Биотехнология охраны земель

Содержание:

 

1. Биотехнология охраны земель.

2. Отрицательные последствия химизации.

3. Сущность плановых и оперативных организационных природозащитных мероприятий.

4. Химическая нагрузка на человека.

Список используемой литературы.

 

1.Биотехнология охраны земель.

 

Биотехноло́гия — дисциплина, изучающая возможности использования живых организмов, их систем или продуктов их жизнедеятельности для решения технологических задач, а также возможности создания живых организмов с необходимыми свойствами методом генной инженерии.

Биотехнологией часто называют применение генной инженерии в XX—XXI веках, но термин относится и к более широкому комплексу процессов модификации биологических организмов для обеспечения потребностей человека, начиная с модификации растений и одомашненных животных путем искусственного отбора и гибридизации. С помощью современных методов традиционные биотехнологические производства получили возможность улучшить качество пищевых продуктов и увеличить продуктивность живых организмов.

До 1971 года термин «биотехнология»  использовался, большей частью, в  пищевой промышленности и сельском хозяйстве. С 1970 года учёные используют термин в применении к лабораторным методам, таким, как использование рекомбинантной ДНК и культур клеток, выращиваемых in vitro.

Биотехнология основана на генетике, молекулярной биологии, биохимии, эмбриологии и клеточной биологии, а также прикладных дисциплинах — химической и информационной технологиях и робототехнике.

Загрязненность почв неорганическими  ионами и нехватка полезных органических, избыток пестицидов и других вредных минеральных добавок снижают урожайность и качество сельскохозяйственных культур, а также приводят к эрозии и дефляции почвы. При этом традиционные удобрения и методы внесения их в почву весьма затратны. (По мнению специалистов США, на производство стакана молока необходимо расходовать в настоящее время стакан дизтоплива).

Вместе с тем имеются безграничные возобновляемые ресурсы удобрений, содержащие необходимые питательные элементы для сельхозкультур, и близкие, а иногда и превышающие по качеству органические удобрения (например, осадки сточных вод станций аэрации). Широкому применению их в сельском хозяйстве препятствуют бактериальная зараженность и содержание тяжелых металлов. Если первое препятствие (технически и организационно) в целом разрешимо, то второе требует новых подходов, основанных на биотехнологических приемах.

В настоящее время в РФ и за рубежом проводится большая работа по селекции и получению методами генетической инженерии микроорганизмов, способных при внесении их в почву вместе с осадками продуцировать полимеры, переводящие тяжелые металлы в неподвижные формы, и осуществляющие одновременно процесс азотфиксации (усвоение атмосферного азота).

Уже не одно десятилетие насчитывает  опыт применения красного калифорнийского червя для получения биологически ценного удобрения (биогумуса) из клетчаткосодержащих и широкого спектра органических отходов, а также для улучшения структуры почв, аэрирования. Прошедший через червя гумус обогащен всеми необходимыми аминокислотами, микроэлементами.

Одним из наиболее распространенных и стойких загрязнений земель является нефть. Естественная микрофлора, адаптируясь, способна разрушить загрязнения такого типа. Смешение загрязненной нефтью почвы с измельченной сосновой корой ускоряет на порядок скорость разрушения нефти за счет способности микроорганизмов, существующих на поверхности коры, к росту сложных углеводородов, входящих в состав сосновой смолы, а также адсорбции нефтепродуктов корой. Такой биотехнологический прием получил название "микробное восстановление загрязненной нефтью почвы".

Не менее перспективным и  эффективным является бактериальный  препарат "Путидойл", промышленный выпуск которого освоен в г. Бердске Свердловской области. Препарат представляет собой лиофилизированную (высушенную при низких температурах под вакуумом) и дезинтегрированную клеточную массу бактерий рода Рзеийотоп аз. Параметры и технология выращивания клеточной массы бактерий являются коммерческим секретом, ноу-хау авторов, но эффект огромный. Внесение путидойла на загрязненные места (территории) с нефтью и нефтепродуктами позволяет через 1-3 суток полностью разрушить загрязнения до конечных продуктов (воды и углекислоты) и восстановить естественные свойства почв.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Отрицательные последствия химизации

 

Химизация — процесс производства и применения химических продуктов в народном хозяйстве и быту, внедрение химических методов, процессов и материалов в народное хозяйство.

Химизация как процесс развивается  по двум направлениям: применение при производстве различной продукции прогрессивных химических технологий; производство и широкое применение химических материалов в народном хозяйстве и быту.

В общем плане химизация позволяет:

• резко интенсифицировать технологические  процессы и тем самым увеличить выпуск продукции в единицу времени;

• снизить материалоемкость общественного  и промышленного производства. Так, 1 т пластмассы заменит 5 т металла;

• снизить трудоемкость продукции  за счет внедрения робототехники;

• существенно расширить номенклатуру, ассортимент и качество выпускаемой продукции и тем самым в большей мере удовлетворить потребности производства и населения в товарах народного потребления;

• ускорить темпы НТП. Например, создание космических аппаратов вряд ли было возможным без применения легких, прочных и жаростойких искусственных материалов с заранее заданными свойствами.

Из всего этого следует, что  химизация самым существенным и непосредственным образом влияет на эффективность производства. Причем это влияние разноплановое.

Имеется и негативная сторона химизации  — химические производства, как  правило, это вредные производства, и чтобы обезвредить их, необходимо затрачивать дополнительные средства.

Основой для химизации общественного  производства является развитие химической промышленности в Российской Федерации.

Основные показатели уровня химизации  подразделяются на частные и общие.

Отрицательное влияние на почву  оказывают отходы промышленных предприятий, выхлопные газы автотранспорта, шахтные  воды, отходы нефтепромыслов. Избыточное количество марганца, хрома, меди, кобальта, никеля, свинца и других элементов, содержащихся в почвах вблизи заводов, снижает урожайность зерновых Загрязнение гумусового слоя пылью тяжелых металлов, их солей вместе с попаданием в почву соединений серной кислоты действует угнетающе на развитие растений, вызывает гибель их корневой системы, снижает урожай. Поэтому борьба с выбросами промышленных предприятий является одновременно борьбой за сохранение плодородия почв. Технология производственных процессов должна быть построена так, чтобы исключить попадание вредных отходов, остатков и загрязнений в почву.

Загрязнение почв чужеродными химическими  веществами наносит им большой ущерб. Для борьбы с вредителями сельскохозяйственных растений и с сорняками широко применяют разнообразные ядохимикаты: пестициды, инсектициды, гербициды, дефолианты. Установлено, что устойчивые пестициды, защищающие растения от вредителей, болезней и сорняков, сохраняют до трети урожая, но одновременно они отрицательно влияют на численность и активность почвенной фауны и микроорганизмов. Пестициды и продукты их естественных превращений вредны для личинок таких необходимых в природе животных, как насекомые-опылители и насекомые-энтомофаги, насекомоядные, хищные, для промысловых птиц и млекопитающих.

Остатки пестицидов вместе с собранным  урожаем и водой могут попадать в воду, причиняя вред здоровью человека. Существенным фактором загрязнения среды является химизация сельского хозяйства. Даже минеральные удобрения при неправильном их применении способны наносить экологический ущерб при сомнительном экономическом эффекте. Высокие дозы азотных удобрений являются одной из причин накопления в растениях нитратов. Сами по себе они не очень токсичны. Но при употреблении растительных продуктов в пищу содержащиеся в них нитраты под действием микрофлоры кишечника восстанавливаются в нитриты, которые во много раз токсичнее.

Достаточно отметить, что только около 1% вносимых в среду ядов имеет  непосредственный контакт с теми видами организмов, против которых  они применяются. Остальная их масса  попадает в различные звенья среды  и небезразлична для их обитателей. Экологическая вредность пестицидов зависит в основном от их ядовитости, продолжительности жизни, способности избирательно действовать на отдельные организмы и трансформаций в среде.

Имеются данные, что печально известный  ДДТ под действием ультрафиолетового излучения превращается в другой стойкий и ядовитый углеводород - полихлорированный бифенил (ПХБ). Последний, как и сам ДДТ, имеет значительный срок жизни, накапливается в цепях питания, поражает репродуктивные и другие структуры.

Миниральные удобрения способны оказывать отрицательное воздействие как на растения, так и на качество растительной продукции, а также на организмы, ее потребляющие.

При высоких дозах азотных  удобрений увеличивается риск заболевании растений. Имеет место чрезмерное накопление зеленой массы, и резко возрастает вероятность полегания растений.

Многие удобрения, особенно хлорсодержащие (хлористый аммоний, хлористый калий), отрицательно действуют  на животных и человека в основном через воду, куда поступает высвобождающийся хлор.

Отрицательное действие фосфорных  удобрений связано в основном с содержащимися в них фтором, тяжелыми металлами и радиоактивными элементами. Фтор при его концентрации в воде более 2мг/л может способствовать разрушению эмали зубов.

 

 

3.Сущность плановых и оперативных организационных природозащитных мероприятий.

 

Организационные мероприятия связаны с управлением, структурой и функционированием создаваемы: или действующих природно-промышленных систем. Они подразделяются на плановые и оперативные.

Плановые мероприятия  рассчитаны на длительную перспективу  с учетом развития производства непроизводительной инфраструктуры крупных природно-промышленных систем. 
          К ним относятся выбор месторасположения новых производств с учетом взаимного расположения других источников загрязнений атмосферы; передислокация из городов и поселков предприятий с высокой интенсивностью вредного воздействия; выбор места расположения отвалов и свалок; перемещение рекреационных территорий, объектов культурного назначения из зон воздействия и влияния предприятий в чистые зоны; изменение путей и режимов движения транспорта; устройство санитарно-защитных зон.  
          К подгруппе оперативных относятся мероприятия, применяемые в экстремальных ситуациях, возникающих на производстве или в природной среде. Экстремальные ситуации на производстве обычно сопровождаются авариями: взрывы, пожары, разрывы трубопроводов и приводят к залповым выбросам и сбросам, загрязняющим окружающую среду.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.Химическая нагрузка на человека.

 

Экологи регулярно приводят данные по уровню загрязнения атмосферы, но эти данные не связаны напрямую с качеством воздуха в наших квартирах или офисах. Уровень загрязнения воздуха в квартирах в 1,5 – 5 раз выше, чем на улице. Это связано со многими последними достижениями химии, которые создают свою атмосферу. Содержание бензола, формальдегида, хлороформа, дихлорэтана, ацетилдегида в воздухе помещений больше, чем в атмосфере. Это значит, что значительная часть химической нагрузки приходится на нас: в доме 57 %, в общественных помещениях 32 % и 11 % химических загрязнений человек получает на улице. 
               Проблема большинства опасных веществ, изделий и препаратов состоит в том, что мы не ощущаем вреда, который они причиняют непосредственно в данный момент. Длительное время угроза существует на незначительном уровне, как, например, в случае с канцерогенными веществами – чистящее средство, которым мы пользуемся сегодня, может вызвать рак через десятки лет. С веществами, способными наносить определенный вред, контактирует каждый. 
               Свободный формальдегид выделяет смола, склеивающая древесную стружку, образуя древесно-стружчатую плиту. Из таких плит чаще всего делают мебель, они же идут и на внутреннюю отделку помещений, заменяя цельную древесину. Формальдегид – газ, раздражающий слизистые оболочки и кожу, снижающий активность ряда ферментов и угнетающий синтез нуклеиновых кислот. Есть данные о его мутационной активности. В используемых концентрациях высоко токсичен. Его выделяют древесноволокнистые плиты, фанера, пленочный материал, клей, применяемый для заключительной обработки ковров и ковровых дорожек. Карбомидоформальдегидный клей, используемый для сборки мебели, выделяет формальдегида до 0,9%.  
               Из Иордании, Китая, Турции на российский рынок поступает посуда из меламина – полимерного материала. Содержание формальдегида в нем превышает норму в сотни и тысячи раз. На дне посуды яркий рисунок, нанесенный красками из солей тяжелых металлов: кадмия, марганца, свинца.  
В США одной из главных причин детской заболеваемости считают химические соединения свинца. Подсчитано, что в 1998 г. в США было зарегистрировано 270 тыс. случает пониженного умственного развития у детей в результате вредного воздействия этого вещества. 
              Синтетическую кислоту С–8 выделяет при нагревании тефлоновая посуда американской кампании «Дюпон». Кислота С–8 повышает уровень холестерина и триглицеридов в крови. Это приводит к заболеванию сердечно – сосудистой системы, нарушает иммунитет, вызывает генетические уродства. 
              Раствор смеси метилхлорида с этанолом используется для формования ацетатного волокна. Небольшие количества этих соединений остаются на волокне и оказывают токсическое воздействие на организм. Летучие токсические продукты выделяются из полиакрилнитрила при нагревании с выше 1600. Волокно нитрил выделяет органические цианиды, превращающиеся в организме в тиоционаты. Они и угнетают иммунную систему.  
              Поливинилхлорид - химический полимер, основа линолеума, который уже давно заменил другие половые покрытия во многих российских домах. При всех его достоинствах следует помнить об опасных компонентентах: полимер – хлористый, винил и пластификаторы - сложные эфиры. Эти вещества способны вызывать хронические отравления. 
Полициклические ароматические вещества содержат синтетические моющие средства «Ока», «Планета» и чистящие средства для посуды. Эти вещества вызывают катаральные изменения верхних дыхательных путей, раздражение кожи, аллергические изменения.  
              Газообразный хлор выделяют: отбеливатели хлопчатобумажных и льняных тканей, дезинфицирующие и чистящие средства для ванн «Гипохлорит натрия» и «Дихлор», хлорсодержащие препараты для обеззараживания белья, посуды, раковин помещений. Выделяющийся хлор, образует высоко токсичные органические соединения, раздражающие слизистые оболочки и кожу. Галогенопроизводные углеводороды токсичны, их содержат пятновыводители «Сопал», «Хладинка». 
               Никель обладает общетоксическим действием, а также вызывает заболевания носоглотки, легких, злокачественные новообразования, дерматиты и экземы. Это один из наиболее распространенных кожных аллергенов. Аллергические реакции могут возникать даже при контакте с ювелирными изделиями, монетами, пуговицами, инструментами и режущими приспособлениями, косметикой и моющими средствами, медицинскими инструментами. 
               Ртутные соединения химически активны, вызывают денатурацию белков, инакцивацию ферментов и повреждение клеточных мембран, приводят к гибели клеток и расстройствам в тканях. Основные патологические признаки воздействия ртутных соединений состоят в разрушении нервных клеток в коре головного мозга. При воздействии паров ртути в концентрациях порядка 0,1 мг/м3 наблюдается расстройство психики – бессонница, пугливость, раздражительность и головокружение. Органические соединения ртути обладают хорошей жирорастворимостью, поэтому легче проникают через клеточные мембраны. Этим объясняется избирательная токсичность органических соединений ртути для ЦНС, а неорганических – для желудочно-кишечного тракта и почек. Ртуть содержится в люминесцентных и ртутных лампах, медицинских термометрах, тонометрах, барометрах.  
              Изопропанол входит в состав средств для чистки стекол «Секунда» (аэрозоль), смертельная доза для человека – 0,4 л. Опасные свойства проявляются и при меньших его дозах. А пропиленты, содержащие фреон, имеют не только наркотический эффект, но и разрушают озоновый слой планеты. 
              Биологи утверждают, что в природе действует «Правило 10%», означающее, что в экстремальных условиях природные комплексы могут выдержать десятикратную нагрузку по сравнению с обычной.            Поскольку человек и окружающая его среда тесно взаимосвязаны, то это правило распространяется и на человека. «Правили 10%» - первая и последняя статья Великого Договора, несоблюдение которого всегда карается гибелью государства и цивилизации. Уже давно в условиях научно-технического прогресса организм человека испытывает дополнительные нагрузки на свои защитно-приспособительные механизмы. Он их переносит, поскольку имеет определённый резерв. Но чем чаще приходится тратить, тем меньше остаётся. Действие химических веществ на человека отражается на всей популяции в целом.