Загальна кількість речовин-забруднювачів, що утворюються в хімічних галузях промисловості, велика. Так, найважливішими забруднювачами повітряного басейну є окис вуглецю, сірчистий газ,
оксиди азоту, пил, сажа, канцерогенні речовини,
фтор, аерозолі металів. Забруднювачі водного басейну - різні
солі, луги й кислоти,
кадмій,
ртуть, миш'як,
нафта й продукти її переробки, ціаніди та феноли.
Феноли є одним із найбільш поширених забруднень, що надходять у
поверхневі води зі стоками підприємств. Скидання фенольних вод у водойми й водотоки різко погіршує їх загальний санітарний стан, роблячи вплив на живі організми не тільки своєю токсичністю, але й значною зміною режиму біогенних елементів і розчинених газів (кисню, вуглекислого газу).
Процес самоочищення водоймищ від фенолу протікає відносно повільно і його
сліди можуть нестися перебігом річки на великі відстані, тому до скидання фенолсодержащіе стоки піддають достатньої очищенню.
Фенольним з'єднанням називається речовина, що має в своїй молекулі ароматичне (бензольне) ядро, що містить одну, дві або більше гідроксильних груп.
Найпростішим представником фенольних сполук є сам фенол:
Фенол Залежно від числа ОН-груп розрізняють одноатомні феноли (наприклад, вищенаведені фенол і крезоли) і багатоатомні. Серед багатоатомних фенолів найбільш поширені двоатомні. Двоатомних фенолів (доіксібензолов) існує три сполуки:
Пирокатехин Резорцин Гідрохінон Як видно з наведених прикладів, фенолами властива структурна ізомерія (ізомерія положення гідроксигрупи).
Число відомих фенольних сполук дуже велике. До теперішнього часу їх відомо кілька тисяч, причому з кожним роком їх кількість зростає. Фенольні сполуки прийнято ділити на дві групи:
- Летючі з парою феноли (фенол, крезоли, ксиленоли, гваякол, тимол);
- Нелеткі феноли (резорцин, пірокатехін, гідрохінон, пирогаллол та інші багатоатомні феноли).
Летючі більш токсичні і володіють сильним запахом.
Зазвичай феноли в природних умовах утворюються в
процесах метаболізму водних організмів, при біохімічному розпад і трансформації органічних речовин, що протікають як у водній товщі, так і в донних відкладах. Фенольні сполуки живих рослинних тканин можна вважати потенційно токсичними речовинами, здатними пригнічувати ріст
патогенних грибів або зменшувати швидкість
розмноження вірусів.
Феноли є слабкими кислотами (рК
а самого фенолу 9,98). Висока реакційна здатність фенолів в реакціях окислення для технічних потреб при використанні фенольних сполук в якості інгібіторів
процесів автоокисления масел і жирів і має велике значення в біосинтезі природних фенольних сполук. Найбільш важливою властивістю фенолів з точки зору виділення та ідентифікації є здатність до утворення солей з металами.
За невеликими винятками, усі фенольні сполуки тверді, а їх колір змінюється від світло-жовтого до червоного, коричневого або пурпурного.
Феноли є одним з найбільш поширених забруднень, що надходять у поверхневі води зі стоками підприємств
нафтопереробної, сланцепереробний, лісохімічної, коксохімічної, анилинокрасочной промисловості, в результаті лісосплаву, а також зі стоками гідролізної промисловості (переробка нехарчового рослинної сировини целюлозно-паперової і частково текстильної промисловості).
У стічних водах промислових підприємств вміст фенолів може перевершувати 5-10 г / л при досить різноманітних поєднаннях, при тому що гранично допустима концентрація фенолів у питній воді і воді рибогосподарських водойм становить 1 мкг / л.
Особливо великі концентрації фенолу в стоках коксохімічне заводів - до 20 г / л, а сучасний коксохімічний завод скидає на добу у водойми до 4-10 т фенолу.
Перевищення природного фону по фенолу може служити вказівкою на забруднення водоймищ. У забруднених фенолами природних водах зміст їх може досягати десятків і навіть сотень мікрограмів в 1 літрі.
Вода водойми набуває забарвлення, специфічний запах карболки, покривається флуоресціює плівкою, що заважає природному перебігу біологічних процесів у водоймі.
При концентраціях 75 мг / л фенол гальмує
процес біологічний очищення у водоймі, при концентрації 0,01-0,1 мг / л у м'ясі риб з'являється неприємний присмак; неприємний смак і запах води зникають тільки при розведенні фенолу до концентрації 0,11 мг / л.
У поверхневих водах феноли можуть перебувати в розчиненому стані у вигляді фенолятов, фенолят-іонів і вільних фенолів.
Феноли у водах можуть вступати в реакції конденсації і полімеризації, утворюючи складні гумусоподобние і інші досить стійкі з'єднання. В умовах природних водоймищ
процеси адсорбції фенолів донними відкладеннями і
суспензіями грають незначну роль.
Скидання фенольних вод у водойми і водотоки різко погіршує їх загальний санітарний стан, роблячи вплив на живі організми не тільки своєю токсичністю, але і значною зміною режиму біогенних елементів і розчинених газів (кисню, вуглекислого газу).
У результаті хлорування води, що містить феноли, утворюються стійкі з'єднання хлорфенолів, найменші сліди яких (0,1 мкг / дм
3) надають воді
характерний присмак і запах.
У токсикологічному та органолептичними щодо феноли нерівноцінні. Летючі з парою феноли більш токсичні і мають більш інтенсивним запахом при хлоруванні. Найбільш різкі запахи дають простий фенол і крезоли.
Фенол і фенольні сполуки широко використовуються на різних виробництвах. Якщо на підприємстві працювати з чистими сполуками фенолу у великих кількостях і поза спеціально призначених для цього приміщеннях, то,
відповідно до Держстандарту, вони можуть викликати алергію, астму, екзему. Виявляється ж захворювання не відразу, а через тижні й місяці щоденного контакту з чистими сполуками в непристосованих умовах.
Присутність фенолів в
атмосферному повітрі, за дослідженнями фахівців, веде, крім
того, до захворювань системи кровообігу.
Дуже токсичним є нітрофенольние з'єднання - нітроцен (продукт кам'яновугільних фенолів), динітрофенол та ін
Ці з'єднання використовують як інсектициди, фунгіциди та гербіциди. Впливаючи на окислювальні процеси в
тканинах, вони викликають дисоціацію окисної форсорізаціі, що, у свою чергу, посилює процеси клітинного окислювання, збільшує потребу тканин у кисні та порушує теплопродукцию й терморегуляцію.
У водоймах PRIVATEПДК для фенолу встановлена 0,001 мг / л. Так, вміст фенолів у воді на мілководних ділянках Каспійського моря - одного з найбільш забруднених фенолом водойми - досягало 8 мкг / л. Середній вміст фенолів у воді Північного Каспію досягає 6 мкг / л, а
характерне для вод цього району середнє значення становить 3 мкг / л.
Згідно з даними фахівців, середня концентрація фенолів у воді Північного Каспію збільшилася за останній час до 6 ГДК (0.006 мг / л). Середнє значення вмісту фенолів, відзначене в період із 1995 по 2000 рр., змінювався від 3.0 мкг / л до 9.0 мкг / л. Максимальні концентрації 30.0 мкг / л були відзначені в морській частині гирла річки
Урал і в Уральській бороздине.
У січні 2001 гора через сильне забруднення Амура фенольними органічними сполуками в Єврейській автономній області був вперше заборонений зимовий лов делікатесної
риби - тихоокеанської міноги, яка раніше поставлялася на внутрішній
ринок і експортувалася до Японії. Заборона довелося накласти після того, як з'ясувалося, що вся спіймана з-під льоду за допомогою спеціальних пасток риба видавала характерний різкий аптечний запах. Мінога придбала його за час тисячокілометрового
подорожі з Тихого океану на середній Амур, де проходить її нерест. Медики категорично заборонили вживати міногу в їжу, оскільки фенольні сполуки не виводяться з організму людини.
Феноли хімічно нестійкі, і піддаються у водному середовищі активному розпаду.
Процес самоочищення води від фенолів протікає по шляху біохімічного окислення під впливом
ферментів, що виробляються мікроорганізмами.
Прості феноли піддаються переважно біохімічному окислюванню. При концентрації більше 1 мг / л руйнування фенолів протікає досить швидко, спад фенолів становить 50-75% за три доби, при концентрації кілька десятків мікрограмів в 1 літрі цей
процес сповільнюється, і збиток за той же час складає 10-15%.
Швидше за всіх руйнується власне фенол, повільніше крезоли, ще повільніше ксиленоли. Багатоатомні феноли руйнуються в основному шляхом хімічного окислення.
Наявність нафтового забруднення уповільнює розпад фенолів, так як біодеградація нафтових
вуглеводнів утворює власні феноли, збільшуючи загальну картину забруднень.
Концентрація фенолів у поверхневих водах схильна до сезонних змін. У літній період вміст фенолів падає (з ростом температури збільшується швидкість розпаду).
Процес самоочищення водоймищ від фенолу протікає відносно повільно та його сліди можуть нестися перебігом річки на великі відстані, тому до скидання фенолсодержащіе стоки піддають достатньої очищенню.
Для позбавлення від фенольних сполук у стічних водах можливе застосування модифікації методу Клібанова із застосуванням пероксидази і тальку. Пероксидаза деградує фенольні з'єднання до поліфенолів, нерозчинних у воді. При модифікації цього методу, а
саме при додаванні в реакційну суміш тальку, відбувається абсорбція нерозчинних продуктів реакції на тальк і випадання з розчину в осад. Завдяки цьому способу можливе повне видалення фенолу з розчину, а також видалення продуктів реакції. Спочатку для видалення фенольних сполук використовувався полівінілпіроллідін. У зв'язку з відносною дешевизною надалі застосовувався тальк.
На коксохімічних заводах ж фенолсодержащіе стоки води утворюються з вологи шихти і конденсату пари, витраченого на уловлювання хімічних речовин. Волога, що міститься в шихті, і пірогенетичний волога, що утворюється в
процесі коксування, виходять із камери разом з коксівним газом. При охолодженні газу водяні пари і феноли конденсуються.
Близько двох третин фенольних вод на коксохімічних заводах утворюється за рахунок вологи, внесеної шихтою в камери коксових печей. Для того щоб скоротити кількість цих вод, проводять сушку вугілля. Так, зниження вологості шихти до 6 відсотків, дозволяє зменшити кількість фенольних вод в Росії на 4 млн. кубометрів на рік.
Список літератури 1) Загальна
екологія: Учеб. / Под ред. А. С. Степановских. - М.: ЮНИТИ, 2000. 510с.
2) Орлов Д.С.
Екологія та охорона біосфери при хімічному забрудненні: Учеб. посібник / Орлов д.с, Садовникова Л.К., Лозановская І.М. - М.: Вища
школа, 2002. - 334с.