Регламентация вредных химических веществ в окружающей среде реферат

Обновлено: 14.05.2024

Загрязнение окружающей среды – привнесение новых, не характерных для нее физических, химических и биологических агентов или превышение их естественного уровня.
К основным типам загрязнения окружающей среды относятся:
- физическое (тепловое, шумовое, электромагнитное, световое, радиоактивное);
- химическое (тяжелые металлы, пестициды, пластмассы и другие химические вещества);

- биологическое (биогенное, микробиологическое, генетическое);

- информационное (информационный шум, ложная информация, факторы беспокойства).
Физическое загрязнение связано с изменением физических, температурно-энергетических, волновых и радиационных параметров внешней среды.
К физическому загрязнению можно отнести:
- тепловое;
- шумовое;
- радиоактивное;
- электромагнитное;
- световое.
Тепловое загрязнение – нагревание воды, воздуха или почвы в результате попадания в окружающую среду тепловых отходов предприятий топливно-энергетического комплекса (тепловые и атомные электростанции), при сжигании попутного газа нефтедобывающей промышленности, от газовых факелов нефтехимических предприятий, при утечке тепла в жилищно-коммунальном хозяйстве. Источниками загрязнений в пределах городских территорий служат: подземные газопроводы промышленных предприятий, теплотрассы, сборные коллекторы, коммуникации и др.
Любое тепловое загрязнение – это потеря дорогостоящей тепловой энергии, заставляющая увеличивать её производство.
Электромагнитное загрязнение связано с высоковольтными линиями электропередач, электроподстанциями, радио- и телепередающими станциями, а также с излучением микроволновых печей, компьютеров, радиотелефонов.
Радиоактивное загрязнение биосферы — превышение естественного уровня содержания в окружающей природной среде радиоактивных веществ. Оно может быть вызвано как естественными, так и антропогенными факторами (разработка радиоактивных руд, аварии на АЭС, испытание ядерного оружия и др.).
Экологический шум — одна из форм загрязнения окружающей среды, которая состоит в увеличении уровня шума сверх природного фона и действует отрицательно на живые организмы (включая человека).
Шум бывает бытовой, производственный, промышленный, транспортный, авиационный, шум уличного движения и др.
Основными источниками городского шума служат промышленные предприятия, среди которых особенно выделяются энергетические установки (100-110 дБ), компрессорные станции (100 дБ), металлургические заводы (90-100 дБ) и др. Значительный шум также создают транспортные среды (75-105 дБ) .
Шумозащита — комплекс мероприятий по снижению шума на производстве, на транспорте, при гражданском и промышленном строительстве.
Химическое загрязнение.

- строгий контроль выбросов вредных веществ. Нужно заменять токсичные исходные продукты на нетоксичные, переходить на замкнутые циклы, совершенствовать методы очистки. Большое значение имеет оптимизация размещения предприятий для уменьшения выбросов транспорта, а также грамотное применение экономических санкций;
- развитие международного сотрудничества. Например, международные договоренности в области сохранения озонового слоя привели к повсеместному запрету на использование хлора, фторсодержащих соединений;
- проведение мероприятий, предупреждающих попадание загрязняющих веществ в водоемы (установление прибрежных защитных полос и водоохранных зон, отказ от ядовитых хлорсодержащих пестицидов, повышение надежности танкеров и т.п.);
- недопущение засорения почв промышленными и бытовыми сточными водами, твердыми бытовыми и промышленными отходами, санитарная очистка почвы и территории населенных мест;
- внедрение малоотходных и безотходных технологий, использование новых видов энергии.

1. Гигиеническая регламентация вредных химических веществ в воздухе

2. Последствия химизации промышленности и сельского хозяйства

1. Загрязнение окружающей среды.
2. Возможность экологических катастроф.
3. Социально-биологическая адаптация
человека отстаёт от изменения качества
окружающей среды.

3. Пути решения проблемы загрязнения окружающей среды

1. Строительство безотходных предприятий
(заводов, фабрик, ТЭЦ, котельных, автомобилей
и т.д.).
2. Отказ от применения удобрений и химических
средств защиты растений.
3. Гигиеническая регламентация вредных
химических веществ – ПДК.
4. Разработка и внедрение в практику
мероприятий, направленных на не превышение
ПДК.

4. Токсикология

- наука о законах, обусловливающих
проявление вредного действия химических
факторов внешней среды на организм
(И.В. Саноцкий, 1970).

5. Предельно допустимая концентрация вредного вещества в окружающей среде

ПДК – это такая максимальная концентрация, при
воздействии которой на организм человека
периодически или в течение всей жизни, прямо
или опосредованно через экологические системы,
а также через возможный экономический ущерб
не возникает соматических или психических
заболеваний (в том числе скрытых и временно
компенсированных) или изменений состояния
здоровья, выходящих за пределы
приспособительных физиологических реакций,
обнаруживаемых современными методиками
исследования сразу или в отдалённые сроки
жизни настоящего или последующих поколений.

6. Предельно допустимая концентрация вредного вещества в воздухе рабочей зоны

ПДК – концентрация, которая при ежедневной работе в
течение всего рабочего стажа (с учётом комплексного,
комбинированного, и сочетанного действия, а также
вредного действия, опосредованного через повреждение
окружающей среды) не может вызвать заболеваний или
отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых
современными методами исследований в процессе работы
и в отдалённые сроки жизни настоящего и последующих
поколений.
Примечание: ПДК устанавливается не для всех работающих.
Лица с повышенной чувствительностью должны быть
защищены дополнительными мерами.
(И.В.Саноцкий, 1996).

7. Рабочая зона

- пространство высотой до 2 метров
над уровнем пола или площадки,
на которой находятся места постоянного
или временного пребывания работающих
(СН 245-63).

8. Значение ПДК

- ПДК защищает здоровье человека,
- защищает окружающую среду от
загрязнения,
- учитывает экономические интересы
предприятий, в воздухе которых
содержится данное вещество.

9. ПДК

лежит в основе разработок различных мероприятий,
обеспечивающих соблюдение
предельно допустимой концентрации.
Одним из таких мероприятий является обоснование
предельно допустимых выбросов (ПДВ)
и временно согласованных выбросов (ВСВ)
вредных веществ в атмосферный воздух.

10. ПДК необходима для расчёта:

- объёма вентиляции,
- высоты заводской трубы,
- степени очистки вентиляционных выбросов,
- ширины санитарно-защитной зоны,
- степени герметизации оборудования и
автоматизации производственных процессов,
- степени надёжности средств индивидуальной
защиты.

11. ПДК необходима для врачей,

обслуживающих рабочих предприятий,
так как при обосновании ПДК:
- изучается клиническая картина острого,
подострого и хронического отравления
данным веществом,
- устанавливаются точки приложения действия яда,
- рассчитываются зоны острого
и хронического действия вещества,
- способность его к кумуляции и т.д.
- Эти сведения используются при проведении
периодических медицинских осмотров.

12. Яд

- химический компонент среды обитания,
поступающий в количестве
(реже – качестве),
не соответствующем врождённым
или приобретенным свойствам организма,
и поэтому несовместимый с его жизнью
(И.В. Саноцкий, 1970).

13. Профессиональные яды

- химические вещества, встречающиеся в процессе
трудовой деятельности человека в качестве
исходных, промежуточных, побочных или
конечных продуктов в форме газов, паров или
жидкостей, а также пылей, дымов или туманов,
оказывающие вредное действие на работающих
людей в случае несоблюдения правил техники
безопасности и гигиены труда и как следствие
последнего попадания в организм в количестве, не
соответствующем его наследственным и
приобретенным свойствам
(И.В. Саноцкий, 1970).

14. Схема гигиенического исследования по обоснованию ПДК вредного химического вещества в воздухе рабочей зоны

Исследование физико-химических свойств
изучаемого вещества
острые опыты
подострые опыты
исследование
кожно-резорбтивного и эпибульбарного
действия
хронические опыты
обоснование коэффициента запаса
обоснование предельно допустимой
концентрации
корректирование ПДК
утверждение ПДК в качестве
санитарного норматива.

15. Значение физико-химических свойств вещества (ФХС) для его гигиенической регламентации

-
-
ФХС позволяют:
ориентировочно оценить токсичность и опасность
вещества;
рассчитать ориентировочный безопасный уровень
воздействия (ОБУВ), то есть временный
норматив;
обосновать начальные дозы и концентрации
вещества для проведения острых опытов;
выбрать способ введения вещества в организм
лабораторных животных.
рассчитать неизвестные ФХС по известным.

16. Сбор сведений о ФХС-вах вещества

- Сведения предоставляет заказчик научноисследовательской работы.
- Отдельные сведения могут быть в
справочной литературе.
- Часть сведений можно получить расчётным
путём.
- Некоторые сведения легко установить
экспериментально в токсикологической
лаборатории.

17. Назначение острых опытов

18. Коэффициент возможности ингаляционного отравления

19. Лабораторные животные, используемые для острых опытов

-
Белые мыши.
Белые крысы.
Морские свинки.
Кролики.
Хомячки.
Устанавливаются наиболее чувствительные
виды животных для их использования в
последующих опытах.

20. Экспозиция острых опытов

- Белые мыши подвергаются воздействию
вещества в течение двух часов с
последующим двухнедельным
наблюдением.
- Другие животные – 4 часа с последующим
наблюдением в течение 1 месяца.

21. Исследование кожно-резорбтивного действия промышленного яда

- Лабораторные животные: белые крысы,
морские свинки, кролики.
- Яд наносится на выбритый участок кожи,
или хвост опускается в пробирку с
исследуемым веществом, если его
агрегатное состояние – жидкость.
- Экспозиция – 1 месяц.

22. Местное кожное действие яда

оценивается по местным проявлениям
токсического действия:
гиперемия,
петехии,
цианоз,
отёк,
некроз,
локальное повышение температуры кожи,
изъязвление и др.

23. Кожно-резорбтивное действие

Промышленный яд проникает через
неповреждённую кожу
и оказывает резорбтивное действие.
Интоксикация устанавливается по изменению
гематологических,
биохимических,
морфологических и др. показателей.

24. Исследование эпибульбарного действия промышленного яда

- Исследование выполняется путём внесения
исследуемого вещества в конъюнктивальный
мешок глаза кролика.
- Действие исследуемого вещества на слизистые
глаз можно обнаружить при проведении острых
ингаляционных опытов.
- Симптомы интоксикации: гиперемия конъюнктив,
слезотечение, блефароспазм,
отёк век и др.

25. Задачи исследования подострого действия промышленного яда

26. Суть подострых опытов

- Используемые животные – два наиболее
чувствительных вида.
- Концентрации и дозы – 1/10 – 1/20
среднесмертельной концентрации или дозы.
- Экспозиция – 4 недели по 4 часа ежедневно
для всех животных кроме мышей, которые,
как правило, не используются.

27. Материальная кумуляция

- это способность
биологически активного вещества
накапливаться в тканях
при повторном введении в организм.

28. Функциональная кумуляция

- усиление действия промышленного яда при
повторном введении в организм (Г.И.Сидоренко и др.,
1978).
Функциональная кумуляция:
- накопление вызываемых биологически активным
веществом эффектов при повторном введении в
организм лекарственных веществ и ядов
(Энциклопедический словарь медицинских
терминов, 1983).

29. Расчёт коэффициента кумуляции:

30. Порог острого действия (Limac)

- это минимальная концентрация или доза
промышленного яда,
вызывающая существенные достоверные
изменения в организме.

31. Зона острого действия промышленного яда

32. Хронические опыты

33. Задачи хронических опытов:

- Установление порога хронического
действия промышленного яда.
- Установление клинической картины
хронической интоксикации данным
веществом.
- Установление наиболее чувствительных
методик, характеризующих токсическое
действие яда.

34. Порог хронического действия промышленного яда

- минимальная концентрация или доза,
вызывающая существенные достоверные
изменения в организме
при хроническом поступлении яда в
организм.

35. Зона хронического действия промышленного яда:

36. Токсичность промышленного яда

37. Степень токсичности

38. Абсолютная токсичность

- величина, обратная абсолютному значению
дозы или концентрации, вызывающей смерть
животных.
Наиболее статистически достоверна CL50 или
DL50.
1
1
Токсичност ь
.
.
CL50
DL 50

39. Опасность яда

40. Показатели опасности ядов

Как правило, чем выше токсичность, тем выше и
опасность (но не всегда).
2. Агрегатное состояние (газы опаснее кристаллических
веществ).
3. Летучесть вещества и связанная с ней величина
насыщающей концентрации яда.
4. Способность к кумуляции.
5. Цвет, запах и вкус вещества, привлекающие внимание
человека, особенно детей, или напоминающие цвет,
запах и вкус какого-либо пищевого продукта.
6. Отсутствие запаха и вкуса.
7. Коэффициент возможности ингаляционного отравления.
8. Зона острого действия.
9. Зона хронического действия.
10. Способность оказывать специфические виды действия
(канцерогенное, мутагенное, эмбриотропное и др.).
1.

41. Обоснование ПДК

42. КОРРЕКЦИЯ ПДК

1.
2.
3.
4.
5.
Изучается состояние здоровья работающих до начала
работы (контакта) с нормируемым веществом
(промышленным ядом).
Начинается работа в условиях воздействия на
работающих промышленного яда, концентрация
которого в воздухе рабочей зоны находится на уровне
установленной ПДК.
В течение 1-го – 3-х лет изучается состояние здоровья
работающих, подвергавшихся воздействию
промышленного яда на уровне ПДК.
Если обнаруживаются первые симптомы
неблагоприятного действия промышленного яда,
установленная ПДК ужесточается (снижается).
Если состояние здоровья работающих не ухудшается,
считается, что ПДК обоснована правильно.

43. Утверждение ПДК в качестве санитарного норматива

После апробации или коррекции
ПДК утверждается главным государственным
санитарным врачом РФ
в качестве санитарного норматива.
После этого ПДК
становится обязательной к соблюдению
на всей территории РФ всеми руководителями
промышленных предприятий, учреждений и
отдельными лицами.

44. Недостаток предельно допустимых концентраций

Наличие ПДК допускает возможность
поступления вредных химических веществ
в воздух рабочей зоны
и далее в атмосферный воздух.
Если бы не было ПДК,
проектировщикам промышленных предприятий
пришлось бы разрабатывать и внедрять в
производство
безотходные технологии,
исключающие поступление вредных веществ
в окружающую среду.

В последние несколько десятков лет, в условиях интенсивного развития промышленности, охране окружающей среды и рациональному использованию природных ресурсов необходимо уделять все больше и больше внимания, как самой острой проблеме современности.

Рост населения приводит к расширению хозяйственной деятельности и росту промышленного производства. Развитие технического прогресса привело к химизации многих отраслей промышленности и народного хозяйства, а соответственно, возросла нагрузка на окружающую среду. По прогнозам демографов население Земли к 2025 году увеличится до 8 млрд. человек. Площадь же земель под сельское хозяйство практически увеличиваться не будет. Научно-технический прогресс ведет к заметным и подчас непредвиденным изменениям в экологических системах, изменениям в биосферных процессах в целом. Негативное воздействие на окружающую среду проявляется в загрязнении атмосферы вредными выбросами, сбросами сточных вод в водные объекты, загрязнение почвы, образовании опасных отходов. Все это привело к выводу из хозяйственного использования плодородных земель, сокращению лесного покрова Земли, сокращению видов и популяций животных и растений.

Состояние окружающей среды оказывает непосредственное влияние на здоровье человека. Человек — единственное живое существо, которое может и вынуждено в настоящее время тратить огромные средства на охрану природы.

Общее количество природной воды на Земле составляет 1386 млн. км

3. млн. км 3 — пресные воды. Объем потребления пресной воды в мире составляет 3900 млрд. м 3/год. Половина этого количества воды используется в промышленности безвозвратно, а оставшаяся половина сбрасывается в водные объекты в виде сточных вод.

В настоящий момент наблюдается уменьшение объема кислорода в атмосферном воздухе на

40. пресной воды идет на безвозвратное потребление. На основании этих данных существует прогноз, что концу века запасы пресной чистой воды на Земле могут быть исчерпаны. В настоящее время в результате сжигания топлива в атмосферу выделяется гораздо больше углекислого газа, чем поглощается зелеными растениями и водной гладью мирового моря.

Дефицит воды приводит к исчезновению многих видов животных и растений. В начале века исчезал один вид животных за год. Сейчас один вид исчезает за день.

Разливы нефти в море приводят к образованию трудноразрушимой нефтяной эмульсии. Для процессов микробиологического разложения необходим кислород. Для окисления сырой нефти, разлившейся в море, требуется в миллион раз больше морской воды, обогащенной кислородом. Неразложившаяся нефтяная эмульсия выбрасывается волнами в прибрежные зоны.

Топливно-энергетический комплекс России вносит серьезный вклад в загрязнение окружающей среды химическими веществами, т.к. на его долю приходится больше

30. всех сточных вод, сбрасываемых в водные объекты, около

5. от всех выбросов загрязняющих веществ веществ в атмосферный воздух, больше

30. всех образующихся твердых отходов производства, и до

70. общего объема выбросов парниковых газов.

Интенсивное вытеснение нефтью и природным газом других энергоносителей (уголь, дерево, торф) в общем балансе во многом сдерживало негативные экологические последствия развития энергетики и промышленности. Использование углеводородов нефти и газа для производства ценных химических продуктов уменьшило расход для этих целей невозобновляемого минерального сырья. Большое значение имеет и низкая стоимость этих видов сырья по сравнению с альтернативными, например, газа по сравнению с другими видами топлива. Если, к примеру, стоимость угля в пересчете на одну тонну топлива принять за 100%, то стоимость газа составит только десятую часть.

Результатом работы предприятий данной отрасли стало загрязнение окружающей среды углеводородами и их производными, кислыми примесями, твердыми и жидкими отходами производства. [1]

Цель работы – охарактеризовать химический фактор в окружающем нас мире на примере атмосферы.

выявить основные источники загрязнения атмосферы;
дать характеристику осовным компонентм загрязнения атмосферы;
рассмотреть химические превращения веществ в атмосфере;
рассмотреть методы очистки промышленных выбросов от загрязняющих веществ.

Объект исследования – химические вещества в окружающей среде.

Предмет исследования – загрязнение атмосферы химическими веществами.

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, попадаемые в водную экосистему после аварии танкера.

Советуем почитать: Какие отходы входят в ТКО: состав, обращение с отходами, утилизация

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.

Список использованной литературы

3. Ревель П., Ревель Ч. Среда нашего обитания: В 4-х книгах. Кн.

2. Загрязнения воды и воздуха: Пер с англ. — М.: Мир, 1995. — с.

4. Экологические проблемы: что происходит, кто виноват и что делать?: Учебное пособие / Под ред. Проф. В. И. Данилова — Даниляна. — М.: Изд-во МНЭПУ, 1997. — 332 с.

6. Небел Б. Наука об окружающей среде: Как устроен мир: В 2-х т. Т. 1,2. Пер. с англ.- М.: Мир, 1993. — с.

7. Гигиена и экология человека: Учебник для студ. Сред. Проф. Учеб. Заведений / Н.А.Матвеева, А.В.Леонов, М.П.Грачева и др.; Под ред. Н.А.Матвеевой. – М.: Издательский , 2005. – 304 с.

8. Протасов В.Ф. Экология, здоровье и охрана окружающей среды в России: Учебное и справочное пособие. – 3-е изд. – М.: Финансы и статистика, 2001. – 672 с.

9. Степановских А.С. Прикладная экология: охрана окружающей среды: Учебник для вузов. – М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2003. – 751 с.

10. Агаджанян Н. Экология, здоровье и перспективы выживания// Зеленый мир. – 2004. — № 13-14. – С. 10-14

11. Акимова Т.А., Кузьмин А.П., Хаскин В.В. Экология. Природа-Человек-Техника. – М.: ЮНИТИ-ДАНА. 2001. 343с

12. Байдаков Л.А., Блинов Л.Н., Курников Б.Д., Чувиляев Р.Г. Курс лекций по общей и экологической химии – СПб.: СПбГУ, 1993, 246с

13. Блинов Л.Н. Химические основы экологии и экологических проблем. – СПб.: СПбГТУ, 2001, 101с.

14. Богдановский Г.А. Химическая экология. М., 1994. 237с

15. Кротов Ю.А., Карелин А.О., Лойт А.О. Предельно допустимые концентрации химических веществ в окружающей среде (по редакций Ю.А. Кротова): Справочник. – СПб.: Мир и семья, 2000. 360с

16. Мазур И.И., Молдаванов О.И. Курс инженерной экологии. М.: Высшая школа, 1999. 447с

17. Франсуа Рамад. Основы прикладной экологии. Л., 1981. 543с

18. Химия окружающей среды. Пер. с англ. / Под ред. А.П. Цыганкова. М.: Химия, 1982. 672с

19. Ягодин Г.А., Раков Э.Г., Третьякова Л.Г. Химия и химическая технология в решении глобальных проблем. – М.:1988. 175с

20. Ягодин Г.А., Третьякова Л.Г. Химическая технология и охрана окружающей среды. – М.:1984. 64с

Химическая промышленность как фактор загрязнения среды

Объекты химических производств относятся к точкам высокой опасности загрязнения среды токсическими веществами. При работе многих из них в окружающую среду поступают опасные вещества. Объемы этих выбросов, по сравнению, например, с отходами горнодобывающей отрасли, относительно невелики, но могут нанести природе существенный вред. Многие отходы токсичны, в связи с чем их хранение представляет собой проблему. На отвальных площадках находятся огромные массы различных остатков переработки, которые продолжают приносить колоссальный вред окружающей среде. При процессах водной и ветровой эрозии опасные вещества попадают в атмосферу, воду и почву.
Замечание 1

Опасность предприятий химической промышленности как источников загрязнения окружающей среды в нашей стране определяется не только количеством выбрасываемых веществ в условиях нормальной работы производств, но и неконтролируемыми выбросами токсичных веществ при авариях.

Основные токсические стоки и выбросы предприятий химической промышленности представлены:

Готовые работы на аналогичную тему

Курсовая работа Влияние предприятий химической промышленности на окружающую среду 490 руб.
Реферат Влияние предприятий химической промышленности на окружающую среду 280 руб.
Контрольная работа Влияние предприятий химической промышленности на окружающую среду 190 руб.

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту Узнать стоимость

органическими растворителями,
аминами,
альдегидами,
хлором и его производными,
оксидами азота,
циановодородом,
фторидами,
сернистыми соединениями (диоксид серы, сероводород, сероуглерод),
металлорганическими соединениями,
соединениями фосфора,
ртутью,
и т.д.

Выбросы вредных веществ в атмосферу увеличиваются в случае размещения химико-технологического оборудования на открытых площадках, нестрогой его герметичности, большого числа наружных технологических коммуникаций. Температура газообразных выбросов многих заводов химической промышленности мало отличается от температуры окружающей атмосферной среды, в результате чего возникает эффект скопления токсических веществ около источников выбросов.

Разнообразными токсикантами перенасыщены сточные воды большинства химических предприятий. Наряду с веществами, выбрасываемыми этими предприятиями в воздушную среду, стоки химических производств содержат и другие очень опасные соединения — органические вещества, минеральные кислоты в различных концентрациях, вплоть до концентрированных, растворимые соли металлов, шелочи и т. д.

К наиболее опасным для окружающей среды и человека химическим производствам можно отнести процессы обогащения руд, коксохимическое и нефтехимическое производства, предприятия по изготовлению различных удобрений, кислот, объекты целлюлозно-бумажной промышленности, заводы искусственного волокна, и многие другие, т.е. почти весь спектр современной химической технологии.

На всех стадиях своего развития человек был тесно связан с окружающим миром. Но с тех пор как появилось высокоиндустриальное общество, опасное вмешательство человека в природу резко усилилось, расширился объём этого вмешательства, оно стало многообразнее и сейчас грозит стать глобальной опасностью для человечества. Расход невозобновимых видов сырья повышается, все больше пахотных земель выбывает из экономики, так на них строятся города и заводы. Человеку приходится все больше вмешиваться в хозяйство биосферы — той части нашей планеты, в которой существует жизнь. Биосфера Земли в настоящее время подвергается нарастающему антропогенному воздействию. При этом можно выделить несколько наиболее существенных процессов, любой из которых не улучшает экологическую ситуацию на планете.

Наиболее масштабным и значительным является химическое загрязнение среды несвойственными ей веществами химической природы. Среди них — газообразные и аэрозольные загрязнители промышленно-бытового происхождения. Прогрессирует и накопление углекислого газа в атмосфере. Дальнейшее развитие этого процесса будет усиливать нежелательную тенденцию в сторону повышения среднегодовой температуры на планете. Вызывает тревогу у экологов и продолжающееся загрязнение Мирового океана нефтью и нефтепродуктами, достигшее уже 1/5 его общей поверхности. Нефтяное загрязнение таких размеров может вызвать существенные нарушения газо- и водообмена между гидросферой и атмосферой. Не вызывает сомнений и значение химического загрязнения почвы пестицидами и ее повышенная кислотность, ведущая к распаду экосистемы. В целом все рассмотренные факторы, которым можно приписать загрязняющий эффект, оказывают заметное влияние на процессы, происходящие в биосфере.

1. Химическое загрязнение биосферы

Человек загрязняет атмосферу уже тысячелетиями, однако последствия употребления огня, которым он пользовался весь этот период, были незначительны. Приходилось мириться с тем, что дым мешал дыханию и что сажа ложилась черным покровом на потолке и стенах жилища. Получаемое тепло было для человека важнее, чем чистый воздух и незакопченные стены пещеры. Это начальное загрязнение воздуха не представляло проблемы, ибо люди обитали тогда небольшими группами, занимая неизмерно обширную нетронутую природную среду. И даже значительное сосредоточение людей на сравнительно небольшой территории, как это было в классической древности, не сопровождалось еще серьезными последствиями.

1.1. Основные загрязняющие вещества

В основном существуют три основных источника загрязнения атмосферы: промышленность, бытовые котельные, транспорт. Доля каждого из этих источников в общем загрязнении воздуха сильно различается в зависимости от места. Сейчас общепризнанно, что наиболее сильно загрязняет воздух промышленное производство. Источники загрязнений — теплоэлектростанции, которые вместе с дымом выбрасывают в воздух сернистый и углекислый газ; металлургические предприятия, особенно цветной металлургии, которые выбрасывают в воздухоксилы азота, сероводород, хлор, фтор, аммиак, соединения фосфора, частицы и соединения ртути и мышьяка; химические и цементные заводы. Вредные газы попадают в воздух в результате сжигания топлива для нужд промышленности, отопления жилищ, работы транспорта, сжигания и переработки бытовых и промышленных отходов. Атмосферные загрязнители разделяют на первичные, поступающие непосредственно в атмосферу, и вторичные, являющиеся результатом превращения последних. Так, поступающий в атмосферу сернистый газ окисляется до серного ангидрида, который взаимодействует с парами воды и образует капельки серной кислоты. При взаимодействии серного ангидрида с аммиаком образуются кристаллы сульфата аммония. Подобным образом, в результате химических, фотохимических, физико-химических реакций между загрязняющими веществами и компонентами атмосферы, образуются другие вторичные признаки. Основным источником пирогенного загрязнения на планете являются тепловые электростанции, металлургические и химические предприятия, котельные установки, потребляющие более 70% ежегодно добываемого твердого и жидкого топлива. Основными вредными примесями пирогенного происхождения являются следующие:

а) Оксид углерода. Получается при неполном сгорании углеродистых веществ. В воздух он попадает в результате сжигания твердых отходов, с выхлопными газами и выбросами промышленных предприятий. Ежегодно этого газа поступает в атмосферу не менее 250 млн. т. Оксид углерода является соединением, активно реагирующим с составными частями атмосферы и способствует повышению температуры на планете, и созданию парникового эффекта.

б) Сернистый ангидрид. Выделяется в процессе сгорания серосодержащего топлива или переработки сернистых руд (до 70 млн. т. в год). Часть соединений серы выделяется при горении органических остатков в горнорудных отвалах. Только в США общее количество выброшенного в атмосферу сернистого ангидрида составило 65 процентов от общемирового выброса.

в) Серный ангидрид. Образуется при окислении сернистого ангидрида. Конечным продуктом реакции является аэрозоль или раствор серной кислоты в дождевой воде, который подкисляет почву, обостряет заболевания дыхательных путей человека. Выпадение аэрозоля серной кислоты из дымовых факелов химических предприятий отмечается при низкой облачности и высокой влажности воздуха. Листовые пластинки растений, произрастающих на расстоянии менее 1 км. от таких предприятий, обычно бывают густо усеяны мелкими некротическими пятнами, образовавшихся в местах оседания капель серной кислоты. Пирометаллургические предприятия цветной и черной металлургии, а также ТЭС ежегодно выбрасывают в атмосферу десятки миллионов тонн серного ангидрида.

г) Сероводород и сероуглерод. Поступают в атмосферу раздельно или вместе с другими соединениями серы. Основными источниками выброса являются предприятия по изготовлению искусственного волокна, сахара, коксохимические, нефтеперерабатывающие, а также нефтепромыслы. В атмосфере при взаимодействии с другими загрязнителями подвергаются медленному окислению до серного ангидрида.

д) Оксилы азота. Основными источниками выброса являются предприятия, производящие азотные удобрения, азотную кислоту и нитраты, анилиновые красители, нитросоединения, вискозный шелк, целлулоид. Количество оксилов азота, поступающих в атмосферу, составляет 20 млн. т. в год.

е) Соединения фтора. Источниками загрязнения являются предприятия по производству алюминия, эмалей, стекла, керамики, стали, фосфорных удобрений. Фторсодержащие вещества поступают в атмосферу в виде газообразных соединений — фтороводорода или пыли фторида натрия и кальция. Соединения характеризуются токсическим эффектом. Производные фтора являются сильными инсектицидами.

ж) Соединения хлора. Поступают в атмосферу от химических предприятий, производящих соляную кислоту, хлоросодержащие пестициды, органические красители, гидролизный спирт, хлорную известь, соду. В атмосфере встречаются как примесь молекулы хлора и паров соляной кислоты. Токсичность хлора определяется видом соединений и их концентрацией. В металлургической промышленности при выплавке чугуна и при переработке его на сталь происходит выброс в атмосферу различных тяжелых металлов и ядовитых газов. Так, в расчете на 1 т. предельного чугуна выделяется кроме 2,7 кг. сернистого газа и 4,5 кг. пылевых частиц, определяющих количество соединений мышьяка, фосфора, сурьмы, свинца, паров ртути и редких металлов, смоляных веществ и цианистого водорода.

1.2. Аэрозольное загрязнение атмосферы

Аэрозоли — это твердые или жидкие частицы, находящиеся во взвешенном состоянии в воздухе. Твердые компоненты аэрозолей в ряде случаев особенно опасны для организмов, а у людей вызывают специфические заболевания. В атмосфере аэрозольные загрязнения воспринимаются в виде дыма, тумана, мглы или дымки. Значительная часть аэрозолей образуется в атмосфере при взаимодействии твердых и жидких частиц между собой или с водяным паром. Средний размер аэрозольных частиц составляет 1-5 мкм. В атмосферу Земли ежегодно поступает около 1 куб. км. пылевидных частиц искусственного происхождения. Большое количество пылевых частиц образуется также в ходе производственной деятельности людей. Сведения о некоторых источниках техногенной пыли приведены ниже: ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ПРОЦЕСС ВЫБРОС ПЫЛИ, МЛН. Т./ГОД 1. Сжигание каменного угля 93,60 2. Выплавка чугуна 20,21 3. Выплавка меди (без очистки) 6,23 4. Выплавка цинка 0,18 5. Выплавка олова (без очистки) 0,004 6. Выплавка свинца 0,13 7. Производство цемента 53,37 Основными источниками искусственных аэрозольных загрязнений воздуха являются ТЭС, которые потребляют уголь высокой зольности, обогатительные фабрики, металлургические, цементные, магнезитовые и сажевые заводы. Аэрозольные частицы от этих источников отличаются большим разнообразием химического состава. Чаще всего в их составе обнаруживаются соединения кремния, кальция и углерода, реже — оксиды металлов: железа, магния, марганца, цинка, меди, никеля, свинца, сурьмы, висмута, селена, мышьяка, бериллия, кадмия, хрома, кобальта, молибдена, а также асбест. Еще большее разнообразие свойственно органической пыли, включающей алифатические и ароматические углеводороды, соли кислот. Она образуется при сжигании остаточных нефтепродуктов, в процессе пиролиза на нефтеперерабатывающих, нефтехимических и других подобных предприятиях. Постоянными источниками аэрозольного загрязнения являются промышленные отвалы — искусственные насыпи из переотложенного материала, преимущественно вскрышных пород, образуемых при добыче полезных ископаемых или же из отходов предприятий перерабатывающей промышленности, ТЭС. Источником пыли и ядовитых газов служат массовые взрывные работы. Так, в результате одного среднего по массе взрыва (250-300 тонн взрывчатых веществ) в атмосферу выбрасывается около 2 тыс. куб. м. условного оксида углерода и более 150 т. пыли. Производство цемента и других строительных материалов также является источником загрязнения атмосферы пылью. Основные технологические процессы этих производств — измельчение и химическая обработка шихт, полуфабрикатов и получаемых продуктов в потоках горячих газов всегда сопровождается выбросами пыли и других вредных веществ в атмосферу. К атмосферным загрязнителям относятся углеводороды — насыщенные и ненасыщенные, включающие от 1 до 13 атомов углерода. Они подвергаются различным превращениям, окислению, полимеризации, взаимодействуя с другими атмосферными загрязнителями после возбуждения солнечной радиацией. В результате этих реакций образуются перекисные соединения, свободные радикалы, соединения углеводородов с оксидами азота и серы часто в виде аэрозольных частиц. При некоторых погодных условиях могут образовываться особо большие скопления вредных газообразных и аэрозольных примесей в приземном слое воздуха. Обычно это происходит в тех случаях, когда в слое воздуха непосредственно над источниками газопылевой эмиссии существует инверсия — расположения слоя более холодного воздуха под теплым, что препятствует воздушных масс и задерживает перенос примесей вверх. В результате вредные выбросы сосредотачиваются под слоем инверсии, содержание их у земли резко возрастает, что становится одной из причин образования ранее неизвестного в природе фотохимического тумана.

1.3. Фотохимический туман (смог)

Фотохимический туман представляет собой многокомпонентную смесь газов и аэрозольных частиц первичного и вторичного происхождения. В состав основных компонентов смога входят озон, оксиды азота и серы, многочисленные органические соединения перекисной природы, называемые в совокупности фотооксидантами. Фотохимический смог возникает в результате фотохимических реакций при определенных условиях: наличии в атмосфере высокой концентрации оксидов азота, углеводородов и других загрязнителей, интенсивной солнечной радиации и безветрия или очень слабого обмена воздуха в приземном слое при мощной и в течение не менее суток повышенной инверсии. Устойчивая безветренная погода, обычно сопровождающаяся инверсиями, необходима для создания высокой концентрации реагирующих веществ. Такие условия создаются чаще в июне-сентябре и реже зимой. При продолжительной ясной погоде солнечная радиация вызывает расщепление молекул диоксида азота с образованием оксида азота и атомарного кислорода. Атомарный кислород с молекулярным кислородом дают озон. Казалось бы, последний, окисляя оксид азота, должен снова превращаться в молекулярный кислород, а оксид азота — в диоксид. Но этого не происходит. Оксид азота вступает в реакции с олефинами выхлопных газов, которые при этом расщепляются по двойной связи и образуют осколки молекул и избыток озона. В результате продолжащейся диссоциации новые массы диоксида азота расщепляются и дают дополнительные количества озона. Возникает циклическая реакция, в итоге которой в атмосфере постепенно накапливается озон. Этот процесс в ночное время прекращается. В свою очередь озон вступает в реакцию с олефинами. В атмосфере концентрируются различные перекиси, которые в сумме и образуют характерные для фотохимического тумана оксиданты. Последние являются источником так называемых свободных радикалов, отличающихся особой реакционной способностью. Такие смоги — нередкое явление над Лондоном, Парижем, Лос-Анджелесом, Нью-Йорком и другими городами Европы и Америки. По своему физиологическому воздействию на организм человека они крайне опасны для дыхательной и кровеносной системы и часто бывают причиной преждевременной смерти городских жителей с ослабленным здоровьем.

1.4. Контроль за выбросами загрязнений в атмосферу (ПДК)

Приоритет в области разработки предельно допустимых концентраций в воздухе принадлежит СССР. ПДК — такие концентрации, которые на человека и его потомство прямого или косвенного воздействия, не ухудшают их работоспособности, самочувствия, а также санитарно-бытовых условий жизни людей. Обобщение всей информации по ПДК, получаемой всеми ведомствами, осуществляется в ГГО — Главной Геофизической Обсерватории. Чтобы по результатам наблюдений определить значения воздуха, измеренные значения концентраций сравнивают с максимальной разовой предельно допустимой концентрацией и определяют число случаев, когда были превышены ПДК, а также во сколько раз наибольшее значение было выше ПДК. Среднее значение концентрации за месяц или за год сравнивается с ПДК длительного действия среднеустойчивой ПДК. Состояние загрязнение воздуха несколькими веществами, наблюдаемые в атмосфере города, оценивается с помощью комплексного показателя — индекса загрязнения атмосферы (ИЗА) . Для этого нормированные на соответствующее значения ПДК и средние концентрации различных веществ с помощью несложных расчетов приводят к величине концентраций сернистого ангидрида, а затем суммируют. Максимальные разовые концентрации основных загрязняющих веществ были наибольшими в Норильске (оксилы азота и серы), Фрунзе (пыль), Омске (угарный газ). Степень загрязнения воздуха основными загрязняющими веществами находится в прямой зависимости от промышленного развития города. Наибольшие максимальные концентрации характерны для городов с численностью населения более 500 тыс. жителей. Загрязнение воздуха специфическими веществами зависит от вида промышленности, развитой в городе. Если в крупном городе размещены предприятия нескольких отраслей промышленности, то создается очень высокий уровень загрязнения воздуха, однако проблема снижения выбросов многих специфических веществ до сих пор остается нерешенной.

2. Химическое загрязнение природных вод

Всякий водоем или водный источник связан с окружающей его внешней средой. На него оказывают влияние условия формирования поверхностного или подземного водного стока, разнообразные природные явления, индустрия, промышленное и коммунальное строительство, транспорт, хозяйственная и бытовая деятельность человека. Последствием этих влияний является привнесение в водную среду новых, несвойственных ей веществ — загрязнителей, ухудшающих качество воды. Загрязнения, поступающие в водную среду, классифицируют по разному, в зависимости от подходов, критериев и задач. Так, обычно выделяют химическое, физическое и биологические загрязнения. Химическое загрязнение представляет собой изменение естественных химических свойств вода за счет увеличения содержания в ней вредных примесей как неорганической (минеральные соли, кислоты, щелочи, глинистые частицы), так и органической природы (нефть и нефтепродукты, органические остатки, поверхностноактивные вещества, пестициды).

2.1. Неорганическое загрязнение

Основными неорганическими (минеральными) загрязнителями пресных и морских вод являются разнообразные химические соединения, токсичные для обитателей вод

ной среды. Это соединения мышьяка, свинца, кадмия, ртути, хрома, меди, фтора. Большинство из них попадает в воду в результате человеческой деятельности. Тяжелые металлы поглощаются фитопланктоном, а затем передаются по пищевой цепи более высокоорганизованным организмам. Токсический эффект некоторых наиболее распространенных загрязнителей гидросферы представлен в таблице №1.

Читайте также: