Реферат
На тему:
ЕКОЛОГІЯ
ХІМІЧНЕ ЗАБРУДНЕННЯ НАВКОЛИШНЬОГО СЕРЕДОВИЩА
Учня 9 - Б класу
ЗОШ № 1
Г. Сніжне
Корнєєва Олександра
2007р.
План:
1. Хімічне забруднення атмосфери.
1.1. Основні забруднюючі речовини.
1.2. Аерозольне забруднення.
1.3. Фотохімічний туман (зміг).
1.4. Контроль за викидами в атмосферу (ПД К).
2. Хімічне забруднення природних вод.
2.1. Неорганічне забруднення.
2.2. Органічне забруднення.
3. Забруднення Світового океану.
3.1. Нафта і нафтопродукти.
ХІМІЧНЕ ЗАБРУДНЕННЯ АТМОСФЕРИ
У всі часи свого існування людина була нерозривно пов'язаний з природою. Але з моменту виникнення високоіндустріальних суспільства людина все більше став втручатися в її життя. На даному етапі це втручання загрожує повним знищенням природи. Постійно витрачаються невідновних види сировини, число орних земель катастрофічно скорочується, тому що вони стають місцем будівництва нових міст і промислових підприємств. Людина стала все більше втручатися у функціонування біосфери - тієї частини нашої планети, де як раз і існує життя. Біосфера Землі в даний час піддається наростаючому антропогенному впливу. При цьому необхідно відзначити декілька найбільш важливих процесів, кожен з яких погіршує екологічну ситуацію на планеті.
Найбільш сильно відбивається на навколишньому середовищі забруднення продуктами хімічних перетворень. До них можна віднести газоподібні і аерозольні забруднювачі промислово-побутового походження. Також погано позначається на атмосфері накопичення вуглекислого газу, кількість якого, на жаль, усе збільшується. Це може привести в самому найближчому майбутньому до збільшення середньорічної температури на Землі. Триває забруднення Світового океану нафтою і її похідними, що охопило вже 1 / 5 всієї поверхні океану.
Така ситуація може стати причиною порушення газо-і водообміну між атмосферою і гідросферою. Забруднення грунту пестицидами й перевищення кислотності можуть призвести до розпаду екосистеми. Всі ці процеси викликають негативні зміни в біосфері.
Людина забруднює атмосферу вже багато тисячоліть, і все ж наслідки використання вогню були зовсім невеликі. Людині треба було тільки примиритися з тим, що дим не давав повністю увібрати повітря в легені, або з тим, що житла виглядали недостатньо затишно через сажі, що покриває стіни. Тепло, яке давав вогонь, було потрібніше й важливіше, ніж чисте повітря. У ті часи таке забруднення повітря не було катастрофічним, тому що люди жили невеликими групками на незайманій території, що розкинулася на тисячі кілометрів. І навіть коли пізніше люди зосереджувалися в одному місці, вони не могли серйозно вплинути на навколишнє середовище.
Така рівновага існувало приблизно до дев'ятнадцятого століття. Промисловість почала розвиватися прискореними темпами, що спричинило за собою посилене забруднення навколишнього середовища. З кожним роком народжувалися всі нові й нові міста-мільйонери, з'являлися нові винаходи.
Атмосфера забруднюється в результаті впливу трьох основних факторів: промисловості, побутових котелень і транспорту. Залежно від місця розташування частка кожного з трьох джерел забруднення сильно коливається. Однак загальновизнаним є той факт, що промислове виробництво стало одним з найбільш грізних «кривдників» навколишнього середовища. Джерелами забруднення стають теплоелектростанції, що викидають разом із димом в атмосферу сірчистий і вуглекислий газ. Також сюди можна віднести металургійні підприємства, особливо кольорової металургії, які викидають у повітря оксиди азоту, сірководень, хлор, фтор, аміак, сполуки фосфору, частинки й сполуки ртуті і миш'яку. Сюди ж відносять і цементні, хімічні заводи. Шкідливі гази опиняються в повітрі в результаті спалювання палива для потреб промисловості, опалення осель, роботи транспорту, спалювання і переробки побутових і промислових відходів.
Основні забруднюючі речовини
Атмосферні забруднювачі можна розділити на первинні, що надходять прямо в атмосферу, і вторинні, які є результатом метаморфози останніх. Наприклад, що потрапляє в атмосферу сірчистий газ окислюється до сірчаного ангідриду, що взаємодіє з парами води, і утворює крапельки сірчаної кислоти. При взаємодії сірчаного ангідриду з аміаком формуються кристали сульфату амонію. Подібним чином, у результаті хімічних, фотохімічних, фізико-хімічних реакцій між забруднюючими речовинами й компонентами атмосфери, виникають і інші вторинні забруднюючі речовини. Основним джерелом пірогенного забруднення на планеті стали теплові електростанції, металургійні і хімічні підприємства, котельні установки, що споживають більше 70% видобутого твердого та рідкого палива. Основні шкідливі домішки пірогенного походження такі:
а) оксид вуглецю. Він виникає при неповному згорянні вуглецевих речовин. У повітрі опиняється в результаті спалювання твердих відходів, з вихлопними газами й викидами промислових підприємств. Щорічно цього газу надходить в атмосферу не менш 250 млн. т. Оксид вуглецю - це з'єднання, активно реагує зі складовими частинами атмосфери, він сприяє підвищенню температури на планеті й створенню парникового ефекту.
б) сірчистий ангідрид. Виділяється в процесі згоряння серосодержащего палива або переробки сірчистих руд (до 70 млн т на рік). Частина сполук сірки може виділитися при горінні органічних залишків у гірничорудних відвалах. У США загальну кількість викинутого в атмосферу сірчистого ангідриду склало 65% від загальносвітового викиду.
в) сірчаний ангідрид. Утворюється при окислюванні сірчистого ангідриду. Кінцевим продуктом реакції стає аерозоль або розчин сірчаної кислоти в дощовій воді, що підкисляє грунт, загострює захворювання дихальних шляхів людини. Випадання аерозолю сірчаної кислоти з димових факелів хімічних підприємств спостерігається при низької хмарності й високої вологості повітря. Листові пластинки рослин, що виростають на відстані менш 1км від таких підприємств, звичайно бувають густо засіяні невеликими некротичними плямами, що утворилися в місцях осідання крапель сірчаної кислоти. Пірометалургійних підприємства кольорової й чорної металургії, а також ТЕС щороку викидають в атмосферу десятки мільйонів тонн сірчаного ангідриду.
г) сірководень і сірковуглець. Надходять в атмосферу окремо або разом з іншими сполуками сірки. Основними джерелами викиду стають підприємства з виготовлення штучного волокна, цукру, коксохімічні, нафтопереробні заводи, а також нафтопромисли. В атмосфері при взаємодії з іншими забруднювачами повільно окислюються до сірчаного ангідриду.
д) окисли азоту. Основними джерелами викиду є підприємства, що виробляють азотні добрива, азотну кислоту і нітрати, анілінові барвники, нітросполуки, віскозний шовк, целулоїд. Кількість оксидів азоту, що надходять в атмосферу, становить 20 млн. т на рік.
е) з'єднання фтору. Джерелами забруднення є підприємства з виробництва алюмінію, емалей, скла, кераміки, сталі, фосфорних добрив. Фторовмісні речовини надходять в атмосферу у вигляді газоподібних сполук - фтороводню або пилу фториду натрію і кальцію. З'єднання характеризуються токсичним ефектом. Похідні фтору є сильними інсектицидами.
ж) сполуки хлору. Надходять в атмосферу від хімічних підприємств, що виробляють соляну кислоту, які містять хлор пестициди, органічні барвники, гідролізний спирт, хлорне вапно, соду. В атмосфері спостерігаються як домішка молекули хлору й пар соляної кислоти. Токсичність хлору визначається видом сполук і їхньою концентрацією.
У металургійній індустрії при виплавці чавуну і переробці його на сталь відбувається викид в атмосферу різних важких металів і отруйних газів. Так, в розрахунку на 1 т граничного чавуну виділяється 2,7 кг сірчистого газу і 4,5 кг пилових частинок, які складаються із з'єднань миш'яку, фосфору, сурми, свинцю, пар ртуті й рідких металів, смоляних речовин і ціаністого водню.
Аерозольне забруднення
Аерозолі являють собою тверді або рідкі частинки, які знаходяться в повітрі у зваженому стані. Тверді компоненти аерозолів нерідко дуже небезпечні для живих організмів, у людей вони породжують специфічні захворювання. В атмосфері аерозольні забруднення можна спостерігати у вигляді диму, туману, імли або серпанку. Значна частина аерозолів формується в атмосфері при взаємодії твердих і рідких частинок між собою або з водяною парою. Середній розмір аерозольних часток становить 1-5 мкм. В атмосферу Землі щорічно надходить близько 1 куб. км пиловидних частинок штучного походження. Велика кількість пилових частинок утвориться також у ході виробничої діяльності людей.
Основними джерелами штучних аерозольних забруднень повітря в даний час є ТЕС, що споживають вугілля високої зольності, збагачувальні фабрики, металургійні, цементні, магнезитові і сажеві заводи. Аерозольні частинки від цих джерел відрізняються більшою розмаїтістю хімічного складу. Найчастіше в їхньому складі можна знайти сполуки кремнію, кальцію і вуглецю, набагато рідше - оксиди металів: заліза, магнію, марганцю, цинку, міді, нікелю, свинцю, сурми, вісмуту, селену, миш'яку, берилію, кадмію, хрому, кобальту, молібдену, а також азбест. Ще більш різноманітна органічний пил, яка включає в себе аліфатичні і ароматичні вуглеводні, солі кислот. Вона утворюється при спалюванні залишкових нафтопродуктів, у процесі піролізу на нафтопереробних, нафтохімічних і інших подібних підприємствах. Постійними джерелами аерозольного забруднення стали промислові відвали - штучні насипи з переробленого матеріалу, головним чином розкривних порід, отриманих при видобутку корисних копалин або ж з відходів підприємств переробної промисловості, ТЕС. Джерелом пилу й отруйних газів стають масові підривні роботи. Відомо, що в результаті одного середнього по масі вибуху (250-300 тонн вибухових речовин) в атмосферу викидається близько 2 тис. куб. м умовного оксиду вуглецю та понад 150 т пилу. Виробництво цементу та інших будівельних матеріалів також є джерелом забруднення атмосфери пилом. Основні технологічні процеси цих виробництв - здрібнювання і хімічна обробка шихти, напівфабрикатів і одержуваних продуктів у потоках гарячих газів - завжди супроводжуються викидами пилу й інших шкідливих речовин в атмосферу.
До атмосферних забруднювачів відносяться вуглеводні - насичені й ненасичені, що включають від 1 до 13 атомів вуглецю. Вони можуть піддаватися різним перетворенням, окислюванню, полімеризації, особливо якщо почнуть взаємодіяти з іншими атмосферними забруднювачами після порушення сонячною радіацією. Результатом цих реакцій стає поява перекисних сполук, вільних радикалів, сполук вуглеводнів з оксидами азоту й сірки, часто у вигляді аерозольних частинок. При деяких погодних умовах у приземному шарі повітря можуть формуватися особливо великі скупчення шкідливих газоподібних і аерозольних домішок. Зазвичай це трапляється, коли в шарі повітря прямо над джерелами газопилової емісії відбувається інверсія - розташування шару більш холодного повітря під теплим, що перешкоджає руху повітряних мас і затримує перенесення домішок вгору. У підсумку шкідливі викиди концентруються під шаром інверсії, зміст їх у землі різко зростає, що стає однією з причин утворення раніше невідомого в природі фотохімічного туману.
Фотохімічний туман (зміг)
Фотохімічний туман - це багатокомпонентна суміш газів і аерозольних частинок первинного і вторинного походження. Основними компонентами смогу є озон, оксиди азоту й сірки, численні органічні сполуки пер кисня природи, які в сукупності називаються фотооксидантами. Фотохімічний зміг утворюється в результаті фотохімічних реакцій за певних умов: наявності в атмосфері високої концентрації оксидів азоту, вуглеводнів і інших забруднювачів, інтенсивної сонячної радіації і затишності або дуже слабкого обміну повітря в приземному шарі при потужній і підвищеної не менше доби інверсії. Стійка безвітряна погода, яка зазвичай супроводжується інверсіями, потрібна для створення високої концентрації реагуючих речовин. Такі умови виникають частіше в червні-вересні і рідше взимку. Під час тривалої ясної погоди сонячна радіація стає причиною розщеплення молекул діоксиду азоту і утворює оксид азоту і атомарного кисню. Атомарний кисень з молекулярним киснем утворюють озон. Здавалося б, останній, окислюючи оксид азоту, повинен знову перетворюватися на молекулярний кисень, а оксид азоту - в діоксид. Але цього не трапляється. Оксид азоту вступає в реакції з олефінами вихлопних газів, які при цьому розщеплюються по подвійному зв'язку і утворюють осколки молекул і надлишок озону. У результаті тривалої дисоціації нові маси діоксиду азоту розщеплюються і дають додаткову кількість озону. Починається циклічна реакція, результатом якої стає поступове нагромадження озону. Цей процес у нічний час переривається. У свою чергу озон вступає в реакцію з олефінами. В атмосфері накопичуються різні перекиси, які в сумі і утворюють характерні для фотохімічного туману оксиданти. Останні стають джерелом так званих вільних радикалів, що відрізняються особливою реактивною здатністю. Такі смоги - нерідке явище над Лондоном, Парижем, Лос-Анджелесом, Нью-Йорком і іншими містами Європи й Америки. За своїм фізіологічному впливом на організм людини вони вкрай небезпечні для дихальної і кровоносної систем і часто бувають причиною передчасної смерті міських жителів з ослабленим здоров'ям.
Контроль за викидами в атмосферу забруднюючих речовин (ГДК)
ГДК (гранично допустимі концентрації) - такі концентрації, які на людину і її потомство не мають прямого або непрямого впливу, не погіршують його працездатності, самопочуття, а також санітарно-побутових умов життя людей. Узагальнення всієї інформації з ГДК, одержуваної усіма відомствами, відбувається в ГГО - Головній геофізичній обсерваторії. Щоб за результатами спостережень визначити забруднення повітря, виміряні значення концентрацій зіставляють з максимальної разової гранично допустимою концентрацією і встановлюють число випадків, коли були перевищені ГДК, а також у скільки разів найбільше значення було вище ГДК. Середнє значення концентрації за місяць або за рік порівнюється з ГДК тривалої дії - среднеустойчівой ГДК. Забруднення повітря декількома речовинами оцінюється за допомогою комплексного показника - індексу забруднення атмосфери (ІЗА). Для цього нормовані на відповідні значення ГДК і середні концентрації різних речовин за допомогою нескладних розрахунків приводять до величини концентрацій сірчистого ангідриду, а потім підсумовують. Максимальні разові концентрації основних забруднюючих речовин були найбільшими в Норильську (оксиди азоту та сірки), Бішкеку (пил), Омську (чадний газ). Ступінь забруднення повітря основними забруднюючими речовинами знаходиться в прямій залежності від промислового розвитку міста. Найбільші максимальні концентрації характерні для міст із чисельністю населення понад 500 тис. жителів. Забруднення повітря специфічними речовинами залежить від виду промисловості, розвинутої у місті. Якщо у великому місті розміщені підприємства декількох галузей промисловості, то формується дуже високий рівень забруднення повітря, однак проблема зниження викидів багатьох специфічних речовин дотепер залишається невирішеною.
ХІМІЧНЕ ЗАБРУДНЕННЯ ПРИРОДНИХ ВОД
Усяка водойма або водне джерело співвіднесений з навколишньою його зовнішнім середовищем. На нього впливають умови формування поверхневого або підземного водного стоку, різноманітні природні явища, індустрія, промислове і комунальне будівництво, транспорт, господарська і побутова діяльність людини. Результатом цих впливів стає привнесення у водне середовище нових, невластивих їй речовин - забруднювачів, що погіршують якість води. Зазвичай виділяють хімічне, фізичне і біологічне забруднення. Хімічне забруднення являє собою зміну природних хімічних властивостей води за рахунок збільшення вмісту в ній шкідливих домішок як неорганічної (мінеральні солі, кислоти, луги, глинисті частки), так і органічної природи (нафта й нафтопродукти, органічні залишки, поверхнево-активні речовини, пестициди) .
Неорганічне забруднення
Основними неорганічними (мінеральними) забруднювачами прісних і морських вод стали різноманітні хімічні сполуки, токсичні для мешканців водного середовища. Це сполуки миш'яку, свинцю, кадмію, ртуті, хрому, міді, фтору. Більшість з них опиняється у воді внаслідок людської діяльності. Важкі метали вбираються фітопланктоном, а потім передаються по харчовому ланцюзі більше високоорганізованим організмам.
До небезпечних забруднювачів водного середовища можна віднести неорганічні кислоти і підстави, що зумовлюють широкий діапазон рН промислових стоків (1,0-11,0) і здатних змінювати рн водного середовища до значень 5,0 або вище 8,0, тоді як риба в прісній і морській воді може існувати тільки в інтервалі рН 5,0-8,5. До основних джерел забруднення гідросфери мінеральними речовинами й біогенними елементами варто віднести підприємства харчової промисловості і сільське господарство. З зрошуваних земель щорічно вимивається близько 6 млн. т солей. Відходи, що містять ртуть, свинець, мідь, зібрані в окремих районах у берегів, однак деяка їхня частина виноситься далеко за межі територіальних вод. Забруднення ртуттю істотно знижує первинну продукцію морських екосистем, стримуючи розвиток фітопланктону. Відходи, що містять ртуть, звичайно зосереджуються в донних відкладеннях заток або естуаріях рік. Подальша її міграція супроводжується нагромадженням метилової ртуті і її включенням у трофічні ланцюги водних організмів.
Органічне забруднення
Серед потрапляють в океан із суши розчинних речовин велике значення для мешканців водного середовища мають не тільки мінеральні, біогенні елементи, але й органічні залишки. Винесення в океан органічної речовини оцінюється в 300-380 млн т / рік. Стічні води, які містять суспензії органічного походження або розчинена органічна речовина, згубно впливають на стан водойм. Осідаючи, суспензії заливають дно й затримують розвиток або повністю припиняють життєдіяльність мікроорганізмів, що беруть участь у процесі самоочищення вод. При гнитті даних опадів можуть утворюватися шкідливі сполуки й отруйні речовини, такі як сірководень, які призводять до забруднення всієї води в річці. Наявність суспензій утрудняє також проникнення світла в глиб води і сповільнює процес фотосинтезу. Одним з основних санітарних вимог, що пред'являються до якості води, є вміст у ній необхідної кількості кисню. Шкідлива дія надають всі речовини, які так чи інакше сприяють зниженню вмісту кисню у воді. Поверхнево-активні речовини - жири, масла, мастильні матеріали - утворять на поверхні води плівку, яка перешкоджає газообміну між водою й атмосферою, що знижує ступінь насиченості води киснем. Значний обсяг органічних речовин, більшість з яких не властива природним водам, скидається в ріки разом із промисловими і побутовими стоками. Зростаюче забруднення водойм і водостоків відзначається у всіх промислових країнах.
У зв'язку зі швидкими темпами урбанізації й трохи уповільненим будівництвом очисних споруд або їх незадовільною експлуатацією водні басейни й грунт забруднюються побутовими відходами. Особливо відчутне забруднення у водоймах з уповільненою течією або непроточних (водосховища, озера). Розкладаючись у водному середовищі, органічні відходи можуть стати середовищем для патогенних організмів. Вода, забруднена органічними відходами, стає практично непридатною для пиття й інших потреб. Побутові відходи небезпечні не тільки тим, що є джерелом деяких хвороб людини (черевний тиф, дизентерія, холера), але і тим, що вимагають для свого розкладання багато кисню. Якщо побутові стічні води надходять у водойму в дуже великих кількостях, то зміст розчинного кисню може знизитися нижче рівня, необхідного для життя морських і прісноводних організмів.
ЗАБРУДНЕННЯ СВІТОВОГО ОКЕАНУ
Нафта і нафтопродукти
Нафта являє собою в'язку маслянисту рідину темно-коричневого кольору і володіє слабкої флуоресценцією. Нафта складається переважно з насичених аліфатичних і гідроароматичних вуглеводнів. Основні компоненти нафти - вуглеводні (до 98%) - підрозділяються на 4 класи.
1. Парафіни (алкени) (до 90% від загального складу) - стійкі речовини, молекули яких виражені прямою й розгалуженим ланцюгом атомів вуглецю. Легкі парафіни мають максимальну летючість і розчинність у воді.
2. Ціклопарафіни (30-60% від загального складу) - насичені циклічні сполуки з 5-6 атомами вуглецю в кільці. Крім циклопентану й циклогексану в нафті зустрічаються біциклічні і поліциклічні сполуки цієї групи. Ці сполуки дуже стійкі й погано піддаються біоразложенію.
3. Ароматичні вуглеводні (20-40% від загального складу) - ненасичені циклічні сполуки ряду бензолу, що містять у кільці на 6 атомів водню менше, ніж ціклопарафіни. У нафті присутні летучі сполуки з молеку лой у вигляді одинарного кільця (бензол, толуол, ксилол), потім біциклічні (нафталін), напівциклічні (пірен).
4. Олефіни (алкени) (до 10% від загального складу) - ненасичені нециклічні сполуки з одним або двома атомами водню у кожного атома вуглецю в молекулі, що має пряму або розгалужений ланцюг.
Нафта і нафтопродукти є найбільш поширеними забруднюючими речовинами у Світовому океані. До початку 80-х років в океан щорічно надходило близько 6 млн. т нафти, що становило 0,23% світового видобутку. Найбільші втрати нафти пов'язані з її транспортуванням з районів видобутку. Аварійні ситуації, злив за борт танкерами промивних і баластових вод - усе це стає причиною наявності постійних полів забруднення на трасах морських шляхів. У період за 1962-79 роки в результаті аварій у морське середовище надійшло близько 2 млн. т нафти. За останні роки пробурено близько 2000 свердловин у Світовому океані, з них тільки в Північному морі 1000 і 350 промислових свердловин обладнано. З-за незначних витоків щорічно губиться 0,1 млн. т нафти. Великі маси нафти надходять у моря по ріках, з побутовими й зливовими стоками. Обсяг забруднень із цього джерела складає 2,0 млн. т / рік. Зі стоками промисловості щорічно потрапляє 0,5 млн. т нафти. Потрапляючи в морське середовище, нафта спочатку розтікається у відеоплівки, утворюючи шари різної потужності. За кольором плівки можна визначити її товщину.
Нафтова плівка видозмінює сполуку спектра й інтенсивність проникнення у воду світла. Пропущення світла тонкими плівками сирої нафти складає 1-10% (280 нм), 60-70% (400 нм). Плівка товщиною 30-40 мкм повністю поглинає інфрачервоне випромінювання. Змішуючись із водою, нафта формує емульсію двох типів: пряму - «нафта у воді» і зворотну - "вода в нафті". Прямі емульсії, складені з крапельок нафти діаметром до 0,5 мкм, менш стійкі й характерні для нафти, яка містить поверхнево-активні речовини. При видаленні летучих фракцій нафта утворює в'язкі зворотні емульсії, які можуть залишатися на поверхні, переноситися плином, викидатися на берег і осідати на дно.
На тему:
ЕКОЛОГІЯ
ХІМІЧНЕ ЗАБРУДНЕННЯ НАВКОЛИШНЬОГО СЕРЕДОВИЩА
Учня 9 - Б класу
ЗОШ № 1
Г. Сніжне
Корнєєва Олександра
2007р.
План:
1. Хімічне забруднення атмосфери.
1.1. Основні забруднюючі речовини.
1.2. Аерозольне забруднення.
1.3. Фотохімічний туман (зміг).
1.4. Контроль за викидами в атмосферу (ПД К).
2. Хімічне забруднення природних вод.
2.1. Неорганічне забруднення.
2.2. Органічне забруднення.
3. Забруднення Світового океану.
3.1. Нафта і нафтопродукти.
ХІМІЧНЕ ЗАБРУДНЕННЯ АТМОСФЕРИ
У всі часи свого існування людина була нерозривно пов'язаний з природою. Але з моменту виникнення високоіндустріальних суспільства людина все більше став втручатися в її життя. На даному етапі це втручання загрожує повним знищенням природи. Постійно витрачаються невідновних види сировини, число орних земель катастрофічно скорочується, тому що вони стають місцем будівництва нових міст і промислових підприємств. Людина стала все більше втручатися у функціонування біосфери - тієї частини нашої планети, де як раз і існує життя. Біосфера Землі в даний час піддається наростаючому антропогенному впливу. При цьому необхідно відзначити декілька найбільш важливих процесів, кожен з яких погіршує екологічну ситуацію на планеті.
Найбільш сильно відбивається на навколишньому середовищі забруднення продуктами хімічних перетворень. До них можна віднести газоподібні і аерозольні забруднювачі промислово-побутового походження. Також погано позначається на атмосфері накопичення вуглекислого газу, кількість якого, на жаль, усе збільшується. Це може привести в самому найближчому майбутньому до збільшення середньорічної температури на Землі. Триває забруднення Світового океану нафтою і її похідними, що охопило вже 1 / 5 всієї поверхні океану.
Така ситуація може стати причиною порушення газо-і водообміну між атмосферою і гідросферою. Забруднення грунту пестицидами й перевищення кислотності можуть призвести до розпаду екосистеми. Всі ці процеси викликають негативні зміни в біосфері.
Людина забруднює атмосферу вже багато тисячоліть, і все ж наслідки використання вогню були зовсім невеликі. Людині треба було тільки примиритися з тим, що дим не давав повністю увібрати повітря в легені, або з тим, що житла виглядали недостатньо затишно через сажі, що покриває стіни. Тепло, яке давав вогонь, було потрібніше й важливіше, ніж чисте повітря. У ті часи таке забруднення повітря не було катастрофічним, тому що люди жили невеликими групками на незайманій території, що розкинулася на тисячі кілометрів. І навіть коли пізніше люди зосереджувалися в одному місці, вони не могли серйозно вплинути на навколишнє середовище.
Така рівновага існувало приблизно до дев'ятнадцятого століття. Промисловість почала розвиватися прискореними темпами, що спричинило за собою посилене забруднення навколишнього середовища. З кожним роком народжувалися всі нові й нові міста-мільйонери, з'являлися нові винаходи.
Атмосфера забруднюється в результаті впливу трьох основних факторів: промисловості, побутових котелень і транспорту. Залежно від місця розташування частка кожного з трьох джерел забруднення сильно коливається. Однак загальновизнаним є той факт, що промислове виробництво стало одним з найбільш грізних «кривдників» навколишнього середовища. Джерелами забруднення стають теплоелектростанції, що викидають разом із димом в атмосферу сірчистий і вуглекислий газ. Також сюди можна віднести металургійні підприємства, особливо кольорової металургії, які викидають у повітря оксиди азоту, сірководень, хлор, фтор, аміак, сполуки фосфору, частинки й сполуки ртуті і миш'яку. Сюди ж відносять і цементні, хімічні заводи. Шкідливі гази опиняються в повітрі в результаті спалювання палива для потреб промисловості, опалення осель, роботи транспорту, спалювання і переробки побутових і промислових відходів.
Основні забруднюючі речовини
Атмосферні забруднювачі можна розділити на первинні, що надходять прямо в атмосферу, і вторинні, які є результатом метаморфози останніх. Наприклад, що потрапляє в атмосферу сірчистий газ окислюється до сірчаного ангідриду, що взаємодіє з парами води, і утворює крапельки сірчаної кислоти. При взаємодії сірчаного ангідриду з аміаком формуються кристали сульфату амонію. Подібним чином, у результаті хімічних, фотохімічних, фізико-хімічних реакцій між забруднюючими речовинами й компонентами атмосфери, виникають і інші вторинні забруднюючі речовини. Основним джерелом пірогенного забруднення на планеті стали теплові електростанції, металургійні і хімічні підприємства, котельні установки, що споживають більше 70% видобутого твердого та рідкого палива. Основні шкідливі домішки пірогенного походження такі:
а) оксид вуглецю. Він виникає при неповному згорянні вуглецевих речовин. У повітрі опиняється в результаті спалювання твердих відходів, з вихлопними газами й викидами промислових підприємств. Щорічно цього газу надходить в атмосферу не менш 250 млн. т. Оксид вуглецю - це з'єднання, активно реагує зі складовими частинами атмосфери, він сприяє підвищенню температури на планеті й створенню парникового ефекту.
б) сірчистий ангідрид. Виділяється в процесі згоряння серосодержащего палива або переробки сірчистих руд (до 70 млн т на рік). Частина сполук сірки може виділитися при горінні органічних залишків у гірничорудних відвалах. У США загальну кількість викинутого в атмосферу сірчистого ангідриду склало 65% від загальносвітового викиду.
в) сірчаний ангідрид. Утворюється при окислюванні сірчистого ангідриду. Кінцевим продуктом реакції стає аерозоль або розчин сірчаної кислоти в дощовій воді, що підкисляє грунт, загострює захворювання дихальних шляхів людини. Випадання аерозолю сірчаної кислоти з димових факелів хімічних підприємств спостерігається при низької хмарності й високої вологості повітря. Листові пластинки рослин, що виростають на відстані менш 1км від таких підприємств, звичайно бувають густо засіяні невеликими некротичними плямами, що утворилися в місцях осідання крапель сірчаної кислоти. Пірометалургійних підприємства кольорової й чорної металургії, а також ТЕС щороку викидають в атмосферу десятки мільйонів тонн сірчаного ангідриду.
г) сірководень і сірковуглець. Надходять в атмосферу окремо або разом з іншими сполуками сірки. Основними джерелами викиду стають підприємства з виготовлення штучного волокна, цукру, коксохімічні, нафтопереробні заводи, а також нафтопромисли. В атмосфері при взаємодії з іншими забруднювачами повільно окислюються до сірчаного ангідриду.
д) окисли азоту. Основними джерелами викиду є підприємства, що виробляють азотні добрива, азотну кислоту і нітрати, анілінові барвники, нітросполуки, віскозний шовк, целулоїд. Кількість оксидів азоту, що надходять в атмосферу, становить 20 млн. т на рік.
е) з'єднання фтору. Джерелами забруднення є підприємства з виробництва алюмінію, емалей, скла, кераміки, сталі, фосфорних добрив. Фторовмісні речовини надходять в атмосферу у вигляді газоподібних сполук - фтороводню або пилу фториду натрію і кальцію. З'єднання характеризуються токсичним ефектом. Похідні фтору є сильними інсектицидами.
ж) сполуки хлору. Надходять в атмосферу від хімічних підприємств, що виробляють соляну кислоту, які містять хлор пестициди, органічні барвники, гідролізний спирт, хлорне вапно, соду. В атмосфері спостерігаються як домішка молекули хлору й пар соляної кислоти. Токсичність хлору визначається видом сполук і їхньою концентрацією.
У металургійній індустрії при виплавці чавуну і переробці його на сталь відбувається викид в атмосферу різних важких металів і отруйних газів. Так, в розрахунку на 1 т граничного чавуну виділяється 2,7 кг сірчистого газу і 4,5 кг пилових частинок, які складаються із з'єднань миш'яку, фосфору, сурми, свинцю, пар ртуті й рідких металів, смоляних речовин і ціаністого водню.
Аерозольне забруднення
Аерозолі являють собою тверді або рідкі частинки, які знаходяться в повітрі у зваженому стані. Тверді компоненти аерозолів нерідко дуже небезпечні для живих організмів, у людей вони породжують специфічні захворювання. В атмосфері аерозольні забруднення можна спостерігати у вигляді диму, туману, імли або серпанку. Значна частина аерозолів формується в атмосфері при взаємодії твердих і рідких частинок між собою або з водяною парою. Середній розмір аерозольних часток становить 1-5 мкм. В атмосферу Землі щорічно надходить близько 1 куб. км пиловидних частинок штучного походження. Велика кількість пилових частинок утвориться також у ході виробничої діяльності людей.
Основними джерелами штучних аерозольних забруднень повітря в даний час є ТЕС, що споживають вугілля високої зольності, збагачувальні фабрики, металургійні, цементні, магнезитові і сажеві заводи. Аерозольні частинки від цих джерел відрізняються більшою розмаїтістю хімічного складу. Найчастіше в їхньому складі можна знайти сполуки кремнію, кальцію і вуглецю, набагато рідше - оксиди металів: заліза, магнію, марганцю, цинку, міді, нікелю, свинцю, сурми, вісмуту, селену, миш'яку, берилію, кадмію, хрому, кобальту, молібдену, а також азбест. Ще більш різноманітна органічний пил, яка включає в себе аліфатичні і ароматичні вуглеводні, солі кислот. Вона утворюється при спалюванні залишкових нафтопродуктів, у процесі піролізу на нафтопереробних, нафтохімічних і інших подібних підприємствах. Постійними джерелами аерозольного забруднення стали промислові відвали - штучні насипи з переробленого матеріалу, головним чином розкривних порід, отриманих при видобутку корисних копалин або ж з відходів підприємств переробної промисловості, ТЕС. Джерелом пилу й отруйних газів стають масові підривні роботи. Відомо, що в результаті одного середнього по масі вибуху (250-300 тонн вибухових речовин) в атмосферу викидається близько 2 тис. куб. м умовного оксиду вуглецю та понад 150 т пилу. Виробництво цементу та інших будівельних матеріалів також є джерелом забруднення атмосфери пилом. Основні технологічні процеси цих виробництв - здрібнювання і хімічна обробка шихти, напівфабрикатів і одержуваних продуктів у потоках гарячих газів - завжди супроводжуються викидами пилу й інших шкідливих речовин в атмосферу.
До атмосферних забруднювачів відносяться вуглеводні - насичені й ненасичені, що включають від 1 до 13 атомів вуглецю. Вони можуть піддаватися різним перетворенням, окислюванню, полімеризації, особливо якщо почнуть взаємодіяти з іншими атмосферними забруднювачами після порушення сонячною радіацією. Результатом цих реакцій стає поява перекисних сполук, вільних радикалів, сполук вуглеводнів з оксидами азоту й сірки, часто у вигляді аерозольних частинок. При деяких погодних умовах у приземному шарі повітря можуть формуватися особливо великі скупчення шкідливих газоподібних і аерозольних домішок. Зазвичай це трапляється, коли в шарі повітря прямо над джерелами газопилової емісії відбувається інверсія - розташування шару більш холодного повітря під теплим, що перешкоджає руху повітряних мас і затримує перенесення домішок вгору. У підсумку шкідливі викиди концентруються під шаром інверсії, зміст їх у землі різко зростає, що стає однією з причин утворення раніше невідомого в природі фотохімічного туману.
Фотохімічний туман (зміг)
Фотохімічний туман - це багатокомпонентна суміш газів і аерозольних частинок первинного і вторинного походження. Основними компонентами смогу є озон, оксиди азоту й сірки, численні органічні сполуки пер кисня природи, які в сукупності називаються фотооксидантами. Фотохімічний зміг утворюється в результаті фотохімічних реакцій за певних умов: наявності в атмосфері високої концентрації оксидів азоту, вуглеводнів і інших забруднювачів, інтенсивної сонячної радіації і затишності або дуже слабкого обміну повітря в приземному шарі при потужній і підвищеної не менше доби інверсії. Стійка безвітряна погода, яка зазвичай супроводжується інверсіями, потрібна для створення високої концентрації реагуючих речовин. Такі умови виникають частіше в червні-вересні і рідше взимку. Під час тривалої ясної погоди сонячна радіація стає причиною розщеплення молекул діоксиду азоту і утворює оксид азоту і атомарного кисню. Атомарний кисень з молекулярним киснем утворюють озон. Здавалося б, останній, окислюючи оксид азоту, повинен знову перетворюватися на молекулярний кисень, а оксид азоту - в діоксид. Але цього не трапляється. Оксид азоту вступає в реакції з олефінами вихлопних газів, які при цьому розщеплюються по подвійному зв'язку і утворюють осколки молекул і надлишок озону. У результаті тривалої дисоціації нові маси діоксиду азоту розщеплюються і дають додаткову кількість озону. Починається циклічна реакція, результатом якої стає поступове нагромадження озону. Цей процес у нічний час переривається. У свою чергу озон вступає в реакцію з олефінами. В атмосфері накопичуються різні перекиси, які в сумі і утворюють характерні для фотохімічного туману оксиданти. Останні стають джерелом так званих вільних радикалів, що відрізняються особливою реактивною здатністю. Такі смоги - нерідке явище над Лондоном, Парижем, Лос-Анджелесом, Нью-Йорком і іншими містами Європи й Америки. За своїм фізіологічному впливом на організм людини вони вкрай небезпечні для дихальної і кровоносної систем і часто бувають причиною передчасної смерті міських жителів з ослабленим здоров'ям.
Контроль за викидами в атмосферу забруднюючих речовин (ГДК)
ГДК (гранично допустимі концентрації) - такі концентрації, які на людину і її потомство не мають прямого або непрямого впливу, не погіршують його працездатності, самопочуття, а також санітарно-побутових умов життя людей. Узагальнення всієї інформації з ГДК, одержуваної усіма відомствами, відбувається в ГГО - Головній геофізичній обсерваторії. Щоб за результатами спостережень визначити забруднення повітря, виміряні значення концентрацій зіставляють з максимальної разової гранично допустимою концентрацією і встановлюють число випадків, коли були перевищені ГДК, а також у скільки разів найбільше значення було вище ГДК. Середнє значення концентрації за місяць або за рік порівнюється з ГДК тривалої дії - среднеустойчівой ГДК. Забруднення повітря декількома речовинами оцінюється за допомогою комплексного показника - індексу забруднення атмосфери (ІЗА). Для цього нормовані на відповідні значення ГДК і середні концентрації різних речовин за допомогою нескладних розрахунків приводять до величини концентрацій сірчистого ангідриду, а потім підсумовують. Максимальні разові концентрації основних забруднюючих речовин були найбільшими в Норильську (оксиди азоту та сірки), Бішкеку (пил), Омську (чадний газ). Ступінь забруднення повітря основними забруднюючими речовинами знаходиться в прямій залежності від промислового розвитку міста. Найбільші максимальні концентрації характерні для міст із чисельністю населення понад 500 тис. жителів. Забруднення повітря специфічними речовинами залежить від виду промисловості, розвинутої у місті. Якщо у великому місті розміщені підприємства декількох галузей промисловості, то формується дуже високий рівень забруднення повітря, однак проблема зниження викидів багатьох специфічних речовин дотепер залишається невирішеною.
ХІМІЧНЕ ЗАБРУДНЕННЯ ПРИРОДНИХ ВОД
Усяка водойма або водне джерело співвіднесений з навколишньою його зовнішнім середовищем. На нього впливають умови формування поверхневого або підземного водного стоку, різноманітні природні явища, індустрія, промислове і комунальне будівництво, транспорт, господарська і побутова діяльність людини. Результатом цих впливів стає привнесення у водне середовище нових, невластивих їй речовин - забруднювачів, що погіршують якість води. Зазвичай виділяють хімічне, фізичне і біологічне забруднення. Хімічне забруднення являє собою зміну природних хімічних властивостей води за рахунок збільшення вмісту в ній шкідливих домішок як неорганічної (мінеральні солі, кислоти, луги, глинисті частки), так і органічної природи (нафта й нафтопродукти, органічні залишки, поверхнево-активні речовини, пестициди) .
Неорганічне забруднення
Основними неорганічними (мінеральними) забруднювачами прісних і морських вод стали різноманітні хімічні сполуки, токсичні для мешканців водного середовища. Це сполуки миш'яку, свинцю, кадмію, ртуті, хрому, міді, фтору. Більшість з них опиняється у воді внаслідок людської діяльності. Важкі метали вбираються фітопланктоном, а потім передаються по харчовому ланцюзі більше високоорганізованим організмам.
До небезпечних забруднювачів водного середовища можна віднести неорганічні кислоти і підстави, що зумовлюють широкий діапазон рН промислових стоків (1,0-11,0) і здатних змінювати рн водного середовища до значень 5,0 або вище 8,0, тоді як риба в прісній і морській воді може існувати тільки в інтервалі рН 5,0-8,5. До основних джерел забруднення гідросфери мінеральними речовинами й біогенними елементами варто віднести підприємства харчової промисловості і сільське господарство. З зрошуваних земель щорічно вимивається близько 6 млн. т солей. Відходи, що містять ртуть, свинець, мідь, зібрані в окремих районах у берегів, однак деяка їхня частина виноситься далеко за межі територіальних вод. Забруднення ртуттю істотно знижує первинну продукцію морських екосистем, стримуючи розвиток фітопланктону. Відходи, що містять ртуть, звичайно зосереджуються в донних відкладеннях заток або естуаріях рік. Подальша її міграція супроводжується нагромадженням метилової ртуті і її включенням у трофічні ланцюги водних організмів.
Органічне забруднення
Серед потрапляють в океан із суши розчинних речовин велике значення для мешканців водного середовища мають не тільки мінеральні, біогенні елементи, але й органічні залишки. Винесення в океан органічної речовини оцінюється в 300-380 млн т / рік. Стічні води, які містять суспензії органічного походження або розчинена органічна речовина, згубно впливають на стан водойм. Осідаючи, суспензії заливають дно й затримують розвиток або повністю припиняють життєдіяльність мікроорганізмів, що беруть участь у процесі самоочищення вод. При гнитті даних опадів можуть утворюватися шкідливі сполуки й отруйні речовини, такі як сірководень, які призводять до забруднення всієї води в річці. Наявність суспензій утрудняє також проникнення світла в глиб води і сповільнює процес фотосинтезу. Одним з основних санітарних вимог, що пред'являються до якості води, є вміст у ній необхідної кількості кисню. Шкідлива дія надають всі речовини, які так чи інакше сприяють зниженню вмісту кисню у воді. Поверхнево-активні речовини - жири, масла, мастильні матеріали - утворять на поверхні води плівку, яка перешкоджає газообміну між водою й атмосферою, що знижує ступінь насиченості води киснем. Значний обсяг органічних речовин, більшість з яких не властива природним водам, скидається в ріки разом із промисловими і побутовими стоками. Зростаюче забруднення водойм і водостоків відзначається у всіх промислових країнах.
У зв'язку зі швидкими темпами урбанізації й трохи уповільненим будівництвом очисних споруд або їх незадовільною експлуатацією водні басейни й грунт забруднюються побутовими відходами. Особливо відчутне забруднення у водоймах з уповільненою течією або непроточних (водосховища, озера). Розкладаючись у водному середовищі, органічні відходи можуть стати середовищем для патогенних організмів. Вода, забруднена органічними відходами, стає практично непридатною для пиття й інших потреб. Побутові відходи небезпечні не тільки тим, що є джерелом деяких хвороб людини (черевний тиф, дизентерія, холера), але і тим, що вимагають для свого розкладання багато кисню. Якщо побутові стічні води надходять у водойму в дуже великих кількостях, то зміст розчинного кисню може знизитися нижче рівня, необхідного для життя морських і прісноводних організмів.
ЗАБРУДНЕННЯ СВІТОВОГО ОКЕАНУ
Нафта і нафтопродукти
Нафта являє собою в'язку маслянисту рідину темно-коричневого кольору і володіє слабкої флуоресценцією. Нафта складається переважно з насичених аліфатичних і гідроароматичних вуглеводнів. Основні компоненти нафти - вуглеводні (до 98%) - підрозділяються на 4 класи.
1. Парафіни (алкени) (до 90% від загального складу) - стійкі речовини, молекули яких виражені прямою й розгалуженим ланцюгом атомів вуглецю. Легкі парафіни мають максимальну летючість і розчинність у воді.
2. Ціклопарафіни (30-60% від загального складу) - насичені циклічні сполуки з 5-6 атомами вуглецю в кільці. Крім циклопентану й циклогексану в нафті зустрічаються біциклічні і поліциклічні сполуки цієї групи. Ці сполуки дуже стійкі й погано піддаються біоразложенію.
3. Ароматичні вуглеводні (20-40% від загального складу) - ненасичені циклічні сполуки ряду бензолу, що містять у кільці на 6 атомів водню менше, ніж ціклопарафіни. У нафті присутні летучі сполуки з молеку лой у вигляді одинарного кільця (бензол, толуол, ксилол), потім біциклічні (нафталін), напівциклічні (пірен).
4. Олефіни (алкени) (до 10% від загального складу) - ненасичені нециклічні сполуки з одним або двома атомами водню у кожного атома вуглецю в молекулі, що має пряму або розгалужений ланцюг.
Нафта і нафтопродукти є найбільш поширеними забруднюючими речовинами у Світовому океані. До початку 80-х років в океан щорічно надходило близько 6 млн. т нафти, що становило 0,23% світового видобутку. Найбільші втрати нафти пов'язані з її транспортуванням з районів видобутку. Аварійні ситуації, злив за борт танкерами промивних і баластових вод - усе це стає причиною наявності постійних полів забруднення на трасах морських шляхів. У період за 1962-79 роки в результаті аварій у морське середовище надійшло близько 2 млн. т нафти. За останні роки пробурено близько 2000 свердловин у Світовому океані, з них тільки в Північному морі 1000 і 350 промислових свердловин обладнано. З-за незначних витоків щорічно губиться 0,1 млн. т нафти. Великі маси нафти надходять у моря по ріках, з побутовими й зливовими стоками. Обсяг забруднень із цього джерела складає 2,0 млн. т / рік. Зі стоками промисловості щорічно потрапляє 0,5 млн. т нафти. Потрапляючи в морське середовище, нафта спочатку розтікається у відеоплівки, утворюючи шари різної потужності. За кольором плівки можна визначити її товщину.
Нафтова плівка видозмінює сполуку спектра й інтенсивність проникнення у воду світла. Пропущення світла тонкими плівками сирої нафти складає 1-10% (280 нм), 60-70% (400 нм). Плівка товщиною 30-40 мкм повністю поглинає інфрачервоне випромінювання. Змішуючись із водою, нафта формує емульсію двох типів: пряму - «нафта у воді» і зворотну - "вода в нафті". Прямі емульсії, складені з крапельок нафти діаметром до 0,5 мкм, менш стійкі й характерні для нафти, яка містить поверхнево-активні речовини. При видаленні летучих фракцій нафта утворює в'язкі зворотні емульсії, які можуть залишатися на поверхні, переноситися плином, викидатися на берег і осідати на дно.