Химическое загрязнение среды промышлененостью
- Свинец - + + +++
- Ртуть ++++ +++ +++ +++
- Кадмий - ++ ++ ++++
- Хлор - +++ ++ +++
- Роданид - ++ + ++++
- Цианид - +++ ++ ++++
- Фтор - - + ++
- Сульфид - ++ + +++
Степень токсичности (примечание):
- - отсутствует
+ - очень слабая
++ - слабая
+++ - сильная
++++ - очень сильная
Кроме перечисленных в таблице веществ, к опасным заразителям водной
среды можно отнести неорганические кислоты и основания, обуславливающие
широкий диапозон рН промышленных стоков (11,0 - 11,0) и способных изменять
рН водной среды до значений 15,0 или выше 18,0, тогда как рыба в пресной
и морской воде может существовать только в интервале рН 5,0 - 8,5. Среди
основных источников загрязнения гидросферы минеральными веществами и
биогенными элементами следует упомянуть предприятия пищевой промышленности
и сельское хозяйство. С орошаемых земель ежегодно вымывается около16
млн.т. солей. К2000 году возможно 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, подавляя развитие фитопланктона. Отходы,
содержащие ртуть, обычно скапливаются в донных отложениях заливов или
эстуариях рек. Дальнейшая ее миграция сопровождается накоплением
метиловой ртути и ее включением в трофические цепи водных организмов.
Так, печальную известность приобрела болезнь Минамата, впервые
обнаруженную японскими учеными у людей, употреблявших в пищу рыбу,
выловленную в заливе Минамата, в который бесконтрольно сбрасывали
промышленные стоки с техногенной ртутью.
Органическое загрязнение.
Среди вносимых в океан с суши растворимых веществ, большое значение
для обитателей водной среды имеют не только минеральные, биогенные
элемнты, но и органические остатки. Вынос в океан органического
вещества оценивается в 300 - 380 млн.т./год.Сточные воды, содержащие
суспензии органического происхождения или растворенное органическое
вещество, пагубновлияютна состояние водоемов. Осаждаясь, суспензии
заливают дно и задерживают развитие или полностью прекращают
жизнедеятельность данных микроорганизмов, участвующих в
процессесамоочищения вод. При гниении данных осадков могут образовываться
вредные соединения и отравляющие вещества, такие как сероводород, которые
привогдят к загрязнению всей воды в реке. Наличие суспензий затрудняют
также проникновение света в глубь воды и замедляет процессы фотосинтеза.
Одним из основных санитарных требований, предъявляемых к качеству воды,
является содержание в ней необходимого количества кислорода. Вредное
действие оказывают все загрязнения, которые так или иначе содействуют
снижению содержания кислорода в воде. Поверхностно- активные вещества -
жиры, масла, смазочные материалы - образуют на поверхности воды пленку,
которая препятствует газообмену между водой и атмосферой, что снижает
степень насыщенности воды кислородом. Значительный объем органических
веществ, большинство из которых не свойственно природным водам,
сбрасывается в реки вместе с промышленными и бытовыми стоками. Нарастающее
загрязнение водоемов и водостоков наблюдается во всех промышленных
странах. Информация о содержании некоторых органических веществ в
промышленных сточных водах предоставлена ниже:
ЗАГРЯЗНЯЮЩИЕ ВЕЩЕСТВА КОЛИЧЕСТВО В МИРОВОМ СТОКЕ
МЛН.Т./ГОД
- Нефтепродукты 26,563
- Фенолы 0,460
- Отходы производств
синтетических волокон 5,500
- Растительные органические остатки 0,170
- Всего 33,273
В связи с быстрыми темпами урбанизации и несколько замедленным
строительством очистных сооружений или их неудовлетворительной
эксплуатацией водные бассейны и почва загрязняются бытовыми отходами.
Особенно ощутимо загрязнение в водоемах с замедленным течением или
непроточных (водохранилища, озера). Разлагаясь в водной среде,
органические отходы могут стать средой для патогенных организмов. Вода,
загрязненная органическими отходами, становится практически непригодной
для питья и других надобностей. Бытовые отходы опасны не только тем,
что являются источником некоторых болезней человека (брюшной тиф,
дизентерия, холера), но и тем, что требуют для своего разложения много
кислорода. Если бытовые сточные воды поступают в водоем в очень больших
количествах, то содержание растворимого кислорода может понизится ниже
уровня, необходимого для жизни морских и пресноводных организмов.
Проблема загрязнения Мирового океана
Нефть и нефтепродукты
Нефть представляет собой вязкую маслянистую жидкость, имеющую
темно-коричневый цвет и обладающую слабой флуорисценцией. Нефть состоит
преимущественно из насыщенных алифвтических и гидроароматических
углеводородов. Основные компоненты нефти - углеводороды (до 98%)
подразделяются на 4
класса:
а) Парафины (алкены).(до 90% от общего состава) - устойчивые вещества,
молекулы которых выражены прямой и разветв ленной цепью атомов углерода.
Легкие парафины обладают макси мальной летучестью и растворимостью в воде.
б) Циклопарафины. ( 30 - 60% от общего состава) насыщенные
циклические соединения с 5-6 атомами углерода в кольце. Кроме
циклопентана и циклогексана в нефти встречаются бициклические и
полициклические соединения этой группы. Эти соединения очень устойчивы и
плохо поддаются биоразложению.
в) Ароматические углеводороды. (20 - 40% от общего состава)
ненасыщенные циклические соединения ряда бензола, содержащие в кольце на 6
атомов углерода меньше, чем циклопарафины. В нефти присутствуют летучие
соединения с молекулой в виде одинарного кольца (бензол, толуол, ксилол),
затем бициклические (нафталин), полуциклические (пирен).
г) Олефины (алкены). (до 10% от общего состава) - ненасыщенные
нециклические соединения с одним или двумя атомами водорода у каждого
атома углерода в молекуле, имеющей прямую или разветвленную цепь.Нефть и
нефтепродукты являются наиболее распространенными загрязняющими
веществами в Мировом океане. К началу 80-ых годов в океан ежегодно
поступало около 16 млн.т. нефти, что составляло 0,23% мировой добычи.
Наибольшие потери нефти связаны с ее транспортировкой из районов добычи.
Аварийные ситуации, слив за борт танкерами промывочных и балластных вод,
- все это обуславливает присутствие постоянных полей загрязнения на
трассах морских путей. В период за 1962-79 годы в результате аварий в
морскую среду поступило около 2 млн. т.нефти. За последние 30 лет,
начиная с 1964года, пробурено около2000 скважин в Мировом океане, из них
только в Северном море 1000 и 350 промышленных скважин оборудовано. Из-за
незначительных утечек ежегодно теряется 0,1 млн.т. нефти. Большие массы
нефти поступают в моря по рекам, с бытовыми и ливневыми стоками. Объем
загрязнений из этого источника составляет 2,0млн.т./год. Со
стоками промышленности ежегодно попадает 0,5млн.т. нефти. Попадая в
морскую среду, нефть сначала растекается в виде пленки, образуя слои
различной мощности. По цвету пленки можно определить ее толщину:
ВНЕШНИЙ ВИД ТОЛЩИНА,МКМ КОЛИЧЕСТВО НЕФТИ,
Л./КВ.КМ.
- Едва заметна 0,038 44
- Серебристый отблеск 0,076 88
- Следы окраски 0,152 176
- Ярко окрашенные разводы 0,305 352
- Тускло окрашенные 1,016 1170
- Темно окрашенные 2,032 2310
Нефтяная пленка изменяет состав спектра и интенсивность
проникновения в воду света. Пропускание света тонкими пленками сырой нефти
составляет 1-10% (280 нм), 60-70% (400нм). Пленка толщиной 30-40 мкм
полностью полностью поглощает инфракрасное излучение. Смешиваясь с
водой, нефть образует эмульсию двух типов: прямую "нефть в воде" и
обратную "вода в нефти". Прямые эмульсии, составленные капельками нефти
диаметром до 0,5 мкм, менее устойчивы и характерны для нефтей, содержащих
поверхностно-активные вещества. При удалении летучих фракций, нефть
образует вязкие обратные эмульсии, которые могут сохраняться на
поверхности, переноситься течением, выбрасываться на берег и оседать на
дно.
Пестициды
Пестициды составляют группу искусственно созданных веществ,
используемых для борьбы с вредителями и болезнями растений. Пестициды
делятся на следующиегруппы: инсектициды для борьбы с вредными насекомыми,
фунгициды и бактерициды для борьбы с бактериальными болезнями
растений,гербициды против сорных растений. Установлено, что пестициды
уничтожая вредителей, наносят вред многим полезным организмам и подрывают
здоровье биоценозов. В сельском хозяйстве давно уже стоит проблема перехода
от химических (загрязняющих среду) к биологическим (экологически чистым)
методам борьбы с вредителями. В настоящее время более 5 млн.т.пестицидов
поступает на мировой рынок. Около 1,5 млн.т.этих веществ уже вошло в
состав наземных и морских экосистем золовым и водным путем. Промышленное
производство пестицидов сопровождается появлением большого количества
побочных продуктов, загрязняющих сточные воды. В водной среде чаще
других встречаются представители инсектицидов, фунгецидов и гербицидов.
Синтезированные инсектициды делятся на три основных группы:
хлороорганические, фосфороорганические и карбонаты. Хлороорганические
инсектициды получают путем хлороирования ароматических и гетероциклических
жидких углеводородов. К ним относятся ДДТ и его производные, в молекулах
которых устойчивость алифатических и ароматических групп в совместном
присутствии возрастает, всевозможные хлорированные производные хлородиена
(элдрин). Эти вещества имеют период полураспада до нескольких десятков лет
и очень устойчивы к биодеградации. В водной среде часто встречаются
полихлорбифенилы производные ДДТ без алифатической части, насчитывающие
210 гомологов и изомеров. За последние 40лет использовано более 1,2 млн.т.
полихлорбифенилов в производстве пластмасс, красителей, трансформаторов,
конденсаторов. Полихлорбифенилы (ПХБ) попадают в окружающую среду в
результате сбросов промышленных сточных вод и сжигания твердых отходах на
свалках. Последний источник поставляет ПБХ в атмосферу, откуда они с
атмосферными осадками выпадают во все районах Земнего шара. Так в пробах
снега, взятых в Антарктиде, содержание ПБХ составило 0,03 - 1,2 кг./л.
Синтетические поверхностно-активные вещества.
Детергенты (СПАВ) относятся к обширной группе веществ, понижающих
поверхностное натяжение воды. Они входят в состав синтетических моющих
средств (СМС), широко применяемых в быту и промышленности. Вместе со
сточными водами СПАВ попадают в материковые воды и морскую среду. СМС
содержат полифосфаты натрия, в которых растворкны
детергенты, а также ряд добавочных ингредиентов, токсичных для водных
организмов: ароматизирующие вещества, отбеливающие реагенты (персульфаты,
пербораты), кальцинированная сода, карбоксиметилцеллюлоза, силикаты
натрия. В зависимости от природы и структуры гидрофильной части
молекулы СПАВ делятся на анионоактивные, катионоактивные, амфотерные и
неионогенные. Последние не образуют ионов в воде. Наиболее
распространенными среди СПАВ являются анионоактивные вещества. На их долю
приходится более 50% всех производимых в мире СПАВ. Присутствие СПАВ в
сточных водах промышленнрсти связано с использованием их в таких
процессах, как флотационное обогащение руд, разделение продуктовхимических
технологий, получение полимеров, улучшение условий бурения нефтяных и
газовых скважин, борьба с коррозией оборудования. В сельском хозяйстве СПАВ
применяется в составе пестицидов.
Соединения с канцерогенными свойствами.
Канцерогенные вещества - это химически однородные соединения,
проявляющие трансформирующую активность и способность вызывать
канцерогенные, тератогенные (нарушение процессов эмбрионального
развития) или мутагенные изменения в организмах. В зависимости от условий
воздействия они могут приводить к ингибированию роста, ускорению
старения, нарушению индивидуального развития и изменению генофонда
организмов. К веществам, обладающим канцерогенными свойствами, относятся
хлорированные алифатические углеводороды, винилхлорид,и особенно,
полициклические ароматические углеводороды (ПАУ). Максимальное количество
ПАУ в современных данных осадках Мирового океана (более 100 мкг/км массы
сухого вещества) обнаружено в тентонически активных зонах, подверженным
глубинному термическому воздействию. Основные антропогенные источники ПАУ
в окружающей среде - это пиролиз органических веществ при сжигании
различных материалов, древесины и топлива.
Тяжелые металлы.
Тяжелые металлы (ртуть, свинец, кадмий,цинк, медь, мышьяк,)
относятся к числу распространенных и весьма токсичных загрязняющих
веществ. Они широко применяются в различных промышленных производствах,
поэтому,несмотря на очистные мероприятия, содержание соединения тяжелых
металлов в промышленных сточных водах довольно высокое. Большие массы этих
соединений поступают в океан через атмосферу. Для морских биоценозов
наиболее опасны ртуть, свинец и кадмий. Ртуть переносится в океан с
материковым стоком и через атмосферу. При выветривании осадочных и
изверженных пород ежегодно выделяется 13,5 тыс.т.ртути. В составе
атмосферной пыли содержится около12тыс.т.ртути, причем значительная часть -
антропогенного происхождения. Около половины годового промышленного
производства этого металла (910 тыс.т./год) различными путями попадает в
океан. В районах, загрязняемых промышленными водами, концентрация ртути в
растворе и взвесях сильно повышается. При этом некоторые бактерии
переводят хлориды в высокотоксичную метилртуть. Заражение морепродуктов
неоднократно приводило к ртутному отравлению прибрежного населения. К
1977 году насчитывалось 2800жертв болезни Миномата, причиной которой
послужили отходы предприятий по производству хлорвинила и ацетальдегида, на
которых в качестве катализатора использовалась хлористая ртуть.
Недостаточно очищенные сточные воды предриятий поступали в залив Минамата.
Свиней - типичный рассеянный элемент, содержащийся во всех компонентах
окружающей среды: в горных породах,почвах, природных водах, атмосфере,
живых организмах. Наконец, свиней активно рассеивается в окружающую
среду в процессе хозяйственной деятельности человека. Это выбросы с
промышленными и бытовыми стоками, с дымом и пылью промышленных
предприятий, с выхлопными газами двигателей внутреннего сгорания.
Миграционный поток свинца с континента в океан идет не только с речными
стоками, но и через атмосферу. С континентальной пылью океан получает
(_120-30)*10^3 т. свинца в год.
Сброс отходов в море с целю захоронения (дампинг)
Многие страны, имеющие выход к морю, производят морское захоронение
различных материалов и веществ, в частности грунта, вынутого при
дноуглубительных работах, бурового шлака, отходов промышленности,
строительного мусора, твердых отходов, взрывчатых и химических веществ,
радиоактивных отходов.Объем захоронений составил около 10%от всей массы
загрязняющих веществ, поступающих в Мировой океан. Основанием для дампинга
в море служит возможность морской среды к переработке большого
количества органических и неорганических веществ без особого ущерба воды.
Однако эта способность не беспредельна. Поэтому дампинг рассматривается
как вынужденная мера, временная дань общества несовершенству технологии. В
шлаках промышленных производств присутствуют разнообразные органические
вещества и соединения тяжелых металлов. Бытовой мусор в среднем содержит
(на массу сухого вещества) 32-40% органических веществ 0,56% азота;
0,44% фосфора; 0,155%цинка;0,085% свинца; 0,001% ртути; 0,001% кадмия.
Во время сброса прохождении материала сквозь столб воды, часть загрязняющих
веществ переходит в раствор, изменяя качество воды, другая сорбируется
частицами взвеси и переходит в донные отложения. Одновременно повышаеся
мутность воды. Наличие органических веществ чпсто приводит к быстрому
расходованию кислорода в воде и не едко к его полному исчезновению,
растворению взвесей, накоплению металлов в растворенной форме, появлению
сероводорода. Присутствие бльшого количества органических веществ создает
в грунтах устойчивую восстановительную среду, в которой возникает особый
тип иловых вод, содержащих сероводород, аммиак, ионы металлов.
Воздействию сбрасываемых материалов в разной степени подвергаются
организмы бентоса и др. В случае образования поверхностных пленок,
содержащих нефтяные углеводороды и СПАВ, нарушается газообмен награнице
воздух - вода. Загрязняющие вещества, поступающие в раствор, могут
аккумулироваться в тканях и органах гидробиантов и оказывать токсическое
воздействие на них. Сброс материалов дампинга на дно и длительная
повышенная мутность приданной воды приводит к гибели от удушья
малоподвижные формы бентоса. У выживших рыб, моллюсков и ракообразных
сокращается скорость роста за счет ухудшения условий питания и
дыхания. Нередко изменяется видовой состав данного сообщества. Прм
организации системы контроля за сбросами отходов в море решающее значение
имеет определение районов дампинга, определение динамики загрязнения
морской воды и донных отложений. Для выявления возможных объемов сброса в
море необходимо проводить расчеты всех загрязняющих веществ в составе
материального сброса.
Тепловое загрязнение.
Тепловое загрязнение поверхности водоемов и прибрежных морских
акваторий возникает в результате сброса нагретых сточных вод
электростанциями и некоторыми промышленными производствами. Сброс
нагретых вод во многих случаях обуславливает повышение температуры воды в
водоемах на 6-8 градусов Цельсия. Площадь пятен нагретых вод в
прибрежных районах может достигать 30 кв.км. Более устойчивая
температурная стратификация препятствует водообмену поверхностным и донным
слоем. Растворимость кислорода уменьшается,а потребление его возрастает,
поскольку с ростом теипературы усиливается активность аэробных бактерий,
разлагающих органическое вещество.Усиливается видовое разнообразие
фитопланктона и всей флоры водорослей. На основании обобщения материала
можно сделать вывод, что эффекты антропогенного воздействия на водную
среду проявляются на индивидуальном и популяционно-биоценотическом
уровнях, и длительное действие загрязняющих веществ приводит к упрощению
экосистемы.
Загрязнение почвы.
Почвенный покров Земли представляет собой важнейший компонент биосферы
Земли. Именно почвенная оболочка определяет многие процессы,
происходящие в биосфере. Важнейшее значение почв состоит в
аккумулировании органического вещества, различных химических элементов,
а также энергии. Почвенный покров выполняет функции биологического
поглотителя, разрушителя и нейтрализатора различных загрязнений. Если
это звено биосферы будет разрушено, то сложившееся функционирование
биосферы необратимо нарушится. Именно поэтому чрезвычайно важно изучение
глобального биохимического значения почвенного покрова, его современного
состояния и изменения под влиянием антропогенной деятельности. Одним из
видов антропогенного воздействия является загрязнение пестицидами.
Пестициды как загрязняющий фактор.
Открытие пестицидов - химических средств защиты растений и животных от
различных вредителей и болезней - одно из важнейших достижений
современной науки. Сегодня в мире на 1га. наносится 300 кг. химических
средств. Однако в результате длительного применения пестицидов в сельском
хозяйствем медицине (борьба с переносчиками болезней) почти повсеместно
отличается снижение из эффективности вследствие развития резистентных рас
вредителей и распространению "новых" вредных организмов, естественные враги
и конкуренты которых были уничтожены пестицидами. В то же время
действие пестицидов стало проявляться в глобальных масштабах. Из
громадного количества насекомых вредными являются лишь 0,3% или 15
тыс.видов. У 250-ти видов обнаружена резистентность к пестицидам. Это
усугубляется явлением перекрёстной резистенции, заключающейся в том, что
повышенная устойчивость к действию одного препарата сопровождается
устойчивостью к соединениям других классов. С общебиологических позиций
резистентность можно рассматривать как смену популяций в результате
перехода от чувствительного штамма к устойчивому штамму того же вида
вследствие отбора, вызванного пестицидами. Это явление связано с
генетическими, физиологическими и биохимическими перестройками
организмов. Неумеренное применение пестицидов (гербицидов, инсектицидов,
дефолиантов) негативно влияет на качество почвы. В связи с этим
усиленно изучается судьба пестицидов в почвах и возможности и возможности
их обезвреживать химическими и биологическими способами. Очень важно
создавать и применять только препараты с небольшой продолжительностью
жизни, измеряемой неделями или месяцами. В этом деле уже достигнуты
определенные успехи и внедряются препараты с большой скоростью
деструкции, однако проблема в целом ещё не решена.
Кислые атмосферные выпады на сушу.
Одна из острейших глобальных проблем современности и обозримого
будущего - это проблема возрастающей кислотности атмосферных осадков и
почвенного покрова. Районы кислых почв не знают засух, но их
естественное плодородие понижено и неустойчиво; они быстро истощаются и
урожаи на них низкие. Кислотные дожди вызывают не только подкисление
поверхностных вод и верхних горизонтов почв. Кислотность с нисходящими
потоками воды распространяется на весь почвенный профиль и вызывает
значительное подкисление грунтовых вод. Кислотные дожди возникают в
результате хозяйственной деятельности человека, сопровождающейся эмиссией
колоссальных количеств оксилов серы, азота, углерода. Эти оксилы,
поступая в атмосферу переносятся на большие расстояния, взаимодействуют с
водой и превращаются в растворы смеси сернистой, серной, азотистой,
азотной и угольной кислот, которые выпадают в виде "кислых дождей" на
сушу, взаимодействуя с растениями, почвами, водами. Главными источниками
в атмосфере является сжигание сланцев, нефти, углей, газа в индустрии, в
сельском хозяйстве, в быту. Хозяйственная деятельность человека почти вдвое
увеличила поступление в атмосферу оксилов серы, азота, сероводорода
и оксида углерода. Естественно, что это сказалось на повышении кислотности
атмосферных осадков, наземных и грунтовых вод. Для решения этой
проблемы необходимо увеличить объём систематических представительных
измерений соединений загрязняющих атмосферу веществ на больших территориях.
Заключение
Охрана природы - задача нашего века, проблема, ставшая социальной.
Снова и снова мы слышим об опасности, грозящей ок ружающей среде, но до сих
пор многие из нас считают их неприятным, но неизбежным порождением
цивилизации и полагают, что мы ещё успеем справится со всеми выявившимися
затруднениями. Однако воздействие человека на окружающую среду приняло
угрожающие масштабы. Чтобы в корне улучшить положение, понадобятся
целенаправленные и продуманные действия. Ответственная и действенная
политика по отношению к окружающей среде будет возможна лишь в том
случае, если мы накопим надёжные данные о современном состоянии среды,
обоснованные знания о взаимодействии важных экологических факторов, если
разработает новые методы уменьшения и предотвращения вреда, наносимого
Природе Человеком.
Страницы: 1, 2
|