Химия окружающей среды кратко

Обновлено: 07.07.2024

Экологическая химия это научные исследования химических и биохимических явлений, происходящих в природных местах. Не следует путать с зеленая химия, который стремится уменьшить потенциальное загрязнение в его источнике. Его можно определить как изучение источников, реакций, переноса, эффектов и судьбы химических веществ в воздуха, почва, и воды среды; и влияние человеческой деятельности и биологическая активность на этих. Химия окружающей среды - это междисциплинарный наука, которая включает атмосферный, водный и химия почвы, а также сильно полагаясь на аналитическая химия и связан с экологический и другие области науки.

Химия окружающей среды включает в себя сначала понимание того, как незагрязненный окружающая среда работает, какие химические вещества в каких концентрациях присутствуют в природе и с какими эффектами. Без этого было бы невозможно точно изучить влияние человека на Окружающая среда через выпуск химикаты.

Окружающей среды химики использовать ряд концепций из химии и различных наук об окружающей среде, чтобы помочь в изучении того, что происходит с химическими веществами в Окружающая среда. Важные общие концепции химии включают понимание химические реакции и уравнения, решения, единицы, отбор проб, и аналитические методы. [1]

Содержание

Загрязнение

А загрязнитель это вещество присутствуют в природе на более высоком уровне, чем фиксированные уровни, или которого иначе бы там не было. [2] [3] Это может быть связано с деятельностью человека и биологической активностью. Термин загрязнитель часто используется как синоним загрязнитель, которое является веществом, губительно влияющим на окружающую среду. [4] [5] Хотя загрязнитель иногда определяется как вещество, присутствующее в окружающей среде в результате деятельности человека, но не имеющее вредных последствий, иногда бывает так, что токсические или вредные эффекты от загрязнения становятся очевидными только позднее. [6]

Показатели окружающей среды

Приложения

Химия окружающей среды используется Агентство окружающей среды в Англия, Природные ресурсы Уэльса, то Агентство по охране окружающей среды США, Ассоциация Общественные аналитики, и другие природоохранные агентства и исследовательские организации по всему миру для обнаружения и определения природы и источника загрязняющих веществ. Они могут включать:

Выщелачивание питательных веществ из сельскохозяйственный земля в водоемы, что может привести к цветение водорослей и эвтрофикация. [7] смыва загрязняющих веществ непроницаемые поверхности (дороги, автостоянки, и крыши) во время ливня. Типичные загрязнители включают: бензин, моторное масло и другие углеводород соединения, металлы, питательные вещества и осадок (почва). [8] соединения. [9]

Методы

Количественный химический анализ является ключевой частью химии окружающей среды, поскольку она предоставляет данные, на которых основывается большинство экологических исследований. [10]

Общие аналитические методы, используемые для количественных определений в химии окружающей среды, включают классическую влажную химию, такую как гравиметрический, титриметрический и электрохимический методы. При определении следов металлов и органических соединений используются более сложные подходы. Металлы обычно измеряются с помощью атомной спектроскопии и масс-спектрометрии: Атомно-абсорбционная спектрофотометрия (AAS) и Индуктивно-связанная плазменная атомная эмиссия (ICP-AES) или Масс-спектрометрия с индуктивно связанной плазмой (ICP-MS) методы. Органические соединения, в том числе ПАУ, обычно измеряются также с использованием масс-спектрометрических методов, таких как Газовая хроматография-масс-спектрометрия (ГХ / МС) и Жидкостная хроматография-масс-спектрометрия (ЖХ / МС). Тандемная масс-спектрометрия МС / МС и высокая разрешающая способность / точная масс-спектрометрия HR / AM предлагать частичку на триллион обнаружения. Методы, не относящиеся к МС, с использованием ГХ и ЖХ с универсальными или специфическими детекторами по-прежнему являются основными в арсенале доступных аналитических инструментов.

Другие параметры, часто измеряемые в химии окружающей среды: радиохимические вещества. Эти загрязнители выделяют радиоактивные вещества, такие как альфа- и бета-частицы, представляющие опасность для здоровья человека и окружающей среды. Для этих измерений чаще всего используются счетчики частиц и сцинтилляционные счетчики. Биотесты и иммуноанализы используются для оценки токсичности химического воздействия на различные организмы. Полимеразной цепной реакции ПЦР способна идентифицировать виды бактерий и других организмов посредством выделения и амплификации специфических генов ДНК и РНК и является многообещающим методом выявления микробного загрязнения окружающей среды.

Опубликованные аналитические методы

Экспертная оценка методы испытаний опубликованы государственными органами [11] [12] и частные исследовательские организации. [13] Утвержденные опубликованные методы должны использоваться при тестировании, чтобы продемонстрировать соответствие регулирующий требования.

Химическое загрязнение – это загрязнение окружающей среды, которое образуется при изменениях естественных химических свойств или при попадании в среду веществ. Оно влияет на все живое на планете. Масштабы химического загрязнения с каждым годом стремительно растут.

Виды химических загрязнений

Выбросы в атмосферу.
Сбросы загрязняющих веществ в водную среду.
Загрязнение почвы.

Выбросы промышленных предприятий, тепловых электростанций и транспорта негативно влияют на атмосферу. Отходы производства оседают в почве и разрушают ее. Примеры химических загрязнителей гидросферы – сточные воды, утечка нефти и др.

Химические загрязнители

На Земле есть множество химических элементов, которые при избытке могут оказать негативное влияние на планету. Химические загрязнители – это вещества, которые негативно влияют на природу.

Сернистый и серный ангидрид опасны тем, что повышают кислотность почвы. В результате уменьшается плодородность почвы.

Сероводород – газ, который возникает при извержении вулкана. Он входит в класс токсических соединений и негативно влияет на дыхательную систему и слизистые оболочки.

Оксид азота невозможно увидеть и понюхать. При взаимодействии с углеродом образует фотохимический смог, который влияет на дыхательную систему. А при реакции с оксидом серы принимает участие в формировании кислотных дождей.

Если химические загрязнители окружающей среды могут смешиваться друг с другом, то образуются тяжелые компоненты. Именно способность образовывать комплексы оказывает негативное влияние на природу.

Химическое загрязнение окружающей среды и его последствия

Одни химические элементы быстро въедаются в любую среду, а другие – медленно. Загрязнения провоцируют заболевания астмой, бронхитом, дерматитом и т.д. Химические загрязнения окружающей среды – это последствия антропогенной деятельности.

Деградация окружающей среды

Избыток химических элементов негативно влияет в первую очередь на окружающую среду. Например, источником химического загрязнения окружающей среды может стать повышенное содержание углекислого газа. Он снижает эффективность фотосинтеза, т.к. растения не могут обработать весь газ.

Крупные города нередко накрывает смог, который ветром переносится в соседние регионы и, таким образом, возникают кислотные дожди. Затем вещества поступают в почву в подземные источники. Этот круговорот невозможно остановить.

Влияние на здоровье

Проблемы со здоровьем могут быть связаны с загрязнениями окружающей среды. Мы дышим задымленным воздухом, пьем плохую воду, едим продукты, обогащенные пестицидами. Любое вмешательство оказывает влияние на организм. Болезни физического характера провоцируют психоэмоциональные – усталость, нервозность, бессонницу, сложности засыпания и беспокойный сон.

Озоновые дыры

снижению численности фитопланктона;
потере ростовых почек;
ускорению старения;
онкологии и др.

Потеря плодородности

Промышленные отходы, пестициды, инсектициды, сточные воды приводят к загрязнению почв. Такие земли нельзя использовать в сельском хозяйстве. Растения на такой почве не растут.

Химические загрязнения среды и здоровье человека

Сохранение окружающей среды возможно только при комплексном подходе. Это осуществляется с помощью программ международной защиты, государственных законодательных актов.

Масштабы химического загрязнения биосферы поражают, с каждым годом неуклонно растут. Это экологическая проблема, затрагивающая отдельные города и планету в целом.

Химическое загрязнение – внедрение в воздух, воду, землю синтетических соединений, приводящий к ухудшению состояния биосферы. К ним относятся аэрозоли, пестициды, искусственно созданные добавки, пластмассы.

Виды химических загрязнений окружающей среды

Оценивая загрязнение биосферы, рассматривают три основные точки приложения негативного воздействия:

На каждом уровне выделяют основные источники, приводящие к химическому загрязнению. В отношении воздуха – это промышленность, транспорт. В ходе своей работы, они выбрасывают в атмосферу тяжелые соединения, влияющие на всю экосистему.

Загрязнение воздуха

Воздух загрязняется от дыма промышленного (диоксин), бытового (уголь), транспортного (бензин). Сгораемая древесина, образует летучие токсичные соединения. Влияние многостороннее:

Наибольшую опасность представляют промышленные объекты. Поэтому для них принято рассчитывать зону химического загрязнения. Она представлена эллипсом, покрывает территорию с наибольшим предполагаемым повреждающим воздействием на людей в случае аварии.

Загрязнение воды

К химическим загрязнителям относятся:

промышленные отходы;
средства, используемые в сельском хозяйстве для борьбы с вредителями – пестициды, инсектициды;
нефтепродукты, попадающие в водную экосистему после аварии танкера.

Загрязнение почвы

Процесс загрязнения земель химическими веществами непосредственно связан с деятельностью человека – промышленность, сельское хозяйство. Пестициды, оказываясь в почве, притягивают азот. Земля, потерявшая важные соединения, становится непригодной для произрастания деревьев, растений. Со временем она превращается в голую пустыню.

Другая проблема химического загрязнения земель – металлы, несущие особую опасность, для животных, человека и флоры. Такими тяжелыми соединениями являются ртуть, мышьяк, кадмий и свинец. Они токсичные, связываются с белками, нарушают работу ферментов.

Объекты загрязнений

Проблемы экологии сегодня тесно связаны химическим загрязнением, приводящим к нарушению баланса в литосфере, атмосфере и гидросфере.

К основным факторам, вызывающим химическое загрязнение окружающей среды, относятся следующие элементы:

Все элементы способны смешиваться между собой с образованием тяжелых компонентов. Именно подобная комплексность оказывает сильное негативное влияние.

Последствия загрязнения

Последствия химического загрязнения окружающей среды – отголоски антропогенной деятельности. Избыточное поступление тяжелых металлов, синтетических соединений в организм животных, человека, структуры растений отражается на здоровье и развитии экосистемы. Одни действуют быстро, а для других характерны отдаленные исходы.

Результат загрязнения проявляется в истощении озонового слоя, ухудшении качества окружающей среды, гибели редких форм животных. Здоровье человека также падает, появляются хронические заболевания – астма, бронхит, обструкции, дерматит.

Деградация окружающей среды

Первой страдает окружающая среда, она постепенно разрушается. Рост углекислого газа в атмосфере растения не в состоянии компенсировать, фотосинтез слабеет. В крупных городах смог становится неотъемлемой частью пейзажа. Он с ветром переносится на близлежащие территории и выпадает на землю в форме кислотных дождей.

Далее химические вещества, попав в окружающую среду, проникают через почву в подземные источники. Этот круговорот уже не остановить. Только уменьшение выработки, контроль сброса тяжелых веществ способно снизить разрушительное влияние на экологию.

Здоровье человека

Жители крупных городов все чаще обращаются за медицинской помощью с нарушениями дыхания, болями за грудиной, дерматологическими осложнениями.

Химическое загрязнение окружающей среды и здоровье человека – две параллельно идущие проблемы. Мы дышим задымленным воздухом, пьем плохую воду, едим продукты, обогащенные пестицидами. Организм – сложная, но хрупкая система. Любое внешнее влияние ухудшает качество жизни. Болезни физического характера провоцируют психоэмоциональные – усталость, нервозность, бессонницу, сложности засыпания и беспокойный сон.

Истощение озонового слоя

Последствия истощения озонового слоя по причине химического загрязнения:

снижение численности фитопланктона (морские жители теряют источники питания);
водоросли синтезируют отравляющий красный пигмент, что влияет на живые организмы;
деревья теряют ростовые почки;
у человека снижается иммунная защита;
возрастает число аллергозов;
ткани ускоренно стареют;
катаракта диагностируется значительно чаще;
рак кожи, малигнизация невусов (родинки) прогрессирует.

Неплодородные земли

При загрязнении земель химическими веществами (промышленные отходы, пестициды, инсектициды, неочищенные сточные воды) приводят к резкому снижению плодородных качеств почвы. Использовать в качестве сельскохозяйственных угодий со временем становится невозможно. Растения на такой земле не растут.

Защита и охрана окружающей среды от химических загрязнений

Сохранить экологию возможно исключительно комплексно. С помощью программ международной защиты, государственных законодательных актов создаются правила и регламенты работы промышленных предприятий.

Но каждому доступно уменьшить вред, улучшить, сохранить окружающую среду на экологически безопасном уровне для себя и будущих поколений. Достаточно соблюдать простое условие – поддержание чистоты.

Международная защита

Природные ресурсы уязвимые, небезграничные. Зная эту особенность, международные организации объединяются для разработки соглашений.

Направлены правила на сохранение биосферы, предотвращение возможного ущерба, контроля антропогенного воздействия:

Программа ООН по окружающей среде (ЮНЕП). Задача – охрана природы, защита лесов от химического загрязнения для нынешнего и будущего поколения.
Рамочная конвенция ООН об изменениях климата (РКИК). Цель – “стабилизация концентрации парниковых газов в атмосфере на уровне, который предотвратит опасное антропогенное вмешательство в климатическую систему”.
Киотский протокол. Причина создания соглашения – уменьшение или регулирование объема поступающих в атмосферу парниковых газов.

Государственная защита

Принципы государственной защиты включают основные пути решения:

введение гигиенических нормативов, задач и приоритетов, основываясь на реальных экологических ситуациях в регионе;
разработка национального законодательства относительно ответственности за загрязнение окружающей среды.

Действующие федеральные законы в России:

Что можете сделать вы?

Задача человека – сохранить природу для себя и своих детей. Для выполнения следует придерживаться простых правил:

употреблять соответственно объективным нуждам – разумное потребление;
применять технологии вторичной переработки;
не оставлять после себя мусор.

Чтобы сохранить окружающую среду, выделяют 5 доступных каждому способов:

Не выливайте загрязняющие химические вещества, машинное масло, на землю и в водоемы.
Пользуйтесь эко-сумками, совершая покупки. Откажитесь от пластиковых пакетов, их биологическое разрушение занимает не одно десятилетие.
Посадите совместно со своим ребенком несколько саженцев деревьев.
Совратите количество поездок на личном автомобиле. При наличии возможности пользуйтесь велосипедом.
Подберите экологически безопасные вещества для уборки дома. Ежегодно в окружающую среду попадают млн тонн моющих средств, например, для посуды или стирки.

Стихийные, неконтролируемые взаимоотношения человека с природой приносят ущерб обеих сторонам. Сегодня человечество находится в опасности. Постоянное химическое загрязнение биосферы (воздуха, воды, земли) сокращает продолжительность жизни за счет токсического эффекта.

Если бороться с проблемой на международном, государственном и личном уровне, то можно сохранить биосферу. Не стоит жить так, чтобы после осталась лишь голая неплодородная пустыня.

Основные вещества и виды загрязнения биосферы

Причины и последствия истощения озонового слоя

Что такое озоновый слой и какова его роль на планете?

Влияние загрязнения атмосферы на здоровье человека и окружающую среду

Озоновый слой Земли и его защита

С чем связано и чем опасно загрязнение почвы тяжелыми металлами

Где находится и из чего состоит озоновый слой Земли

Экологические последствия загрязнения атмосферы

Виды, факторы и последствия деградации почв

Что относится к химическим и естественным источникам загрязнения гидросферы?

Главным источником загрязнения атмосферы являются предприятия черной и цветной металлургии, тепловые электростанции и автомобильный транспорт. Выбросы в атмосферу содержат оксиды углерода, азота и серы, углеводороды, соединения металлов и пыль.

При попадании в атмосферу углерод постоянно переходит из органических соединений в неорганические и наоборот. Это проявляется как в процессе фотосинтеза – образовании органических соединений из CO₂ и воды в растениях под действием света, так и при дыхании человека и животных – кислород воздух при дыхании переходит в CO₂, который возвращается в атмосферу.

Рис. 1 Кислотные осадки и их влияние на экосистему.

Составные части выхлопных газов автомобилей (CO, SO₂, оксиды азота, тяжелые металлы) наносят огромный вред флоре и фауне планеты, а также могут быть причиной образования фотохимического смога, образование которого можно представить следующим образом:

2NO + O₂ =2NO₂ (окисление NO, выделяющегося с выхлопными газами)

NO₂ + O₂= NO + O₃ (распад NO₂ под действием УФ-излучения солнца)

Образующийся в результате озон может вступать в реакции с углеводородами, находящимися в атмосфере, тем самым приводя к образованию смога.

Сжигание топлива, мусора, а также работа металлургической промышленности – основные источниками загрязнения атмосферы тяжелыми металлами, такими, как Zn, Co, Ni, U, Sn, Ge, Pb, Be, V, Hg, Mo, As и др.

Рассмотрим негативное воздействие присутствия тяжелых металлов в атмосфере на организм человека и окружающую среду на примере свинца, поскольку этот металл обладает кумулятивными (накопительными) свойствами. Свинец оказывает воздействие на ферментные системы и обмен веществ, способен накапливаться не только в организме человека, но и в морских отложениях, и в пресной воде.

Свинец вызывает обширные патологические изменения в нервной системе, крови, сосудах, активно влияет на синтез белка, энергетический обмен клетки и её генетический аппарат, подавляет кровообразование; нарушает белковый и углеводный обмены, способен заменять кальций в костях. Соединения свинца могут вызвать мутации и репарации ДНК.

Загрязнение водных ресурсов

Количество растворенного в воде кислорода – один из важнейших показателей качества воды, поскольку он необходим для жизни обитателей водоемов. При избыточном присутствии в воде органических веществ количество растворенного кислорода уменьшается, в результате чего происходит гибель рыбы и других обитателей водоемов, в вода приобретает гнилостный запах (процесс разложения органических веществ вместо аэробных бактерий осуществляют анаэробные, в результате чего выделяется CH₄, NH₃, H₂S и PH₃).

Большой вред водным ресурсам наносят растворенные в воде минеральные удобрения, смываемые с поверхности почвы (нитраты, фосфаты и др.), вызывающие бурное развитие сорной травы и водорослей, что приводит к засорению водоемов и их гибели.

Промышленные сточные воды, содержащие огромное количество ядовитых для обитателей водоемов веществ, также оказывают негативное влияние на водные ресурсы планеты.

Загрязнение почв

Основная проблема, полученная человеком в результате загрязнения почв – её эрозия, т.е. разрушение плодородного слоя.

Применение минеральных азотных удобрений сильно загрязняет почву, поскольку нитраты накапливаются не только в почвах, но и в растениях, что приводит к ухудшению качества выращиваемой с/х продукции и отрицательному их действию на здоровье человека и животных. Нерациональное применение пестицидов также оказывает отрицательное воздействие на почву, среди которых наибольший вред наносят хлорорганические соединения (полихлорпинен, ДДТ).

Различные предприятия промышленности, а также транспортные магистрали в разной степени оказывают вредное воздействие на почву, путем ее загрязнения тяжелыми металлами (Pd, Cd, Cu, Zn, Hg, Bi), халькогенами (Se, Те и др.) и галогенами (F, Вг и др.).

Читайте также: