Химическое загрязнение среды промышленностью

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

Обобщение всейинформации по ПДК, получаемой всеми ведомствами, осуществляется в ГГО (ГлавнойГеофизической Обсерватории. Чтобы по результатам наблюдений определить значениявоздуха, измеренные значения концентраций сравнивают с максимальной разовойпредельно допустимой концентрацией и определяют число случаев, когда былипревышены ПДК, а также во сколько раз наибольшее значение было выше ПДК.Среднее значение концентрации за месяц или за год сравнивается с ПДКдлительного действия - среднеустойчивой ПДК. Состояние загрязнение воздуханесколькими веществами, наблюдаемые в атмосфере города, оценивается с помощьюкомплексного показателя - индекса загрязнения атмосферы (ИЗА). Для этогонормированные на соответствующее значения ПДК и средние концентрации различныхвеществ с помощью несложных расчетов приводят к величине концентрацийсернистого ангидрида, а затем суммируют. Максимальные разовые концентрацииосновных загрязняющих веществ были наибольшими в Норильске (оксилы азота исеры), Фрунзе (пыль), Омске (угарный газ). Степень загрязнения воздухаосновными загрязняющими веществами находится в прямой зависимости отпромышленного развития города. Наибольшие максимальные концентрации характерныдля городов с численностью населения более 500 тыс. жителей. Загрязнениевоздуха специфическими веществами зависит от вида промышленности, развитой вгороде. Если в крупном городе размещены предприятия нескольких отраслейпромышленности, то создается очень высокий уровень загрязнения воздуха, однакопроблема снижения выбросов многих специфических веществ до сих пор остаетсянерешенной.

3.Химическое загрязнение  природных вод.

Всякий водоемили водный источник связан с окружающей его внешней средой. На него оказываютвлияние условия формирования поверхностного или подземного водного стока,разнообразные природные явления, индустрия, промышленное и коммунальноестроительство, транспорт, хозяйственная и бытовая деятельность человека. Последствиемэтих влияний является привнесение в водную среду новых, несвойственных ейвеществ - загрязнителей, ухудшающих качество воды. Загрязнения, поступающие вводную среду, классифицируют по разному, в зависимости от подходов, критериев изадач. Так, обычно выделяют химическое, физическое и биологические загрязнения.Химическое загрязнение представляет собой изменение естественных химическихсвойств вода за счет увеличения содержания в ней вредных примесей какнеорганической (минеральные соли, кислоты, щелочи, глинистые частицы), так иорганической природы (нефть и нефтепродукты, органические остатки,поверхностноактивные вещества, пестициды).

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

Степеньтоксичности (примечание):

- - отсутствует

+ - оченьслабая

++ - слабая

+++ - сильная

++++ - оченьсильная

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

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

В связи сбыстрыми темпами урбанизации и несколько замедленным строительством очистныхсооружений или их неудовлетворительной эксплуатацией водные бассейны и почвазагрязняются бытовыми отходами. Особенно ощутимо загрязнение в водоемах сзамедленным течением или непроточных (водохранилища, озера).

Разлагаясь вводной среде, органические отходы могут стать средой для патогенных организмов.Вода, загрязненная органическими отходами, становится практически непригоднойдля питья и других надобностей. Бытовые отходы опасны не только тем, чтоявляются источником некоторых болезней человека (брюшной тиф, дизентерия,холера), но и тем, что требуют для своего разложения много кислорода. Еслибытовые сточные воды поступают в водоем в очень больших количествах, тосодержание растворимого кислорода может понизится ниже уровня, необходимого дляжизни морских и пресноводных организмов.

4. Проблемазагрязнения  Мирового океана (на примере ряда  органических соединений).

Нефть инефтепродукты. Нефть представляет собой вязкую маслянистую жидкость, имеющуютемно-коричневый цвет и обладающую слабой флуорисценцией. Нефть состоитпреимущественно 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 выраженыпрямой и разветвленной цепью атомов углерода. Легкие парафины обладаютмаксимальной летучестью и растворимостью в воде.

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

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

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

Нефть инефтепродукты являются наиболее распространенными загрязняющими веществами вМировом 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 сее транспортировкой из районов добычи. Аварийные ситуации, слив за борттанкерами промывочных и балластных вод, - все это обуславливает присутствиепостоянных полей загрязнения на трассах морских путей. В период за 1962-79 годыв результате аварий в морскую среду поступило около 2 млн. т. нефти. Запоследние 30 лет, начиная с 1964 года, пробурено около 2000 скважин в Мировомокеане, из них только в Северном море 1000 и 350 промышленных скважиноборудовано. Из-за незначительных утечек ежегодно теряется 0,1 млн.т. нефти.Большие массы нефти поступают в моря по рекам, с бытовыми и ливневыми стоками.

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

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

Пленка толщиной30-40 мкм полностью полностью поглощает инфракрасное излучение. Смешиваясь сводой, нефть образует эмульсию двух типов: прямую - "нефть в воде"- иобратную - "вода в нефти". Прямые эмульсии, составленные капелькаминефти диаметром до 0,5 мкм, менее устойчивы и характерны для нефтей, содержащихповерхностно-активные вещества. При удалении летучих фракций, нефть образуетвязкие обратные эмульсии, которые могут сохраняться на поверхности,переноситься течением, выбрасываться на берег и оседать на дно.

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