Проблема антропогенного загрязнения окружающей среды химическими веществами

 

 

Министерство  образования Республики Беларусь

Учреждение  образования «Белорусский государственный  технологический университет »

Филиал «Бобруйский государственный лесотехнический колледж»

 

 

 

 

 

 

 

Реферат по теме: 

«Проблема антропогенного загрязнения окружающей среды химическими веществами»  

 

 

  

 

 

  

 

 

  

                                     

 

                                       Выполнил уч-ся гр. ЛХ-31: Балыко А.Р.

                                  Проверила: Стельмак Т.М. 

 

 

  

 

 

  

 

 

 

Бобруйск 2013 год

 

Введение

 

Развитие современной промышленности и сферы услуг, а также расширяющееся  использование биосферы и ее ресурсов, приводит к возрастающему вмешательству  человека в материальные процессы, протекающие на планете. Связанные  с этим планируемые и осознанные изменения материального состава (качества) окружающей среды направлены на улучшение условий жизни человека в техническом и социально-экономическом  аспектах. В последние десятилетия  в процессе развития технологии была оставлена без внимания опасность  непреднамеренных побочных воздействий  на человека, живую и неживую природу. Это можно, пожалуй, объяснить тем, что ранее считали, что природа  обладает неограниченной способностью компенсировать воздействие человека, хотя уже столетия известны необратимые  изменения окружающей среды, например, вырубки лесов с последующей  эрозией почвы. Сегодня нельзя исключать  непредвиденные воздействия на легко ранимые области экосферы в результате активной деятельности человека.

Человек создал для себя среду  обитания, заполненную синтетическими веществами. Их воздействие на человека, другие организмы и окружающую среду  зачастую неизвестно и выявляется часто, когда уже нанесен ощутимый ущерб  или при чрезвычайных обстоятельствах, например, вдруг выясняется, что  при горении вполне нейтральное  вещество или материал образует ядовитые соединения.

Новые напитки, косметические  средства, пищевые продукты, лекарства, предметы обихода, ежедневно предлагаемые рекламой, обязательно включают в  себя химические компоненты, синтезируемые  человеком.

В настоящее время по целому ряду причин остаются нерешенными проблемы по оценке токсичности химических продуктов  для человека, и в большей степени  по отношению к окружающей среде. Исчерпывающее исследование воздействий веществ может быть реализовано только после того, как будет получена полная информация об экспозиции (действующей дозе) каждого химического вещества.

Источники химического загрязнения

В процессе своей хозяйственной  деятельности человек производит различные  вещества. Все производимые вещества с использованием как возобновимых, так и невозобновимых ресурсов можно разделить на четыре типа:

·исходные вещества (сырье);

·промежуточные вещества (возникающие или используемые в процессе производства);

·конечный продукт;

·побочный продукт (отход).

Отходы возникают на всех стадиях получения конечного  продукта, а любой конечный продукт  после потребления или использования  становится отходам, поэтому конечный продукт можно назвать отложенным отходом. Все отходы попадают в окружающую среду и включаются в биогеохимический круговорот веществ в биосфере. Многие химические продукты включаются человеком  в биогеохимический круговорот в  масштабах на много превышающих  естественный круговорот. Некоторые  вещества, направляемые человеком в  окружающую среду, раньше отсутствовали  в биосфере (например, хлорфторуглероды, плутоний, пластмассы и др.), поэтому естественные процессы достаточно долго не справляются с этими веществами. Следствием является огромный вред наносимый организмам.  

 

 

  

Энергетические  объекты - источники самых больших  объемов химического загрязнения

Из табл.1 видно, что самое большое количество отходов связанно с производством энергии, на потреблении которой основана вся 

Таблица 1. Выбросы в атмосферу электростанцией мощностью 1000МВт в год (в тоннах).

	Выбросы
Топливо	Частицы	СО	NOx	SO2	Углеводороды
Уголь	3000	2000	27000	110000	400
Нефть	1200	700	25000	37000	470
Природный газ	500	-	20000	20,4	34

 

 

хозяйственная деятельность. Вследствие сжигания ископаемого топлива  в целях получения энергии  в атмосферу  сейчас идет мощный поток восстановительных газов.

Загрязнения и отходы энергетических объектов разделяются на два потока: один вызывает глобальные изменения, а  другой - региональные и локальные. Глобальные загрязнители поступают  в атмосферу, и за счет их том 

 

Таблица 2. Изменение концентрации некоторых газовых состовляющих в атмосфере.

	Углекислый газ	Метан	Хлорфторуглероды СС -11½ СС - 12	Оксид азота
Единицы концентрации	частей на млн.	Частей на млн.	частей на трлн.	Частей на млрд.
Доиндустриальный период (1756-1800 гг.)	280	0,8	0     ½     0	288
1990 г.	353	1,72	280   ½   484	310
Современная скорость роста концентрации	1,8 (0,5 %)	0,015 (0,9 %)	9,5 (4%)½17 (4%)	0,8 (0,25 %)
Время жизни в атмосфере	50 - 200	10	65      ½    130	150

 

  

числе парниковых газов. Из этой таблицы видно, что в накопления изменяется концентрация малых газовых составляющих атмосферы, в атмосфере появились газы, которые раньше в ней практически отсутствовали -хлорфторуглероды. Последствия накопления глобальных загрязнителей в атмосфере это:

·парниковый эффект;

·разрушение озонового слоя;

·кислотные осадки.

Транспорт как  источник химического загрязнения

Второе место по загрязнению  окружающей среды занимает транспорт, особенно автомобильный. В 1992 г. Автомобильный  парк мира составлял 600 миллионов единиц и при сохранении тенденции роста  к 2015 г. Может достигнуть 1,5 млрд. единиц ([2] стр. 41). Сжигание автотранспортом ископаемого топлива повышает концентрации CO, NO_x, CO₂, углеводородов, тяжелых металлов и твердых частиц в атмосфере, он же дает твердые отходы (покрышки и сам автомобиль после выхода из строя) и жидкие (отработанные масла, мойка и т. д.). На долю автомобилей приходится 25 % сжигаемого топлива. За время эксплуатации, равное 6 годам, один усредненный автомобиль выбрасывает в атмосферу: 9 т CO₂, 0,9 т CO, 0,25 т NO_x и 80 кг углеводородов.

Химическая  промышленность  как источник загрязнения

Конечно, по сравнению с энергетикой  и транспортом глобальное загрязнение  посредством химической промышленности невелико, но это тоже достаточно ощутимое локальное воздействие. Большинство  органических полупродуктов и конечная продукция, применяемая или производимая в отраслях химической промышленности, изготавливается из ограниченного  числа основных продуктов нефтехимии. При переработке сырой нефти  или природного газа на различных  стадиях процесса, например, перегонке, каталитическом крекинге, удалении серы и алкилировании, возникают как газообразные, так и растворенные в воде и сбрасываемые в канализацию отходы. К ним относятся остатки и отходы технологических процессов, не поддающиеся дальнейшей переработке.  

 

Газообразные  выбросы установок перегонки  и крекинга при переработке нефти  в основном содержат углеводороды, моноксид углерода, сероводород, аммиак и оксиды азота. Та часть этих веществ, которую удается собрать в газоуловителях перед выходом в атмосферу, сжигается в факелах, в результате чего появляются продукты сгорания углеводородов, моноксид углерода, оксиды азота и диоксид серы. При сжигании кислотных продуктов алкилирования образуется фтороводород, поступающий в атмосферу. Также имеют место неконтролируемые эмиссии, вызванные различными утечками, недостатками в обслуживании оборудования, нарушениями технологического процесса, авариями, а также испарением газообразных веществ из технологической системы водоснабжения и из сточных вод. 

    Из всех видов химических производств наибольшее загрязнение дают те, где изготавливаются или используются лаки и краски. Это связано с тем, что лаки и краски часто изготавливают на основе алкидных и иных полимерных материалов, а также нитролаков, обычно они содержат большой процент растворителя. Выбросы антропогенных органических веществ в производствах, связанных с применением лаков и красок составляет 350 тыс. т в год, остальные производства химической промышленности в целом выделяют 170 тыс. т год.

 

 Воздействие химических веществ на окружающую среду

Рассмотрим более подробно воздействие химических веществ  на окружающую среду. Исследованием  влияния антропогенных химических веществ на биологические объекты  окружающей среды занимается экотоксикология. Задачей экотоксикологии является изучение воздействия химических факторов на виды, живые сообщества, абиотические составляющие экосистем и на их функции. 

 

Под вредным воздействием, наносимым соответствующей системе, в экотоксикологии понимают:

·      явственные изменения обычных колебаний численности популяции;

·      долгосрочные или необратимые изменения состояния экосистемы.

Воздействия на отдельные особи и популяции

Любое воздействие начинается с токсического порога, ниже которого не обнаруживается влияние вещества (NOEC - концентрация, ниже, которой не наблюдается воздействие). Ему отвечает понятие экспериментально определяемого порога концентрации (LOEC - минимальная концентрация, при которой наблюдается влияние вещества). Применяется также третий параметр: MATC - максимально допустимая концентрация вредного вещества (в России принят термин ПДК - “предельно допустимая концентрация”). ПДК находят расчетом, и ее значение должно находиться между NOEC и LOEC. Определение этой величины облегчает оценку риска воздействия соответствующих веществ на чувствительные к ним организмы

Химические вещества в зависимости  от свойств и строения воздействуют на организмы по разному.

1.Молекулярно-биологические воздействия.

Многие химические вещества взаимодействуют с ферментами организма, изменяя их структуру. Так  как ферменты катализируют тысячи химических реакций, становится понятным, почему любое изменение их структуры  глубоко влияет на их специфичность  и регуляторные свойства.

Пример: цианиды блокируют фермент дыхания - цитохром-с-оксидазу; катионы Са²⁺ тормозят активность рибофлавинкитазы, которая является переносчиком фосфата на рибофлавин в клетках животных. 

2.Нарушения обмена веществ и регуляторных процессов в клетке.

Метаболизм клеток может быть нарушен под действием  химических веществ. Реагируя с гормонами  и другими регуляторными системами, химические вещества вызывают неконтролируемые превращения, изменяют генетический код.

Пример: нарушение реакций окислительного расщепления углеводов, вызываемое токсичными металлами, особенно соединениями меди и мышьяка; пентахлорфенол (ПХФ), триэтилсвинец, триэтилцинк и 2,4-динитрофенол разрывают цепь химических процессов дыхания на стадии реакции окислительного фосфорилирования; лидан, соединения кобальта и селена нарушают процесс расщепления жирных кислот; Хлорорганические пестициды и полихлорированные бифенилы (ПХБФ) вызывают нарушения работы щитовидной железы.

Мутагенное и канцерогенное  воздействие.

Такие вещества как  ДДТ, ПХБФ и полиароматические углеводороды (ПАУ) потенциально обладают мутагенным и канцерогенным воздействием. Их опасное воздействие на человека и животных проявляется в результате длительного контакта с этими веществами, содержащимися в воздухе и пищевых продуктах. По данным, полученным на основе экспериментов с животными, канцерогенное действие осуществляется в результате двухступенчатого механизма:

4.Воздействие на поведение организмов.  

 

Таблица 3. Примеры инициаторов и промоторов канцерогенеза.

Инициаторы		Промоторы
Химические соединения	Биологические свойства	Химические соединения	Биологические свойства
ПАУ (поликонденсированные ароматические углеводороды), нитрозоамины	Канцерогенный	Кротоновое масло	Сам по себе не канцерогенный
N-нитрозо-N-нитро-N-метилгуанидин	Эксопозиция перед воздействием промотора	Фенобарбитал	Действие проявляется после появления  инициатора
Диметилнитрозамин Диэтилнитрозамин	Достаточно однократного введения	ДДТ, ПХБФ ТХДД (тетрахлордибензодиоксин)	Необходимо длительное воздействие
N-нитрозо-N-метилмочевина	Влияние необратимо и аддитивно	Хлороформ	Вначале действие обратимо и не аддитивно
Уретан	Не существует пороговой концентрации	Сахарин (под вопросом)	Пороговая концентрация, вероятно зависит от времени воздействия дозы
1,2-Диметилгидразин	Мутагенное действие	Цикламат	Мутагенное действие отсутствует