Загрязнение окружающей среды
| Сдавался/использовался | 1. на третьем курсе Уральской Государственной Юридической Академии, вечерка, г.Екатеринбург в 97-98гг. |
| Загрузить архив: | |
| Файл: vdv-0513.zip (33kb [zip], Скачиваний: 102) скачать |
ПРОБЛЕМЫ ЗАГРЯЗНЕНИЯ
ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
Содержание
TOC o "1-3" 1. Вступление................................................................................................................................................................... PAGEREF _Toc417799916 h 4
2. Химическое загрязнение атмосферы.................................................................................................. PAGEREF _Toc417799917 h 4
2.1. Основные загрязняющие вещества................................................................................................................ PAGEREF _Toc417799918 h 5
2.2. Аэрозольное загрязнение атмосферы............................................................................................................ PAGEREF _Toc417799919 h 7
2.3. Фотохимический туман (смог)........................................................................................................................ PAGEREF _Toc417799920 h 9
2.4. Проблема контролирования выброса в атмосферу загрязняющих веществ промышленными предприятиями (ПДК).................................................................................................................................................................................... PAGEREF _Toc417799921 h 10
3. Химическое загрязнение природных вод...................................................................................... PAGEREF _Toc417799922 h 11
3.1. Неорганическое загрязнение.......................................................................................................................... PAGEREF _Toc417799923 h 11
3.2. Органическое загрязнение................................................................................................................................ PAGEREF _Toc417799924 h 13
4. Проблема загрязнения Мирового океана (на примере ряда органических соединений). PAGEREF _Toc417799925 h 14
4.1. Нефть и нефтепродукты..................................................................................................................................... PAGEREF _Toc417799926 h 14
4.2. Пестициды................................................................................................................................................................ PAGEREF _Toc417799927 h 16
4.3. Синтетические поверхностно-активные вещества............................................................................. PAGEREF _Toc417799928 h 16
4.4. Соединения с канцерогенными свойствами.......................................................................................... PAGEREF _Toc417799929 h 17
4.5. Тяжелые металлы................................................................................................................................................. PAGEREF _Toc417799930 h 18
4.6. Сброс отходов в море с целю захоронения (дампинг)........................................................................ PAGEREF _Toc417799931 h 19
4.7. Тепловое загрязнение......................................................................................................................................... PAGEREF _Toc417799932 h 20
5. Загрязнение почвы.............................................................................................................................................. PAGEREF _Toc417799933 h 21
5.1. Пестициды как загрязняющий фактор........................................................................................................ PAGEREF _Toc417799934 h 22
5.2. Кислые атмосферные выпады на сушу (кислотные дожди)........................................................... PAGEREF _Toc417799935 h 22
6. Заключение................................................................................................................................................................ PAGEREF _Toc417799936 h 23
7. Список литературы:........................................................................................................................................... PAGEREF _Toc417799937 h 24
На всех стадиях своего развития человек был тесно связан с окружающим миром.Но с тех пор как появилось высокоиндустриальное общество, опасноевмешательствочеловека в природу резко усилилось, расширился объём этого вмешательства,оно сталовыражать разнообразные проявленияи сейчас грозит стать глобальной опасностью для человечества.Расход невосполнимыхвидов сырья повышается, все больше пахотных земель выбывает из экономики, так на них строятся города и заводы.Человеку приходится все больше вмешиватьсявхозяйство биосферы- той части нашей планеты, в которой существует жизнь. Биосфера Земли в настоящее времяподвергается нарастающему антропогенному воздействию. При этом можно выделить несколько наиболеесущественных процессов, любойиз которых не улучшает экологическую ситуацию на планете.
Наиболее масштабнымизначительным являетсяхимическое загрязнение среды несвойственнымиейвеществами химической природы. Срединих - аэрозольные и газообразныезагрязнители промышленно-бытового происхождения. Прогрессирует и накопление углекислого газа в атмосфере.Дальнейшее развитие этого процесса будет усиливать нежелательнуютенденцию всторону повышения среднегодовой температуры на планете.
Вызывает тревогу у экологов и продолжающееся загрязнение Мировогоокеана нефтью и нефтепродуктами, достигшее уже 1/5 его общей поверхности. Нефтяное загрязнение таких размеров может вызвать существенные нарушениягазо-и водообмена между гидросферой и атмосферой. Не вызывает сомнений и значение химическогозагрязнения 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.
2. Химическое загрязнение атмосферы.
Свой реферат я начну с обзора тех факторов, которые приводят к ухудшению состояния одной из важнейших составляющих биосферы - атмосферы.Человек загрязняет атмосферу уже тысячелетиями, однако последствияупотребленияогня, которым он пользовался весь этот период, были незначительны. Приходилось мириться стем,что дыммешал дыханию и что сажа ложилась черным покровом на потолке и стенах жилища.Получаемое тепло было длячеловека важнее,чем чистый воздух и незаконченные стены пещеры.Это начальное загрязнение воздуха не представляло проблемы, иболюдиобитали тогда небольшими группами, занимая непомерно обширную нетронутую природную среду. И даже значительное сосредоточениелюдейна сравнительно небольшой территории, как это было в классической древности, не сопровождалось ещесерьезными последствиями.
Так было вплоть до начала девятнадцатоговека.Лишь за последние сто лет развитие промышленности "одарило" нас такими производственными процессами,последствия которых вначале человекеще не мог себе представить.Возникли города-миллионеры, рост которых остановить нельзя.Всеэто результат великих изобретений и завоеваний человека.
2.1. Основные загрязняющие вещества.
В основном существуют три основных источниказагрязнения 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 промышленноепроизводство. Источники загрязнения - теплоэлектростанции, которые вместе с дымом выбрасывают в воздух сернистый и углекислый газ; металлургические предприятия, особенно цветной металлургии, которые выбрасываютввоздух оксидыазота,сероводород, хлор, фтор,аммиак, соединения фосфора, частицы и соединения ртутии мышьяка;химические и цементные заводы. Вредные газы попадают ввоздух в результате сжигания топлива для нужд промышленности, отопления жилищ,работы транспорта, сжигания и переработки бытовых и промышленных отходов.
Атмосферные загрязнители разделяют на первичные, поступающие непосредственнов атмосферу, ивторичные,являющиеся результатом превращения последних. Так, поступающий в атмосферу сернистый газ окисляется досерного ангидрида,который взаимодействует с парами воды и образует капельки серной кислоты. Привзаимодействии серного ангидридасаммиаком образуются кристаллы сульфата аммония.
Подобным образом, в результате химических, фотохимических, физико-химических реакций между загрязняющими веществами и компонентами атмосферы,образуютсядругие 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 примесямипирогенногопроисхождения 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 реагирующимс составными частями атмосферы и способствует повышению температуры на планете, и созданию парникового эффекта.
б) Сернистый ангидрид. Выделяется в процессе сгорания серосодержащего топлива или переработкисернистыхруд (до 170 млн. т. в год).Часть соединенийсеры выделяется при горении органических остатков в горнорудных отвалах. Только в США общее количествовыброшенного в атмосферу сернистого ангидрида составило 65 %от общемирового выброса.
в) Серныйангидрид. Образуется при окислении сернистого ангидрида. Конечным продуктом реакции являетсяаэрозоль или раствор сернойкислотыв дождевой воде,который подкисляет почву, обостряет заболевания дыхательных путей человека. Выпадение аэрозоля серной кислоты из дымовых факелов химических предприятий отмечается при низкой облачности и высокойвлажности воздуха. Листовые пластинки растений, произрастающих на расстоянии менее11 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 иливместе с другими соединениями серы.Основными источниками выброса являются предприятияпоизготовлению искусственного волокна,сахара, коксохимические, нефтеперерабатывающие, а также нефтепромыслы.В атмосфере при взаимодействии с другими загрязнителями подвергаются медленному окислению до серного ангидрида.
д.) Оксилыазота.Основнымиисточниками 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. вгод.
е) Соединения фтора. Источникамизагрязненияявляются предприятия по производству алюминия,эмалей, стекла, керамики, стали, фосфорных удобрений. Фторосодержащие вещества поступают ватмосферу в виде газообразных соединений - фтороводорода или пыли фторида натрия и кальция. Соединения характеризуются токсическимэффектом. Производныефтораявляются сильными инсектицидами.
ж) Соединенияхлора. Поступают в атмосферу от химических предприятий, производящихсолянуюкислоту, хлоросодержащие пестициды, органические красители, гидролизный спирт, хлорную известь, соду.В атмосфере встречаются как примесьмолекулы хлораи паров соляной кислоты. Токсичность хлора определяется видом соединений и их концентрацией.В металлургической промышленности привыплавке чугунаипри переработке его на сталь происходит выброс в атмосферу различных тяжелыхметаллов 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.
2.2. Аэрозольное загрязнение атмосферы.
Аэрозоли - это твердые или жидкие частицы,находящиеся во взвешенном состоянии в воздухе.Твердые компоненты аэрозолейв ряде случаев особенно опасны для организмов,а у людей вызывают специфическиезаболевания.В атмосфереаэрозольныезагрязнения воспринимаются в виде дыма, тумана, мглы или дымки. Значительная частьаэрозолей образуется в атмосфере привзаимодействии твердых и жидких частиц между собой или сводяным паром. Средний размер аэрозольных частиц составляет 1-5 мкм. В атмосферу Земли ежегодно поступает около 1 куб. км пылевидных частиц искусственногопроисхождения.Большое количество пылевых частиц образуется также в ходепроизводственной деятельности людей.Сведения о некоторых источниках техногенной пыли приведены ниже:
ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ПРОЦЕСС.
ВЫБРОС ПЫЛИ, МЛН. Т/ГОД
1. Сжигание каменного угля 93,600
2. Выплавка чугуна 20,210
3. Выплавка меди (без очистки)6,230
4. Выплавка цинка 0,180
5. Выплавка олова (без очистки) 0,004
6. Выплавка свинца 0,130
7. Производство цемента 53,370
Основными источниками искусственных аэрозольных загрязнения воздуха являются ТЭС,которые потребляютуголь высокой зольности, обогатительные фабрики,металлургические, цементные, магнезитовые и сажевые заводы. Аэрозольныечастицыот этих источниковотличаются большим разнообразием химического состава. Чащевсего вих составе обнаруживаются 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.
Еще большее разнообразие свойственно органической пыли,включающей алифатические иароматическиеуглеводороды, соли кислот.Она образуется при сжигании остаточных нефтепродуктов,в процессе пиролиза на нефтеперерабатывающих, нефтехимических и других подобных предприятиях.
Постоянными источниками аэрозольного загрязнения являютсяпромышленные отвалы- искусственныенасыпи из переотложенногоматериала, преимущественно вскрышныхпород,образуемых при добыче полезныхископаемых или же из отходов предприятий перерабатывающей промышленности,ТЭС.
Источником пыли и ядовитых газов служат массовые взрывные работы. Так,в результате одного среднего по массе взрыва (250-300 тонн взрывчатыхвеществ) в атмосферу выбрасывается около 2 тыс. куб. м. условного оксида углерода и более 150 т. пыли.
Производствоцемента и других строительных материалов также является источником загрязнения атмосферы пылью.Основные технологическиепроцессы этих производств- измельчение и химическая обработка полуфабрикатов и получаемых продуктов в потоках горячих газов всегда сопровождается выбросами пыли и других вредных веществ в атмосферу.
К атмосферным загрязнителям относятся углеводороды - насыщенные и ненасыщенные,включающие от 1 до 13 атомов углерода. Они подвергаются различным превращениям, окислению, полимеризации,взаимодействуяс другимиатмосферными загрязнителями после возбуждения солнечной радиацией.В результате этих реакций образуются перекисные соединения,свободные радикалы,соединения углеводородов с оксидами азота исеры часто в виде аэрозольных частиц. При некоторых погодных условиях могут образовываться особо большие скопления вредных газообразных и аэрозольных примесей в приземном слое воздуха.
Обычно это происходит в тех случаях, когда в слое воздуха непосредственно надисточниками газопылевой эмиссии существует инверсия - расположения слоя более холодного воздуха под теплым, что препятствуетвоздушныммассам и задерживает переноспримесей вверх. В результате вредные выбросы сосредотачиваются под слоем инверсии,содержание их у земли резко возрастает, что становится одной из причин образования ранеенеизвестного в природе фотохимического тумана.
2.3. Фотохимический туман (смог).
Фотохимический туман представляет собоймногокомпонентную смесь газов и аэрозольных частиц первичного и вторичного происхождения. В состав основных компонентов смога входят озон, оксиды азотаи серы,многочисленные органические соединения перекисной природы,называемые в совокупности фотооксидантами.
Фотохимический смог возникает в результате фотохимических реакций при определенных условиях: наличии в атмосфере высокой концентрации оксидов азота,углеводородов и других загрязнителей, интенсивной солнечной радиациии безветрияили очень слабогообмена воздуха в приземном слое при мощной и втечение не менее суток повышенной инверсии.Устойчиваябезветренная погода, обычно сопровождающаяся инверсиями, необходима для создания высокой концентрацииреагирующих веществ.
Такие условиясоздаютсячащев июне-сентябре и реже зимой. При продолжительной ясной погоде солнечная радиация вызывает расщепление молекул диоксида азота с образованием оксида азота и атомарного кислорода.Атомарный кислород с молекулярным кислородом дают озон.Казалось бы, последний, окисляя оксид азота, должен снова превращаться вмолекулярныйкислород, а оксид азота - в диоксид.Но этого не происходит. Оксид азота вступает в реакции с олефинами выхлопных газов,которыепри этом расщепляются по двойной связи и образуют осколки молекули избыток озона. В результате продолжающейся диссоциации новые массы диоксидаазота расщепляются и дают дополнительные количества озона.
Возникает циклическая реакция, в итоге которой в атмосфере постепенно накапливается озон. Этот процесс вночное время прекращается. В свою очередь озон вступает в реакцию олефинами.В атмосфере концентрируются различные перекиси, которые в сумме и образуют характерные дляфотохимического туманаоксиданты. Последние являются источником так называемых свободных радикалов, отличающихся особой реакционной способностью.
Такие смоги - нередкое явление над Лондоном, Парижем, Лос-Анджелесом, Нью-Йорком и другими городами Европыи Америки. По своему физиологическому воздействию на организм человека они крайне опасны для дыхательной и кровеносной системы и часто бывают причиной преждевременной смерти городских жителей с ослабленным здоровьем.
Приоритет вобласти разработки предельно допустимых концентраций в воздухе принадлежит СССР. ПДК - такие концентрации, которые на человека и его потомство прямого иликосвенного воздействия, не ухудшают их работоспособности, самочувствия, атакжесанитарно-бытовыхусловий жизнилюдей.
Обобщение всей информации по ПДК, получаемой всеми ведомствами, осуществляется в ГГО (ГлавнойГеофизическойОбсерватории. Чтобы по результатам наблюдений определить значения воздуха, измеренные значения концентрацийсравнивают с максимальной разовойпредельно допустимой концентрациейи определяют число случаев,когда были превышеныПДК, атакжево сколько раз наибольшее значение было выше ПДК. Среднее значение концентрации за месяц или за год сравнивается с ПДКдлительного действия - среднеустойчивой ПДК. Состояние загрязнение воздуха несколькими веществами,наблюдаемые в атмосфере города, оценивается спомощью комплексного показателя - индекса загрязнения атмосферы (ИЗА). Для этого нормированныена соответствующее значения ПДК и средние концентрации различныхвеществ с помощьюнесложныхрасчетов приводятквеличине концентраций сернистого ангидрида, а затем суммируют.
Максимальные разовые концентрации основных загрязняющихвеществ были наибольшимив Норильске (оксилы азота и серы),Фрунзе (пыль), Омске (угарный газ).Степень загрязнения воздуха основными загрязняющимивеществаминаходится в прямой зависимости от промышленного развития города. Наибольшие максимальные концентрациихарактерны для городов с численностью населения более 500 тыс. жителей. Загрязнение воздуха специфическими веществамизависитот вида промышленности,развитой в городе.Если в крупном городе размещены предприятия нескольких отраслей промышленности,то создается очень высокий уровень загрязнения воздуха,однако проблема снижениявыбросов многих специфических веществ до сих пор остается нерешенной.
3. Химическое загрязнение природных вод.
Всякий водоемили 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,классифицируютпо разному,в зависимости от подходов, критериев и задач. Так, обычно выделяют химическое, физическое и биологические загрязнения.
Химическое загрязнение представляет собой изменение естественных химическихсвойств вода за счет увеличения содержания в ней вредных примесей как неорганической (минеральные соли,кислоты, щелочи, глинистые частицы), так и органической природы (нефть и нефтепродукты, органическиеостатки, поверхностно-активныевещества, пестициды).
3.1. Неорганическое загрязнение.
Основными неорганическими(минеральными) загрязнителямипресных и морских вод являются разнообразные химические соединения, токсичные для обитателей водной среды.Это соединения мышьяка, свинца, кадмия, ртути, хрома, меди, фтора. Большинство из них попадает в воду в результате человеческой деятельности. Тяжелые металлы поглощаются фитопланктоном,а затем передаются по пищевой цепи более высокоорганизованным организмам. Токсическийэффект некоторых наиболее распространенных загрязнителей гидросферы представлен в таблице 3.1.
Кроме перечисленных в таблице веществ, к опасным источникам инфекции водной среды можно отнести неорганические кислоты и основания, обуславливающие широкий диапазон рН промышленныхстоков (1,0 - 11,0) и способных изменять рН водной среды до значений 5,0или выше 8,0 ,тогда как рыба в преснойи морскойводе может существовать только в интервале рН 5,0 - 8,5.
Таблица 3.1.
|
Вещество |
Планктон |
Ракообразные |
Моллюски |
Рыбы |
|
1. Медь |
+++ |
+++ |
+++ |
+++ |
|
2. Цинк |
+ |
++ |
++ |
++ |
|
3. Свинец |
- |
+ |
+ |
+++ |
|
4. Ртуть |
++++ |
+++ |
+++ |
+++ |
|
5. Кадмий |
- |
++ |
++ |
++++ |
|
6. Хлор |
- |
+++ |
++ |
+++ |
|
7. Роданид |
- |
++ |
+ |
++++ |
|
8. Цианид |
- |
+++ |
++ |
++++ |
|
9. Фтор |
- |
- |
+ |
++ |
|
10. Сульфид |
- |
++ |
+ |
+++ |
Степень токсичности (примечание):
- - отсутствует
+ - очень слабая
++ - слабая
+++ - сильная
++++ - очень сильная
Среди основных источниковзагрязнениягидросферы минеральными веществами и биогенными элементами следует упомянуть предприятия пищевой промышленности и сельское хозяйство. С орошаемыхземель ежегодно вымывается около 6 млн. т солей. К 2000 годувозможно увеличение их массы до 12 млн. т/год.
Отходы, содержащие ртуть,свинец, медь локализованы в отдельных районах у берегов, однако некоторая их часть выносится далеко за пределы территориальных вод. Загрязнение ртутью значительно снижает первичную продукцию морских экосистем, подавляяразвитие фитопланктона. Отходы,содержащие ртуть, обычно скапливаются в донных отложениях заливов или эстуариях рек. Дальнейшая ее миграция сопровождаетсянакоплениемметиловой ртутииее включением в трофические цепи водных организмов.
Так, печальную известностьприобрела болезнь Минамата,впервые обнаруженную японскими учеными у людей,употреблявших в пищу рыбу, выловленную в заливе Минамата, в который бесконтрольно сбрасывали промышленные стокис техногенной ртутью.
3.2. Органическое загрязнение.
Среди вносимых в океан с суши растворимых веществ, большоезначение для обитателей водной среды имеютне толькоминеральные, биогенные элементы, но и органические остатки. Вынос в океанорганического веществаоцениваетсяв300-380 млн. т/год. Сточные воды,содержащие суспензии органического происхождения или растворенное органическое вещество,пагубно влияют на состояние водоемов.Осаждаясь, суспензии заливают дно и задерживают развитие или полностью прекращают жизнедеятельность данных микроорганизмов, участвующих в процессе самоочищения вод. При гниении данных осадков могут образовываться вредные соединения и отравляющие вещества,такие как сероводород, которые приводят к полному загрязнению воды в реке.Наличие суспензийзатрудняют также проникновение света на глубину, и замедляет процессы фотосинтеза.
Одним из основных санитарных требований, предъявляемых к качеству воды, является содержание в ней необходимого количествакислорода.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 объеморганическихвеществ, большинство из которых не свойственно природным водам, сбрасывается в реки вместе с промышленными и бытовымистоками. Нарастающее загрязнение водоемов и водостоков наблюдается во всех промышленных странах. Информация о содержании некоторых органических веществ в промышленных сточных водах предоставлена ниже:
Загрязняющиевещества Количество в мировом стоке, млн. т/год
1. Нефтепродукты 26, 563
2. Фенолы 0,460
3. Отходы производствсинтетических волокон 5,500
4. Растительные органическиеостатки 0,170
5. Всего 33, 273
В связи с быстрыми темпами урбанизации и несколькозамедленным строительством очистных сооружений или их неудовлетворительной эксплуатацией водные бассейны и почвазагрязняются бытовыми отходами.Особенно ощутимо загрязнение в водоемах с замедленным течением или непроточных (водохранилища,озера).
Разлагаясь вводной среде,органические отходы могут статьсредой для патогенных организмов.Вода, загрязненная органическими отходами, становитсяпрактически непригодной для питья и других надобностей.Бытовые отходы опасны нетолько тем, чтоявляютсяисточником некоторыхболезнейчеловека (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 опуститься ниже уровня, необходимого для жизни морских и пресноводных организмов.
4. Проблема загрязнения Мирового океана (на примере ряда органических соединений).
Нефть представляетсобойвязкую маслянистуюжидкость, имеющую темно-коричневый цвет и обладающую слабой флуорисценцией. Нефтьсостоит преимущественно из насыщенных алифвтических и гидроароматических углеводородов. Основные компоненты нефти-углеводороды (до98%) - подразделяются на 4класса:
а) Парафины (алкены) - (до 90% от общего состава) - устойчивые вещества,молекулы которых выражены прямой иразветвленной цепью атомов углерода. Легкие парафины обладают максимальной летучестью и растворимостью в воде.
б) Циклопарафины -( 30 - 60% от общего состава)-насыщенные циклические соединения с 5-6 атомами углеродавкольце. Кроме циклопентанаи 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. Внефти присутствуют летучие соединения с молекулой ввиде одинарного кольца (бензол, толуол, ксилол), затем бициклические (нафталин), полуциклические (пирен).
г) Олефины (алкены) -(до 10% от общего состава)- ненасыщенные нециклические соединенияс одним или двумя атомами водорода у каждого атома углерода в молекуле, имеющей прямуюили разветвленную цепь.
Нефть и нефтепродукты являются наиболее распространенными загрязняющими веществами в Мировом океане. К началу 80-ых годов в океан ежегодно поступало около 6 млн. т. нефти, что составляло 0,23% мировой добычи.
Наибольшие потери нефти связаны с ее транспортировкой из районов добычи.Аварийные ситуации, слив за борттанкерами промывочных и балластных вод,- всеэто 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 1000и 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 загрязнения из этого источника составляет2,0 млн. т./год. Состоками промышленности ежегодно попадает 0,5 млн. т. нефти. Попадая в морскую среду, нефть сначала растекается в виде пленки, образуя слои различной мощности. По цветупленки 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 окрашенныеразводы 0,305 352
5. Тускло окрашенные 1,016 1170
6. Темно окрашенные 2,032 2310
Нефтяная пленка изменяет составспектраи интенсивность проникновения в воду света. Пропускание света тонкими пленками сырой нефти составляет 1-10%(280нм), 60-70%(400нм).
Пленка толщиной 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 капельками нефтидиаметром до 0,5 мкм,менее устойчивы и характерны для нефти, содержащей поверхностно-активные вещества. При удалении летучих фракций, нефть образует вязкие обратные эмульсии, которыемогут сохраняться на поверхности, переноситься течением, выбрасыватьсяна берег и оседать на дно.
Пестициды составляютгруппуискусственно созданныхвеществ, используемых для борьбы с вредителями и болезнями растений. Пестициды делятся на следующие группы:инсектициды- для борьбыс 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 намировой 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 сточныеводы. В воднойсредечаще других встречаются представителиинсектицидов, фунгецидов и гербицидов. Синтезированные инсектициды делятся на три основных группы: хлороорганические, фосфорооргани-ческие и карбонаты.
Хлороорганические инсектициды получаютсяпутем 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 иочень устойчивык биодеградации.В водной среде часто встречаются полихлорбифенилы - производные ДДТ безалифатическойчасти, насчитывающие210 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 сбросовпромышленных сточных вод и сжигания твердых отходах на свалках. Последний источник поставляет ПБХ в атмосферу, откудаонис 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 поверхностноенатяжение воды.Они входят в составсинтетических моющих средств (СМС), широко применяемых в быту и промышленности. Вместесо сточными водами СПАВ попадают в материковые воды и морскую среду.
СМСсодержат 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, силикатынатрия.
Взависимости отприродыи структуры гидрофильной части молекулы СПАВ делятся на анионоактивные, катионоактивные, амфотерные и неионогенные. Последние не образуют ионов вводе. 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 сиспользованиемих 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 трансформирующуюактивность испособность 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 развитияиизменению генофонда организмов.
К веществам, обладающим канцерогенными свойствами, относятся хлорированные алифатические углеводороды, винилхлорид, и особенно, полициклические ароматические углеводороды (ПАУ).Максимальное количествоПАУ в современных данных осадках Мирового океана (более 100 мкг/км массы сухого вещества) обнаруженов тентонически активныхзонах, подверженным глубинному термическому воздействию.Основные антропогенные источники ПАУв окружающей среде- это пиролиз органических веществ при сжигании различных материалов, древесины и топлива.
Тяжелые металлы (ртуть,свинец,кадмий, цинк, медь, мышьяк) относятся к числу распространенныхивесьма токсичных загрязняющих веществ. Они широко применяются в различных промышленных производствах,поэтому, несмотряна очистные мероприятия, содержание соединения тяжелых металловв промышленныхсточных водах довольно высокое. Большие массы этих соединений поступают в океан через атмосферу. Для морских биоценозов наиболее опасны: ртуть,свинец и кадмий.Ртуть переноситсяв океан с материковым стоком и через атмосферу.
При выветривании осадочных и изверченныхпородежегодно выделяется3,5 тыс. т. ртути.В составе атмосферной пыли содержится около 12 тыс. т. ртути, причем значительная часть - антропогенного происхождения. Около половины годового промышленного производстваэтого металла (910 тыс. т./год) различными путямипопадаетв океан. В районах, загрязняемых промышленными водами, концентрация ртути в растворе и взвесях сильно повышается. При этом некоторые бактериипереводят хлориды в высокотоксичную метил ртуть.
Заражение морепродуктовнеоднократноприводило к ртутному отравлению прибрежного населения. К 1977 году насчитывалось 2800 жертв болезни Миномата, причиной которой послужили отходы предприятий по производству хлорвинила и ацетальдегида, на которыхв качествекатализатораиспользовалась хлористая ртуть. Недостаточно очищенные сточные воды предприятий поступали в залив Миномата.
Свинец - типичный рассеянныйэлемент, содержащийся во всех компонентах окружающей среды: вгорных породах, почве,природных водах, атмосфере, живых организмах. Наконец,свинейактивно рассеивается в окружающую среду в процессехозяйственнойдеятельности человека.
Этовыбросы с промышленными и бытовыми стоками, с дымом и пыльюпромышленных предприятий,с выхлопнымигазами двигателей внутреннего сгорания.Миграционный поток свинца с континентав океан идет не только с речными стоками, но и через атмосферу. Сконтинентальнойпылью океан получает (20-30) т. свинца в год.
4.6. Сброс отходов в море с целю захоронения (дампинг).
Многие страны,имеющие выход к морю,производят морскоезахоронение различных материалов и веществ, в частности грунта, вынутого при дноуглубительныхработах, буровогошлака,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 вмореслужит 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 промышленного производстваприсутствуют разнообразныеорганические 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 и прохождения материала сквозь столб воды, часть загрязняющих веществ переходит в раствор, изменяя качество воды, другая сорбируется частицами взвеси и переходит в донные отложения.
Одновременно повышается мутность воды.Наличие органическихвеществчасто приводитк 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 вгрунтах устойчивую восстановительную среду,в которой возникает особый тип иловых вод,содержащих сероводород,аммиак, ионы металлов.Воздействиюсбрасываемых материалов в разной степени подвергаются организмы бентоса и др.
В случае образования поверхностных пленок, содержащих нефтяные углеводороды и СПАВ, нарушается газообмен на границе воздух - вода. Загрязняющие вещества, поступающие в раствор, могут аккумулироваться в тканях и органах гидробиантови оказыватьтоксическоевоздействие наних.
Сброс материалов дампинга на дно и длительная повышенная мутность приданной воды приводит кгибели от удушья малоподвижные формы бентоса.У выживших рыб,моллюсков и ракообразныхсокращается скоростьростаза счет ухудшения условий питания и дыхания. Нередко изменяется видовой состав данного сообщества.
При организации системы контроля над сбросами отходов в море решающее значение имеет определение районов дампинга, определениединамикизагрязнения морской воды и донных отложений. Для выявления возможных объемов сброса в море необходимо проводить расчеты всех загрязняющих веществ в составе материального сброса.
Тепловое загрязнениеповерхностиводоемов иприбрежных морских акваторийвозникает врезультатесброса нагретых сточных вод электростанциями и некоторыми промышленнымипроизводствами. Сброснагретых вод во многих случаях обуславливает повышение температуры воды в водоемах на6-8градусов Цельсия. Площадьпятен нагретых вод в прибрежных районах может достигать 30 кв. км.
Более устойчивая температурная стратификация препятствует водообмену поверхностным и донным слоям. Растворимость кислорода уменьшается,а потреблениееговозрастает, поскольку с ростом температуры усиливается активность аэробных бактерий, разлагающих органическое вещество. Усиливается видовоеразнообразие 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.
Почвенный покров Земли представляет собой важнейший компонент биосферы Земли.Именно почвеннаяоболочкаопределяет многие процессы, происходящие в биосфере.
Важнейшее значение почв состоит в аккумулировании органического вещества,различныххимических элементов,а также энергии. Почвенный покроввыполняет функциибиологическогопоглотителя, разрушителя и нейтрализатора загрязнения различного рода. 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.
5.1. Пестициды как загрязняющий фактор.
Открытие пестицидов - химических средств защиты растений иживотных от различныхвредителейи болезней - одно из важнейших достижений современной науки.Сегодняв мирена 1 га. наносится 300 кг. химических средств. Однако в результате длительного применения пестицидов в сельском хозяйстве медицине (борьбас переносчиками болезней) почти повсеместно отличается снижение из эффективности вследствие развития резистентных расвредителей и распространению "новых" вредных организмов, естественные враги и конкуренты которых былиуничтожены пестицидами.
Вто же время действие пестицидов стало проявляться в глобальных масштабах.Из громадного количества насекомых вреднымиявляются 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 препаратасопровождается устойчивостью к соединениям других классов.
С общебиологических позиций резистентность можно рассматривать как сменупопуляций в результате перехода от чувствительного штамма к устойчивому штамму того же видавследствиеотбора, вызванного пестицидами.Это явление связано с генетическими, физиологическими и биохимическими перестройкамиорганизмов. Неумеренное применение пестицидов (гербицидов,инсектицидов, дефолиантов) негативно влияет на качество почвы.В связис этим усиленноизучается судьба пестицидов в почвах и возможности и возможности их обезвреживать химическимии биологическими способами.
Оченьважно создавать и применять толькопрепараты с небольшойпродолжительностьюжизни, измеряемой неделями или месяцами. В этом направленииуже были достигнуты определенные успехи и внедряются препараты с большойскоростью деструкции, однако проблема в целом ещё не решена.
5.2. Кислые атмосферные выпады на сушу (кислотные дожди).
Одна из острейших глобальных проблем современности и обозримого будущего-это проблема возрастающей кислотности атмосферных осадков и почвенного покрова. Районы кислых почв не знаютзасух,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 водыраспространяется навесь почвенный профиль и вызывает значительное подкисление грунтовых вод. Кислотные дожди возникают в результате хозяйственной деятельности человека, сопровождающейся эмиссией колоссальных количествокислов серы,азота, углерода.
Эти окислы, поступая в атмосферу, переносятся на большие расстояния, взаимодействуют с водой и превращаются в растворысмеси сернистой,серной, азотистой,азотной иугольной кислот,которые выпадают в виде "кислых дождей"насушу, взаимодействуя с растениями, почвами, водами.
Главнымиисточниками в атмосфере является сжигание сланцев, нефти, углей,газа в индустрии, в сельском хозяйстве, в быту. Хозяйственная деятельность человека почти вдвое увеличила поступлениев атмосферу окислов серы,азота,сероводорода и оксидауглерода. Естественно, что это сказалось на повышении кислотности атмосферных осадков, наземных и грунтовых вод. Для решения этой проблемы необходимо увеличить объёмпредставительных систематических измерений соединений загрязняющих атмосферу веществ на больших территориях.
Охрана природы - задача нашего века, проблема, ставшая социальной.Снова и снова мы слышим об опасности, грозящей окружающей среде, но до сих пор многие из нас считают их неприятным,но неизбежным порождением цивилизации и полагают, что мы ещё успеем справиться со всеми выявившимисязатруднениями.
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 кокружающей средебудет возможна лишь в том случае, если мы накопим надёжные данные о современном состоянии среды,обоснованные знания овзаимодействии важных экологических факторов,если разработает новые методы уменьшения и предотвращения вреда, наносимого Природе Человеком.
1. Наша Планета; Москва; 1985 год.
2. Пьер Агесс; Ключи к экологии; Ленинград; 1982 год.
3. В.З.Черняк; Семь чудес и другие; Москва; 1983 год.
4. Френц Щебек; Вариации на тему одной планеты; 1972 год.
5. Г.Хефлинг. Тревога в 2000 году. Москва. 1990 год.
6. В.В. Плотников. На перекрестках экологии. Москва. 1985 год.