Тяжелые металлы пестициды диоксиды фреоны являются

Обновлено: 04.07.2024

Люди, стремясь к максимальному удовлетворению своих потребностей, создают новые вещества, производят огромное количество материалов, технических устройств, предметов бытового назначения. Как правило, эти искусственные предметы, химические вещества, различные отходы обладают особыми свойствами, несовместимыми с экологическими системами и характеристиками самого человека. Они имеют конечный срок полезного использования, не разлагаются или разлагаются очень медленно, загрязняют атмосферу, гидросферу, почву, непосредственно или косвенно оказывают отрицательное влияние на людей.

В настоящее время науке известны более 10 млн. органических соединений. Около 100 тыс. из них используются довольно широко, и более тысячи добавляется к их списку каждый год. На долю 1500 из них приходится 95% мирового производства. Некоторые из них известны как опасные токсиканты, мутагены, онкогены и тератогены. При наложении действие их, как правило, не суммируется, а усиливается. Загрязнение распространяется на многие биологические виды и места обитания, так что становится невозможным проследить многочисленные экологические последствия их использования. Чтобы оценить даже простейшие экологические эффекты, острую токсичность и биоконцентрирование каждого из этих веществ, требуется более 10 тыс. долларов, а стоимость всестороннего исследования увеличивается в десятки и сотни раз.

Вещества и предметы искусственного происхождения, которые вредят естественной среде обитания и человеку, называют ксенобиотиками, то есть чуждыми жизни (от греч.xenos — чужой иbios — жизнь).

Долговременная экологическая опасность ксенобиотиков заключается в том, что они из рассеянного состояния концентрируются в биомассе, включая ту, которая служит пищей человеку. Различаются два механизма концентрирования. Первый основан на том, что организмы избирательно поглощают вещества из окружающей их среды, например растения из воздуха и почвенного раствора. Второй механизм основан на концентрировании веществ по пищевым цепям.

Наибольшей опасности подвергаются те популяции, которые «замыкают» пищевую цепь (находятся на вершине экологической пирамиды), так как во многих случаях концентрация ксенобиотика (в расчете на биомассу) увеличивается на порядок с продвижением на одно звено.

Концентрирование ксенобиотиков приводит к вымиранию некоторых популяций, упрощению биоценозов с потерей их устойчивости, а в некоторых случаях представляет прямую опасность для человека. Приходится увеличивать коэффициент безопасности в 10 4 по отношению к нормам, установленным на основе представления о пассивном разбавлении ксенобиотиков.

В данном разделе в качестве примера рассматриваются лишь некоторые экологически опасные факторы, большинство из которых имеют приоритетное значение по степени опасности для окружающей среды и здоровья человека.

А. ТЯЖЕЛЫЕ МЕТАЛЛЫ

Среди химических веществ, загрязняющих внешнюю среду (воздух, воду, почву), тяжелые металлы и их соединения образуют значительную группу веществ, оказывающих существенное неблагоприятное воздействие на человека. Высокая токсичность, и опасность для здоровья человека тяжелых металлов, возможность их рассеивания в окружающей среде диктуют необходимость контроля и разработки мер защиты от них.

Тяжелые металлы являются факторами риска сердечно-сосудистых заболеваний наряду с общепризнанными, традиционными факторами (избыточной массой тела, гиподинамией, нервно-эмоциональными нагрузками, курением, злоупотреблением алкоголем и др.).

Согласно прогнозам тяжелые металлы могут стать более опасными загрязнителями, чем отходы АЭС.

К тяжелым металлам относят более 40 химических элементов периодической системы Д. И. Менделеева с атомными массами свыше 50 а.е.м. Иногда тяжелыми металлами называют элементы, которые имеют плотность более 7. 8 г/см 3 (кроме благородных и редких), а иногда и металлы с плотностью 5 г/см 3 . Оба определения условны и перечни тяжелых металлов по этим формальным признакам не совпадают. Число наиболее опасных тяжелых металлов, если учитывать их токсичность, стойкость и способность накапливаться во внешней среде, а также масштабы распространения, значительно меньше. Это — ртуть, свинец, кадмий, кобальт, никель, цинк, олово, сурьма, медь, молибден, ванадий, мышьяк.

Б. ПЕСТИЦИДЫ

Человек создал много химических препаратов, преследуя свои хозяйственные и иные цели. Многочисленную группу ядохимикатов представляют пестициды.

Пестициды (от лат.pestis — зараза и. цид, caedere —- убивать),ядохимикаты — химические препараты для защиты сельскохозяйственных растений от вредителей, болезней и сорняков, а также для уничтожения паразитов сельскохозяйственных животных, вредных грызунов и др. К пестицидам относятся также средства, привлекающие или отпугивающие насекомых, регулирующие рост и развитие растений, применяемые для удаления листьев, цветов, завязей и др.

Дефолианты (от лат.de — движение вниз иfolium — лист) — химические вещества (бутифос, бутилкаптакс, тидрел, пуривел, хлорат магния, диоксин и др.), предназначенные для провоцирования искусственного опадания листвы растений (например, для облегчения механизированной уборки хлопка). Без строжайшего соблюдения доз, мер предосторожности дефолианты представляют серьезную опасность для человека и животных.

Зооциды (от греч.zoon — животные и. цид) — химические вещества, предназначенные для уничтожения вредных преимущественно позвоночных животных-грызунов (родентициды), в частности мышей и крыс (ратициды), а также птиц (авициды), сорной рыбы (ихтиоциды) и др.

Арборициды (от лат.arbos — дерево и. цид) — химические вещества, предназначенные для уничтожения нежелательной древесной или кустарниковой растительности.

Акарициды (от греч.akari — клещ и. цид) — химические вещества, предназначенные для уничтожения вредных клещей. Различают 2 группы акарицидов: 1) специфического действия— уничтожают только клещей и безвредны для других членистоногих (неорон, кельтан, тедион, эфирсуль); 2) неспецифические — уничтожают не только клещей, но и насекомых (инсектоакарициды).

Инсектициды (от лат.insectum — насекомые и. цид) — пестициды, предназначенные для борьбы с нежелательными (с точки зрения человека) в хозяйствах и природных сообществах насекомыми.

Фунгициды (от лат.fungus — гриб и. цид) — химические вещества, предназначенные для борьбы с грибами — возбудителями болезней, разрушающих древесные конструкции и повреждающих хранящиеся материальные ценности.

Детергенты (от лат.detergeo — стираю) — химические соединения, понижающие поверхностное натяжение воды и используемые в качестве моющего средства или эмульгатора. Детергенты — широко распространенные и опасные для человека, животных и растений химические загрязнители воды, водоемов, почв.

Применяются различные формы пестицидов: растворы, суспензии, аэрозоли, пены, газы, пары, пыль, порошки, пасты, гранулы, капсулы.

Попадание пестицидов в атмосферу осуществляется непосредственно при их использовании в виде газов, паров, аэрозолей или при распылении любых форм пестицидов с самолета. С воздушными массами они могут переноситься на большие расстояния и вызывать загрязнение окружающей среды там, где пестициды вообще не применялись или использовались в меньших количествах.

Все пестициды являются ядовитыми веществами не только для определенной формы жизни, но и для полезных насекомых и микроорганизмов, животных, птиц и человека. В идеальном случае пестицид, оказав требуемое воздействие на вредителя, должен сразу разрушаться, образуя безвредные продукты разложения. Однако большинство пестицидов представляют собой устойчивые трудноразлагаемые соединения, у которых непосредственно используется 4. 5% внесенного количества, а остальная масса рассеивается в агроэкосистеме, попадая в почвы, растения и другие компоненты окружающей среды, что создает сложные экологические проблемы.

При внесении в почву пестициды подвергаются многочисленным влияниям биотического и небиотического характера, которые определяют их дальнейшее поведение, трансформацию и в конечном счете минерализацию. Под устойчивостью пестицида понимают его способность определенное время сохраняться в почвах, измеряемую периодом полураспада, то есть временем, необходимым для разрушения 50% внесенного в почву пестицида. Характер и скорость процессов разложения зависят от химической природы препарата, а также от водно-физических характеристик и химического состояния почвы.

В большую группу диоксинов и диоксиноподобных соединений входят как сами полихлорированныедибензога-диоксины (ПХДД) и дибензофураны (ПХДФ), которые по своей химической структуре являются трициклическими ароматическими соединениями, так и полихлорированные бифенилы (ПХБ), поливинилхлорид (ПВХ) и ряд других веществ, содержащих в своей молекуле атомы хлора. Это чужеродные живым организмам соединения, попадающие в окружающую среду с продукцией или отходами многих технологий. Диоксины найдены везде — в воздухе, почве, донных отложениях, рыбе, молоке (в том числе и грудном), овощах и т. д.

Отличительная черта представителей этой группы соединений — чрезвычайно высокая устойчивость к химическому и биологическому разложению, они способны сохраняться в окружающей среде в течение десятков лет и переносятся по пищевым цепям. Эти вещества —супертоксиканты, они являются универсальными клеточными ядами, поражающими все живое.

Диоксины не производятся промышленно, но они возникают при производстве других химических веществ в виде примесей, например при синтезе гексахлорфенола, хлорированных фенолов, гербицидов на основе гексахлорбензола и хлордифениловых эфиров. Известна авария вблизи г. Севезо (Италия), где на заводе произошел выброс трихлорфенола, содержащего примерно 2. 3 кг ПХДД. Более 2 /з этого количества отложилось на площади в 15 га на расстоянии около 500 м от завода. Период полураспада ПХДД в почве составляет примерно 10. 12 лет. Источником поступления диоксинов в окружающую среду является и нарушение правил захоронения промышленных отходов, в результате чего также происходит сильное загрязнение почв.

К другим источникам диоксинов относятся: термическое разложение технических продуктов, сжигание осадков сточных вод, муниципальных, медицинских и опасных отходов (например, ПХБ и изделий из ПВХ); металлургическая и металлообрабатывающая промышленность; выхлопные газы автомобилей; целлюлозно-бумажная промышленность; лесные пожары (леса, обработанные хлорфенольными пестицидами); хлорирование питьевой воды и др. Известное еще с начала XXв. заболевание, называемое хлоракне, было квалифицировано в 30-е гг. как профессиональная болезнь рабочих хлорных производств. Хлоракне — тяжелая форма угрей, уродующих кожу лица. Заболевание может длиться годами и практически не поддается лечению.

Пик выброса диоксинов пришелся на 60-70-е гг. XXв. в результате расширения производства отбеленной бумаги, а также веществ, при синтезе которых использовался хлор.

У человека (как в результате профессиональной деятельности, так и влияния окружающей среды) в целом описано довольно много признаков и симптомов различных заболеваний, которые можно свести к следующим:

кожные проявления — хлоракне, гиперпигментация и др.;

нарушение работы различных физиологических систем — расстройство пищеварения (рвота, тошнота, непереносимость алкоголя и жирной пищи), нарушения в сердечно-сосудистой системе, мочевыводящих путях, поджелудочной железе и др.;

неврологические эффекты — головные боли, невропатия, потеря слуха, обоняния, вкусовых ощущений, нарушение зрения;

психические эффекты — нарушение сна, депрессия, немотивированные приступы гнева.

Тема: «Экологические опасности. Тяжелые металлы, пестициды, диоксиды»

2. Источники экологических опасностей: тяжёлые металлы, пестициды, диоксины (диоксиды), соединения серы, азота, фосфора, фреоны.

3. Воздух как фактор среды обитания.

001. ЕСТЕСТВЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ЭКОСИСТЕМЫ - ЭТО

1) биомасса максимальна, биологическая продуктивность минимальна

2) биологическая продуктивность больше естественной, биомасса снижается

3) биомасса снижена, биологическая продуктивность резко повышена

4) биомасса мала и, как правило, снижается

5) биомасса и биологическая продуктивность минимальна

Правильный ответ: 1

002. РАВНОВЕСНОЕ СОСТОЯНИЕ ЭКОСИСТЕМЫ - ЭТО

1) биомасса максимальна, биологическая продуктивность минимальна

2)биологическая продуктивность больше естественной, биомасса снижается

3) биомасса снижена, биологическая продуктивность резко повышена

4) биомасса мала и, как правило, снижается

5) биомасса и биологическая продуктивность минимальна

Правильный ответ: 2

003. КРИЗИСНОЕ СОСТОЯНИЕ ЭКОСИСТЕМЫ - ЭТО

1) биомасса максимальна, биологическая продуктивность минимальна

2) биологическая продуктивность больше естественной, биомасса снижается

3) биомасса снижена, биологическая продуктивность резко повышена

4) биомасса мала и, как правило, снижается

5) биомасса и биологическая продуктивность минимальна

Правильный ответ: 3

004. КАТАСТРОФИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ ЭКОСИСТЕМЫ - ЭТО

1) биомасса максимальна, биологическая продуктивность минимальна

2) биологическая продуктивность больше естественной, биомасса снижается

3) биомасса снижена, биологическая продуктивность резко повышена

4) биомасса мала и, как правило, снижается

5) биомасса и биологическая продуктивность минимальна

Правильный ответ: 5

005. ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ СИТУАЦИЯ СЧИТАЕТСЯ БЛАГОПОЛУЧНОЙ ЕСЛИ

1) естественное состояние экосистемы кризисное

2) продолжительность жизни растёт, заболеваемость снижена

3) отдельные показатели здоровья (заболеваемость детей) выше нормы, но это не приводит к заметным изменениям продолжительности жизни и более ранней инвалидизации

4) продолжительность жизни имеет тенденцию к повышению, заболеваемость не снижается, инвалидность увеличивается

5) отмечается переход природы от коллапса к катастрофическому

Правильный ответ: 2

006. ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ СИТУАЦИЯ СЧИТАЕТСЯ КАТАСТРОФИЧЕСКОЙ ЕСЛИ

1) естественное состояние экосистемы кризисное

2) продолжительность жизни растёт, заболеваемость снижена

5) отмечается переход природы от катастрофического к коллапсу

Правильный ответ: 5

007. КСЕНОБИОТИК - ЭТО

1) чужеродный белок

2) вещества искусственного происхождения

4) пищевые добавки

5) пищевой концентрат

Правильный ответ: 2

008. НАИБОЛЬШУЮ ПЛОТНОСТЬ ИМЕЕТ

Правильный ответ: 3

009. К ПЕСТИЦИДАМ ОТНОСЯТСЯ

2) вещества защищающие растения от вредителей

Правильный ответ: 2

010. ХИМИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА, УНИЧТОЖАЮЩИЕ ГРЫЗУНОВ - ЭТО

2) вещества защищающие растения от вредителей

Правильный ответ: 1

011. ХИМИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА, УНИЧТОЖАЮЩИЕ КУСТАРНИКИ - ЭТО

2) вещества защищающие растения от вредителей

Правильный ответ: 3

012. ДИОКСИНЫ - ЭТО

Правильный ответ: 4

013. РАЗРУШЕНИЕ ОЗОНОВОГО СЛОЯ ВОЗНИКАЕТ ИЗ-ЗА

1) понижение содержания нитратов в почве и в воде

2) повышение содержания нитратов в почве и в воде

3) повышение содержания угарного газа

4) повышение содержания оксидов азота

5) увеличение содержания метгемоглобина в воде

Правильный ответ: 4

014. НИТРОЗАМИНЫ ЯВЛЯЮТСЯ

Правильный ответ: 5

015. ХЛАДОНЫ - ЭТО

2) тормозная жидкость

Правильный ответ: 1

016. ДОПУСТИМОЕ ВРЕМЯ ПРЕБЫВАНИЯ ЧЕЛОВЕКА В СОСТОЯНИИ ПОКОЯ ПРИ t = 80 о С ЯВЛЯЕТСЯ

Правильный ответ: 1

017. НЕЯДОВИТЫЕ ПЫЛИ МОГУТ ВЫЗВАТЬ

1) хронические пневмонии

4) хронические бронхиты

Правильный ответ: 3

018. АММИАК - ЭТО

2) нервный (судорожный) яд

Правильный ответ: 2

1) нервно-паралитический яд

2) нервный (судорожный) яд

Правильный ответ: 3

020. ЕСТЕСТВЕННАЯ ИОНИЗАЦИЯ ВОЗДУХА ПРОИСХОДИТ В РЕЗУЛЬТАТЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ

1) радиоактивного излучения

2) рентгеновского излучения

3) термоэмиссии и фотоэффектов

4) космических лучей и распада радиоактивных веществ

Правильный ответ: 4

Задача №1. На правом берегу р. Енисей отроги Саянских гор до 60-70 х годов прошлого века были покрыты хвойным лесом. В результате человеческой деятельности (карьеры, цементный завод, шинный завод и др. предприятия, а также увеличение количества автомобилей) лесной массив заменился лиственными малоценными деревьями и кустарником.

Вопросы: 1) какое состояние экосистемы возникло на отрогах Саянских гор?

2) какие ксенобиотики выбрасываются в окружающую среду промышленными предприятиями (цементный завод) и автомобилями?

Эталон ответа: 1) возникла зона напряжённой экологической ситуации.

2) цементный завод выбрасывает в окружающую среду тяжёлые металлы.

Задача №2. Американские войска во время войны во Вьетнаме обрабатывали лесные массивы диоксином. В результате обработки тропические леса на юге Вьетнама были истреблены. В последующие годы у населения появились различные заболевания, в том числе и наследственного характера.

Вопросы: 1) какая ситуация экосистемы возникла на юге Вьетнама?

2) к какой группе химических препаратов относится диоксин?

3) какие отклонения в состоянии здоровья отмечались у Вьетнамцев в последующие годы?

Эталон ответа:1) катастрофическая ситуация.

2) к группе дефолиантов.

3) увеличилась заболеваемость сердечно-сосудистой системы, желудочно кишечного тракта, кожных покровов (хлоракне, гиперпигментация) у новорожденных различные уродства.

Задача №3. В водоёме вода вначале была прозрачной и чистой, затем на дне появился осадок, а на берегах появилась растительность и через несколько лет водоём начал мелеть, появилось цветение воды.

Вопрос: 1) вода пригодна для питья?

2) вода пригодна для технических нужд?

3) почему вода начала «цвести»?

Эталон ответа: 1) нет, не пригодна.

2) нет, не пригодна.

3) развивается синезелёная водоросль.

Задача №4. Чиновник сидит за столом спиной к стене. Температура окружающего воздуха равна 23 о С. Через некоторое количество времени он выходит из-за стола чтобы согреть спину.

Вопросы: 1) какой физиологический процесс имеет место в данном случае?

2) за счёт чего происходит нарушение данного процесса?

3) какое излучение играет роль в этом процессе?

Эталон ответа: 1) терморегуляция.

3) инфракрасное излучение.

Задача №5. Человек спокойно сидит в сауне при температуре равной 110 О С.

Вопросы: 1) за счёт какого процесса происходит теплоотдача?

2) какие состояния могут возникнуть у человека в результате длительного нахождения в сауне?

Эталон ответа: 1) за счёт испарения пота.

2) перегревание и дегидратация.

Задача №6. Во время работы в лаборатории в результате утечки токсиканта в воздухе лаборатории ПДК превысило в 2 раза.

Вопрос: 1) какие мероприятия должен произвести лаборант для нормализации газового состава в лаборатории и в какой последовательности?

Источники экологических опасностей – тяжелые металлы, пестициды, диоксины, фреоны, соединения серы, азота и фосфора

Содержание

Прикрепленные файлы: 1 файл

Безопасность жизнедеятельности.doc

Источники экологических опасностей – тяжелые металлы, пестициды, диоксины, фреоны, соединения серы, азота и фосфора.

1. Источники экологических опасностей…………………………………………2

1.4 Соединения серы, фосфора и азота……………………………………………5

Список использованных источников……………………………………………. 8

1. Источники экологических опасностей

1.1 Тяжелые металлы

Среди химических веществ, загрязняющих внешнюю среду (воздух, воду, почву), тяжелые металлы и их соединения образуют значительную группу веществ, оказывающих существенное неблагоприятное воздействие на человека. Высокая токсичность и опасность для здоровья человека тяжелых металлов, возможность их рассеивания в окружающей среде диктуют необходимость контроля и разработки мер защиты от них.

Опасность тяжелых металлов обусловлена их устойчивостью во внешней среде, растворимостью в воде, сорбцией почвой, растениями, что в совокупности приводит к накоплению тяжелых металлов в среде обитания человека. Тяжелые металлы являются факторами риска сердечно-сосудистых заболеваний наряду с общепризнанными, традиционными факторами (избыточной массой тела, гиподинамией, нервно-эмоциональными нагрузками, курением, злоупотреблением алкоголем и др.).

К тяжелым металлам относят более 40 химических элементов и среди них наиболее опасными являются — ртуть, свинец, кадмий, кобальт, никель, цинк, олово, сурьма, медь, молибден, ванадий, мышьяк. Их поступление в биосферу вследствие техногенного рассеяния осуществляется разнообразными путями: выброс при высокотемпературных процессах (черная и цветная металлургия, обжиг цементного сырья, сжигание минерального топлива), орошение водами с повышенным содержанием тяжелых металлов, внесение осадков бытовых сточных вод в почвы в качестве удобрения, вторичное загрязнение вследствие выноса тяжелых металлов из отвалов рудников или металлургических предприятий водными или воздушными потоками, поступление больших количеств тяжелых металлов при постоянном внесении высоких доз органических, минеральных удобрений и пестицидов, содержащих тяжелые металлы.

Пестициды – ядохимикаты, химические препараты для защиты сельскохозяйственных растений от вредителей, болезней и сорняков, уничтожения паразитов сельскохо-зяйственных животных, вредных грызунов и др; средства, привлекающие или отпугивающие насекомых, регулирующие рост и развитие растений, применяемые для удаления листьев, цветов, завязей и др.

Дефолианты – химические вещества (бутифос, бутилкаптакс, тидрел, пуривел, хлорад магния, диоксин и др.), предназначенные для провоцирования искусственного опада-ния листвы растений (например, для облегчения механизированной уборки хлопка); представляют серьезную опасность для человека и животных.

Зооциды – химические вещества, предназначенные для уничтожения вредных, преимущественно позвоночных, животных-грызунов (родентициды), в частности мышей и крыс (ратициды), а также птиц (авициды), сорной рыбы (ихтиоциды) и др.

Арборициды – химические вещества, предназначенные для уничтожения нежелательной древесной или кустарной растительности.

Акарициды – химические вещества, предназначенные для уничтожения вредных клещей. Различают 2 группы акарицидов: 1) специфического действия, уничтожают только клещей и безвредны для других членистоногих (неорон, кельтан, тедион, эфирсуль); 2) неспецифические — уничтожают не только клещей, но и насекомых (инсектоакарициды).

Инсектициды – пестициды, предназначенные для борьбы с нежелательными (с точки зрения человека) в хозяйствах и природных сообществах насекомыми.

Фунгициды – химические вещества, предназначенные для борьбы с грибами — возбудителями болезней, разрушающих древесные конструкции и повреждающих хранящиеся материальные ценности.

Детергенты – химические соединения, понижающие поверхностное натяжение воды и используемые в качестве моющего средства или эмульгатора. Детергенты — широко распространенные и опасные для человека, животных и растений химические загрязнители воды, водоемов, почв.

Пестициды применяются в различных формах: растворы, суспензии, аэрозоли, пены, газы, пары,-пыль, порошки, пасты, гранулы, капсулы. С воздушными массами они могут переноситься на большие расстояния и вызывать загрязнение окружающей среды там, где пестициды вообще не применялись или использовались в меньших количествах. Все пестициды являются ядовитыми веществами не только для определенной формы жизни, но и для полезных насекомых и микроорганизмов, животных, птиц и человека.

В большую группу диоксинов и диоксиноподобных соединений входят как сами полихлорированные дибен-зордиоксины (ПХДД) и дибензофураны (ПХДФ), которые по своей химической структуре являются три-циклическими ароматическими соединениями, так и полихлорированные бифенилы (ПХБ), поливинилхлорид (ПВХ) и ряд других веществ, содержащих в своей молекуле атомы хлора. Это чужеродные живым организмам соединения, попадающие в окружающую среду с продукцией или отходами многих технологий. Диоксины найдены везде — в воздухе, почве, донных отложениях, рыбе, молоке (в том числе и грудном), овощах и т. д. Обладают чрезвычайно высокой устойчивостью к химическому и биологическому разложению, способны сохраняться в окружающей среде в течение десятков лет переносится по пищевым цепям; супертоксиканты – универсальными клеточными ядами, поражающими все живое. Диоксины не производятся промышленно, но они возникают при производстве других химических веществ в виде примесей, например: при синтезе гексахлор-фенола, хлорированных фенолов, гербицидов на основе гек-сахлорбензола и хлордифениловых эфиров. Источником поступления диоксинов в окружающую среду является и нарушение правил захоронения промышленных отходов, в результате чего также происходит сильное загрязнение почв. К другим источникам диоксинов относятся: термическое разложение технических продуктов, сжигание осадков сточных вод, муниципальных, медицинских и опасных отходов (например, ПХБ и изделий из ПВХ); металлургическая и металлообрабатывающая промышленность, выхлопные газы автомобилей, целлюлозно-бумажная промышленность, лесные пожары (леса, обработанные хлорфенольными пестицидами), хлорирование питьевой воды и др..

1.4 Соединения серы, фосфора и азота

При оценке загрязнения биосферы соединениями фосфора важны техногенные пути их поступления. Значительные количества фосфорных соединений входят в состав моющих средств и с их остатками попадают в сточные воды. Фосфор также входит в состав инсектицидов, например, хлорофоса. Вместе с промышленными и бытовыми сточными водами соединения фосфора могут поступать в почвы и почвенно-грунтовые воды.

В биосфере азот присутствует в газообразной форме, в виде соединений азотной и азотистой кислот, солей аммония, а также входит в состав разнообразных органических соединений. Техногенные выбросы азота в воздушную среду в основном включают оксид азота и его диоксид. Оксиды азота активно участвуют в фотохимических реакциях, продуцируя озон и азотную кислоту. В настоящее время большую проблему представляет нарушение толщины озонового слоя. Разрушение озонового экрана связывают с оксидом азота, который служит источником образования других оксидов, катализирующих фотохимическую реакцию разложения молекул озона. Повышен уровень концентрации нитратов в природных водах в 2-4 раза и более, повышена концентрация аммонийного и нитратного азота до токсичных уровней, что может привести к специфическим заболеваниям типа метгемоглобинемии людей и животных. Как правило, максимальное содержание нитратов обнаруживают в продукции, выращенной на приусадебных участках и арендуемых полях и огородах, где внесение удобрений не контролируется. При взаимодействии нитритов и аминов в живых организмах образуются нитрозамины, являющиеся канцерогенами и способные вызывать нарушения хромосомного аппарата и наследственные уродства.

Фосфор и азот влияют на водные экосистемы. Эвтрофирование, или ненормальное повышение биологической продуктивности водных объектов и почвы, происходит в результате накопления избытка биогенных элементов (веществ). В большинстве водных экосистем лимитирующим биогенным элементом является фосфор, в меньшей степени азот; в такой экосистеме наблюдается низкая продуктивность и как следствие — чистая прозрачная вода, обогащенная кислородом. На дне появляется осадок, растительность начинает вторгаться в экосистему с берегов, экосистема «стареет» и «умирает»: водоем мелеет и зарастает. Признаком «болезни» является развитие сине-зеленых водорослей или других фотосинтезирующих водорослей, вызывающих «цветение» воды. Вода в пресноводных водоемах становится непригодной не только для питья, но и для промышленных нужд, возникает ряд опасностей и неразрешимых пока проблем.

Диоксид серы составляет 95% всех техногенных выбросов серосодержащих веществ в атмосферу. Сернистый газ, окисляясь и взаимодействуя с водой, выпадает в виде кислых дождей. Осадки подкисляют почвы. Резко изменяется состав и функции микробиоты: уменьшается масса бактерий, увеличивается масса грибов, среди них появляются фитопатогенные виды; снижается скорость денитрификации и азотфиксации, снижается численность и активность почвенной фауны. Блокируется цикл азота на стадии аммиака. Подавляется разложение органических остатков. Модергумусные почвы трансформируются в грубогумусные, усиливается процесс подзолообразования.

В итоге этих изменений плодородие почвы сначала несколько повышается за счет покрытия дефицита серы и азота, а затем значительно и устойчиво снижается. В сельском хозяйстве почвенное плодородие можно восстановить известкованием почвы и соответствующей агротехникой с внесением удобрений. В лесном хозяйстве воздушное загрязнение в сочетании с ухудшением почвенных условий приводит не только к падению прироста древесины, но и к усыханию древостоев и дигрессий лесных биогеоценозов.

Экологическое сознание означает понимание того, что биосфера, производство и общество - это единое целое, что биосфера - это та система, которую легко нарушить и намного труднее и дороже восстановить. Экологическое сознание означает чувство ответственности за природу перед обществом и перед самой природой, так как человек - только один из ее элементов.

Тема: «Экологические опасности. Тяжелые металлы, пестициды, диоксиды».

2. Форма организации занятия: практическое занятие.

3. Значение темы: Сегодня скорость увеличения вредного воздействия средовых факторов и интенсивность их влияния уже выходит за пределы биологической приспособляемости экосистем к изменениям среды обитания и создает прямую угрозу жизни и здоровью населения. В современных условиях нестабильной социально-экономической обстановки эти негативные тенденции проявляются и в нашей стране. В связи с этим обучающиеся должны знать все виды загрязнений вещественного и энергетического характера от любых естественных и искусственных источников, которые поступают в воздух, воду, почву и при этом превышают допустимые для жизнедеятельности концентрации вещества и уровни интенсивности.

4. Цели обучения:

- общаяобучающий должен обладать ОК и ПК: ОК-1, ОК-8, ПК-11, ПК-12, ПК-17.

- учебная: знать состояние среды обитания, источники экологических опасностей, уметь определить источник экологических опасностей, владеть методами устранения экологических опасностей.

5. План изучения темы:

Контроль исходного уровня знаний.

Основные понятия и положения темы.

I. Состояние среды обитания.

К экологическим опасностям относятся опасности, действие которых проявляются через природные объекты (атмосферу, гидросферу и др.) в связи с нарушением их естественного состояния (загрязнения). По существу в своей основе экологические опасности имеют техногенное происхождение.

Экологические опасности это все виды загрязнений вещественного и энергетического характера от любых естественных и искусственных источников, которые поступают в воздух, в воду, почву и при этом превышают допустимые для жизнедеятельности концентрации вещества и уровни интенсивности.

Реальностью стали глобальное потепление климата, возникновение озоновых дыр над полюсами, распространение токсикантов и загрязнение воды, воздуха, почвы, продуктов питания вредными химическими веществами, вымирание многих видов растений и животных, снижение биоразнообразия в результате деятельности растущего народонаселения планеты.

Средняя скорость увеличения вредного воздействия средовых факторов и интенсивность их влияния уже выходит за пределы биологической приспосабливаемости экосистем к изменениям среды обитания и создаёт прямую угрозу жизни и здоровью населения.

Принципиальный недостаток развиваемых технологий заключается в том, что они приводят к нарушению круговорота веществ в биосфере, при которой природные ресурсы превращаются в загрязнение окружающей среды. Если очистительная способность окружающей природной среды недостаточна для нейтрализации загрязнений, то они неблагоприятно действуют на здоровье людей, технологические процессы в производстве и на возобновимые природные ресурсы.

При этом невозобновляемые ресурсы растрачиваются нерационально и в конечном итоге истощаются.

Используя показатели темпов самовосстановления природных систем качественно-количественного состояния биомассы и биологической продуктивности экосистем, можно выделить следующие градации:

1) естественное состояние – наблюдается лишь фоновое антропогенное воздействие, биомасса максимальна, биологическая продуктивность минимальна;

2) равновесное состояние – скорость восстановительных процессов выше или равна темпу нарушений, биологическая продуктивность больше естественной, биомасса начинает снижаться;

3) кризисное состояние – антропогенные нарушения превышают по скорости естественно-восстановительные процессы, но сохраняется естественный характер экосистем, биомасса снижена, биологическая продуктивность резко повышена;

4) критическое состояние – обратимая замена прежде существовавших экосистем под антропогенным воздействием на менее продуктивные (частичное опустынивание), биомасса мала и, как правило, снижается;

5) катастрофическое состояние – труднообратимый процесс закрепления малопродуктивных экосистем (сильное опустынивание), биомасса и биологическая продуктивность минимальны;

Рис. Превращение природных ресурсов в загрязнение окружающей среды.

6) состояние коллапса – необратимая утеря биологической продуктивности, биомасса стремится к нулю.

Помимо природно- экологической классификации угасания природы существует медико-социальная шкала, которая позволяет нам судить как эти изменения могут влиять на здоровье человека.

Существуют четыре градации, учитывающие классификацию состояний природы:

Благополучная ситуация:Устойчивый рост продолжительности жизни, заболеваемость снижается.

Зона напряженной экологической ситуации (экологически проблемнаязона): ареал, в пределах которого наблюдается переход состояния природы от кризисного к критическому, и территория, где отдельные показатели здоровья населения ( заболеваемость детей, взрослых, количество психологических отклонений и т.п.) достоверно выше нормы.

Зона экологического бедствия: ареал, в пределах которого наблюдается переход от критического состояния природы к катастрофическому, и территория, в пределах которой в результате антропогенного воздействия невозможно социально - экономически оправданное хозяйство; показатели здоровья населения, частота и скорость наступления инвалидности достоверно выше, а продолжительность жизни людей заметно и статистически достоверно ниже, чем на аналогичных территориях, не подвергшихся подобным воздействиям.

Зона экологической катастрофы:переход состояния природы от катастрофической фазы к коллапсу, что делает территорию непригодной для жизни человека.

ЗАГРЯЗНЕНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

ЗАГРЯЗНЕНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ – привнесение новых, не характерных для нее физических, химических и биологических агентов или превышение их естественного уровня.

Таблица: ОСНОВНЫЕ ТИПЫ ЗАГРЯЗНЕНИЯ

Таблица 1. ОСНОВНЫЕ ТИПЫ ЗАГРЯЗНЕНИЯ
Физическое (тепловое, шумовое, электромагнитно, световое, радиоактивное)	Химическое (тяжелые металлы, пестициды, пластмассы и др. химические вещества)	Биологическое (биогенное, микробиологическое, генетическое)	Информационное (информационный шум, ложная информация, факторы беспокойства)

Любое химическое загрязнение – это появление химического вещества в непредназначенном для него месте. Загрязнения, возникающие в процессе деятельности человека, являются главным фактором его вредного воздействия на природную среду.

Химические загрязнители могут вызывать острые отравления, хронические болезни, а также оказывать канцерогенное и мутагенное действие. Например, тяжелые металлы способны накапливаться в растительных и животных тканях, оказывая токсическое действие.

Кроме тяжелых металлов, особо опасными загрязнителями являются хлордиоксины, которые образуются из хлорпроизводных ароматических углеводородов, используемых при производстве гербицидов. Источниками загрязнения окружающей среды диоксинами являются и побочные продукты целлюлозно-бумажной промышленности, отходы металлургической промышленности, выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания. Эти вещества очень токсичны для человека и животных даже при низких концентрациях и вызывают поражение печени, почек, иммунной системы.

Наряду с загрязнением окружающей среды новыми для нее синтетическими веществами, большой ущерб природе и здоровью людей может нанести вмешательство в природные круговороты веществ за счет активной производственной и сельскохозяйственной деятельности, а также образования бытовых отходов.

Загрязнению подвергаются атмосфера (воздушная среда), гидросфера (водная среда) и литосфера (твердая поверхность) Земли.
См. также ХИМИЯ АТМОСФЕРЫ.

Таблица: ЗАГРЯЗНЕНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Таблица 2. ЗАГРЯЗНЕНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
Основные источники загрязнения	Основные вредные вещества
Атмосфера	Промышленность Транспорт Тепловые электростанции	Оксиды углерода, серы, азота Органические соединения Промышленная пыль
Гидросфера	Сточные воды Утечки нефти Автотранспорт	Тяжелые металлы Нефть Нефтепродукты
Литосфера	Отходы промышленности и Сельского хозяйства Избыточное использование Удобрений	Пластмассы Резина Тяжелые металлы

Вначале деятельность людей затрагивала лишь живое вещество суши и почву. В 19 в., когда начала бурно развиваться индустрия, в сферу промышленного производства начали вовлекаться значительные массы химических элементов, извлекаемых из земных недр. При этом воздействию стала подвергаться не только наружная часть земной коры, но также природные воды и атмосфера.

В середине 20 в. некоторые элементы стали использоваться в таком количестве, которое сопоставимо с массами, вовлеченными в природные круговороты. Низкая экономичность большей части современной индустриальной технологии привела к образованию огромного количества отходов, которые не утилизируются в смежных производствах, а выбрасываются в окружающую среду. Массы загрязняющих отходов столь велики, что создают опасность для живых организмов, включая человека.

Хотя химическая промышленность не является главным поставщиком загрязнений (рис. 1), для нее характерны выбросы, наиболее опасные для природной среды, человека, животных и растений (рис. 2). Термин «опасные отходы» применяют к любого рода отходам, которые могут нанести вред здоровью или окружающей среде при их хранении, транспортировке, переработке или сбросе. К ним относятся токсичные вещества, воспламеняющиеся отходы, отходы, вызывающие коррозию и другие химически активные вещества.

В зависимости от особенностей циклов массообмена загрязняющий компонент может распространяться на всю поверхность планеты, на более или менее значительную территорию или иметь локальный характер. Таким образом, экологические кризисы, являющиеся результатом загрязнения окружающей среды, могут быть трех сортов – глобальные, региональные и локальные

Одной из проблем, имеющих глобальный характер, является возрастание содержания в атмосфере углекислого газа в результате техногенных выбросов. Наиболее опасным последствием этого явления может стать повышение температуры воздуха благодаря «парниковому эффекту». Проблема нарушения глобального цикла массобмена углерода уже переходит из области экологии в экономические, социальные и, в конце-концов, политические сферы.

В декабре 1997 в г. Киото (Япония) был принят Протокол к рамочной конвенции Организации объединенных наций об изменении климата (датированной маем 1992) (см. также КИОТСКИЙ ПРОТОКОЛ). Главное в Протоколе – количественные обязательства развитых стран и стран с переходной экономикой, включая Россию, по ограничению и снижению выбросов парниковых газов, прежде всего СО₂, в атмосферу в 2008–2012. У России разрешенный уровень выбросов парниковых газов на эти годы – 100% от уровня 1990. Для стран ЕС в целом он составляет 92%, для Японии – 94%. У США предполагалось 93%, однако эта страна отказалась участвовать в Протоколе, поскольку снижение выбросов углекислого газа означает понижение уровня выработки электроэнергии и, следовательно, стагнацию промышленности. 23 октября 2004 Государственная Дума России приняла решение о ратификации Киотского Протокола.

К загрязнениям регионального масштаба относятся многие отходы промышленных предприятий и транспорта. В первую очередь, это касается диоксида серы. Он вызывает образование кислотных дождей, поражающих организмы растений и животных и вызывающих заболевания населения. Техногенные оксиды серы распределяются неравномерно и наносят ущерб отдельным районам. За счет переноса воздушных масс они зачастую пересекают границы государств и оказываются на территориях, удаленных от индустриальных центров.

В крупных городах и промышленных центрах воздух, наряду с оксидами углерода и серы, часто загрязнен оксидами азота и твердыми частицами, выбрасываемыми автомобильными двигателями и дымовыми трубами. Нередко наблюдается образование смога. Хотя эти загрязнения носят локальных характер, они затрагивают многих людей, компактно проживающих на таких территориях. Кроме того, наносится ущерб окружающей природе.

Одним из основных загрязнителей окружающей среды является сельскохозяйственное производство. В систему круговорота химических элементов искусственно вводятся значительные массы азота, калия, фосфора в виде минеральных удобрений. Их избыток, не усвоенный растениями, активно вовлекается в водную миграцию. Накопление соединений азота и фосфора в природных водоемах вызывает усиленный рост водной растительности, зарастание водоемов и загрязнение их мертвыми растительными остатками и продуктами разложения. Кроме того, аномально высокое содержание растворимых соединений азота в почве влечет за собой повышение концентрации этого элемента в сельскохозяйственных продуктах питания и питьевой воде. Это может вызвать серьезные заболевания людей.

В качестве примера, показывающего изменения структуры биологического круговорота в результате деятельности человека, можно рассмотреть данные для лесной зоны европейской части России (таблица). В доисторические времена вся эта территория была покрыта лесами, сейчас их площадь уменьшилась почти вдвое. Их место заняли поля, луга, пастбища, а также города, поселки, транспортные магистрали. Уменьшение общей массы некоторых элементов за счет общего уменьшения массы зеленых растений компенсируется внесением удобрений, которое вовлекает в биологическую миграцию значительно больше азота, фосфора и калия, чем естественная растительность. Вырубка леса и распашка почв способствуют усилению водной миграции. Таким образом, существенно увеличивается содержание соединений некоторых элементов (азота, калия, кальция) в природных водах.

Таблица: МИГРАЦИЯ ЭЛЕМЕНТОВ В ЛЕСНОЙ ЗОНЕ ЕВРОПЕЙСКОЙ ЧАСТИ РОССИИ

Таблица 3. МИГРАЦИЯ ЭЛЕМЕНТОВ В ЛЕСНОЙ ЗОНЕ ЕВРОПЕЙСКОЙ ЧАСТИ РОССИИ (млн. т в год) в доисторический период (на сером фоне) и в настоящее время (на белом фоне)
Азот		Фосфор		Калий		Кальций		Сера
Атмосферные осадки	0,9	0,9	0,03	0,03	1,1	1,1	1,5	1,5	2,6	2,6
Биологический круговорот	21,1	20,6	2,9	2,4	5,5	9,9	9,2	8,1	1,5	1,5
Поступления с удобрениями	0	0,6	0	0,18	0	0,45	0	12,0	0	0,3
Вывоз урожая, рубка леса	11,3	0	1,1	0	4,5	0	5,3	0	0,6
Водный сток	0,8	1,21	0,17	0,17	2,0	6,1	7,3	16,6	5,4	4,6

Загрязнителями воды являются и органические отходы. На их окисление расходуется дополнительное количество кислорода. При слишком низком содержании кислорода нормальная жизнь большинства водных организмов становится невозможной. Аэробные бактерии, которым необходим кислород, также погибают, вместо них развиваются бактерии, использующие для своей жизнедеятельности соединения серы. Признаком появления таких бактерий является запах сероводорода – одного из продуктов их жизнедеятельности.

Среди многих последствий хозяйственной деятельности человеческого общества особое значение имеет процесс прогрессирующего накопления металлов в окружающей среде. К наиболее опасным загрязнителям относят ртуть, свиней и кадмий. Существенное воздействие на живые организмы и их сообщества оказывают также техногенные поступления марганца, олова, меди, молибдена, хрома, никеля и кобальта (рис. 3).

Природные воды могут загрязняться пестицидами и диоксинами, а также нефтью. Продукты разложения нефти токсичны, а нефтяная пленка, изолирующая воду от воздуха, приводит к гибели живых организмов (в первую очередь, планктона) в воде.

Помимо накопления в почве токсичных и вредных веществ в результате деятельности человека, ущерб землям наносится за счет захоронения и свалок промышленных и бытовых отходов.

Основными мерами борьбы с загрязнением атмосферы являются: строгий контроль выбросов вредных веществ. Нужно заменять токсичные исходные продукты на нетоксичные, переходить на замкнутые циклы, совершенствовать методы газоочистки и пылеулавливания. Большое значение имеет оптимизация размещения предприятий для уменьшения выбросов транспорта, а также грамотное применение экономических санкций.

Большую роль в защите окружающей среды от химических загрязнений начинает играть международное сотрудничество. В 1970-е в озоновом слое, защищающем нашу планету от опасного действия ультрафиолетового излучения Солнца, было обнаружено снижение концентрации О₃. В 1974 установили, что озон разрушается под действием атомарного хлора. Одним из основных источников хлора, попадающего в атмосферу, являются хлорфторпроизводные углеводородов (фреоны, хладоны), используемые в аэрозольных баллонах, холодильниках и кондиционерах. Разрушение озонового слоя происходит, возможно, не только под действием этих веществ. Тем не менее, были предприняты меры по уменьшению их производства и использования. В 1985 многие страны договорились о защите озонового слоя. Обмен информацией и совместные исследования изменений концентрации атмосферного озона продолжаются.

Проведение мероприятий, предупреждающих попадание загрязняющих веществ в водоемы, включает установление прибрежных защитных полос и водоохранных зон, отказ от ядовитых хлорсодержащих пестицидов, уменьшение сбросов промышленных предприятий за счет применения замкнутых циклов. Снижение опасности загрязнения нефтью возможно путем повышения надежности танкеров.

Для предотвращения загрязнения поверхности Земли нужны предупредительные меры – не допускать засорения почв промышленными и бытовыми сточными водами, твердыми бытовыми и промышленными отходами, нужна санитарная очистка почвы и территории населенных мест, где такие нарушения были выявлены.

Наилучшим решением проблемы загрязнения окружающей среды были бы безотходные производства, не имеющие сточных вод, газовых выбросов и твердых отходов. Однако безотходное производство сегодня и в обозримом будущем принципиально невозможно, для его реализации нужно создать единую для всей планеты циклическую систему потоков вещества и энергии. Если потери вещества, хотя бы теоретически, все же можно предотвратить, то экологические проблемы энергетики все равно останутся. Теплового загрязнения нельзя избежать в принципе, а так называемые экологически чистые источники энергии, например ветряные электростанции, все равно наносят ущерб окружающей среде.

Пока единственным путем существенного уменьшения загрязнения окружающей среды являются малоотходные технологии. В настоящее время создаются малоотходные производства, в которых выбросы вредных веществ не превышают предельно допустимых концентраций (ПДК), а отходы не приводят к необратимым изменениям природы. Используется комплексная переработка сырья, совмещение нескольких производств, применение твердых отходов для изготовления строительных материалов.

Создаются новые технологии и материалы, экологически чистые виды топлива, новые источники энергии, снижающие загрязнение окружающей среды.

Таблица: УМЕНЬШЕНИЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Таблица 4. УМЕНЬШЕНИЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
Безотходное производство	Малоотходное производство	Комплексная переработка сырья	Новые технологии и материалы

Елена Савинкина

Опаловский А.А. Планета Земля глазами химика. М., Наука, 1990
Ревель П., Ревель Ч. Среда нашего обитания. В четырех книгах (перевод с англ.). М., Мир, 1995
Химия и общество (перевод с англ.). М., Мир, 1995
Добровольский В.В. Основы биогеохимии. Учеб. пособие для геогр., биол., геол., с.-х. спец. вузов. М., Высш. шк., 1998
Андруз Дж., Бримблекумб П., Джикелз Т., Лисс П. Введение в химию окружающей среды (перевод с англ.) М., Мир, 1999
Человек и среда его обитания. Хрестоматия. Под ред. Г.В.Лисичкина и Н.Н.Чернова. М., Мир, 2003

Читайте также: