия является загрязнение пестицидами.

Пестицидыкак загрязняющий фактор. Открытие пестицидов — химических средств защитырастений и животных от различных вредителей и болезней — одно из важнейшихдостижений современной науки. Сегодня в мире на 1 га наносится 300 кгхимических средств. Однако, в результате длительного применения пестицидов всельском хозяйстве и медицине (борьба с переносчиками болезней) почтиповсеместно отличается снижение из эффективности вследствие развитиярезистентных рас вредителей и распространению «новых» вредныхорганизмов, естественные враги и конкуренты которых были уничтоженыпестицидами. В то же время действие пестицидов стало проявляться в глобальныхмасштабах. Из громадного количества насекомых вредными являются лишь 0,3% или 5тыс. видов. У 250-ти видов обнаружена резистентность к пестицидам. Этоусугубляется явлением перекрёстной резистенции, заключающейся в том, чтоповышенная устойчивость к действию одного препарата сопровождаетсяустойчивостью к соединениям других классов. С общебиологических позицийрезистентность можно рассматривать как смену популяций в результате перехода отчувствительного штамма к устойчивому штамму того же вида вследствие отбора,вызванного пестицидами. Это явление связано с генетическими, физиологическими ибиохимическими перестройками организмов. Неумеренное применение пестицидов(гербицидов, инсектицидов, дефолиантов) негативно влияет на качество почвы. Всвязи с этим усиленно изучается судьба пестицидов в почвах и возможности ивозможности их обезвреживать химическими и биологическими способами. Оченьважно создавать и применять только препараты с небольшой продолжительностьюжизни, измеряемой неделями или месяцами. В этом деле уже достигнутыопределенные успехи и внедряются препараты с большой скоростью деструкции,однако проблема в целом ещё не решена.

Кислыеатмосферные выпады на сушу. Одна из острейших глобальных проблем современностии обозримого будущего — это проблема возрастающей кислотности атмосферныхосадков и почвенного покрова. Районы кислых почв не знают засух, но ихестественное плодородие понижено и неустойчиво; они быстро истощаются и урожаина них низкие. Кислотные дожди вызывают не только подкисление поверхностных води верхних горизонтов почв. Кислотность с нисходящими потоками водыраспространяется на весь почвенный профиль и вызывает значительное подкислениегрунтовых вод. Кислотные дожди возникают в результате хозяйственнойдеятельности человека, сопровождающейся эмиссией колоссальных количеств оксиловсеры, азота, углерода. Эти оксилы, поступая в атмосферу, переносятся на большиерасстояния, 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. Хозяйственнаядеятельность человека почти вдвое увеличила поступление в атмосферу оксиловсеры, азота, сероводорода и оксида углерода. Естественно, что это сказалось наповышении кислотности атмосферных осадков, наземных и грунтовых вод. Длярешения этой проблемы необходимо увеличить объём систематическихпредставительных измерений соединений загрязняющих атмосферу веществ на большихтерриториях.

Заключение.

Охранаприроды — задача нашего века, проблема, ставшая социальной. Снова и снова мыслышим об опасности, грозящей окружающей среде, но до сих пор многие из нассчитают их неприятным, но неизбежным порождением цивилизации и полагают, что мыещё успеем справиться со всеми выявившимися затруднениями.

Однаковоздействие человека на окружающую среду приняло угрожающие масштабы. Чтобы вкорне улучшить положение, понадобятся целенаправленные и продуманные действия.Ответственная и действенная политика по отношению к окружающей среде будетвозможна лишь в том случае, если мы накопим надёжные данные о современномсостоянии среды, обоснованные знания о взаимодействии важных экологическихфакторов, если разработает новые методы уменьшения и предотвращения вреда,наносимого Природе Человеком.