Химические загрязнения окружающей среды

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Источники химических загрязнений

2. Классификация загрязнений

3. Геологический перенос химических загрязнений

3.1 Атмосферный перенос

3.2 Перенос водой

4. Биотический перенос

5. Методы контроля химических загрязнений

Список литературы



Введение

Окружающая среда - совокупность объектов окружающего человека мира, оказывающих существенное влияние на обеспечение его жизнедеятельности и удовлетворение его разнообразных (биологических, культурных, экономических, личностных, социальных, коммуникационных и др.) потребностей.

Человек - неотъемлемая часть природы, и, одновременно, он - существо глубоко социальное. С развитием науки и техники возрастают потребности человечества и его влияние на окружающий мир. Зачастую общество вовремя не замечает и не предотвращает разрушительное воздействие, которое оно оказывает на природу. Выбрасывая в окружающую среду миллионы тонн загрязняющих веществ различного происхождения, мы наносим огромный ущерб природным экосистемам, который далеко не всегда оказывается восполнимым.



1. Источники химических загрязнений

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.

Источниками загрязнения окружающей среды, диоксинами, являются побочные продукты целлюлозно-бумажной промышленности, отходы металлургической промышленности, выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания.

Кроме того, тяжелые металлы и особо опасные загрязнители - хлордиоксины, которые образуются из хлорпроизводных ароматических углеводородов, используемых при производстве гербицидов. 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.

Основные типы загрязнений приведены в таблице 1:

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)

Загрязнению подвергаются все три среды природы: атмосфера (воздушная среда), гидросфера (водная среда) и литосфера (твердая поверхность) Земли.

Источники загрязнений для каждой среды приведены в таблице 2:

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

Одним из главных источников загрязнений стала химическая промышленность, для нее характерны выбросы, наиболее опасные для природной среды, человека, животных и растений. Термин «опасные отходы» применяют к отходам любого рода, 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.



Рисунок 1 - Загрязнение окружающей среды опасными отходами.

К загрязнениям регионального масштаба относятся многие отходы промышленных предприятий и транспорта.

Другим основным загрязнителем окружающей среды является сельскохозяйственное производство. В круговорот 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.

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. Природные воды могут загрязняться пестицидами и диоксинами, а также нефтью.

К наиболее опасным загрязнителям среди металлов 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.



2. Классификация загрязнений

загрязнение окружающий металл химический

1. Биологическое загрязнение (случайное или благодаря деятельности человека).

2. Механическое загрязнение (засорение среды агентами, оказывающими лишь механическое воздействие без физико-химических последствий).

3. Химическое загрязнение (изменение естественных химических свойств среды).

4.Физическое загрязнение, которое подразделяется на:

а) тепловое (связанное с промышленными выбросами нагретого воздуха, газов воды);

б) световое (воздействие искусственных источников освещения, приводящее к аномалиям в жизни растений и животных);

в) шумовое (превышение интенсивности и уровня шума выше природного);

г) электромагнитное (в результате изменения электромагнитных свойств среды - линии электропередач, радио и телевидение, некоторые промышленные установки) может привести к глобальным и местных геофизическим аномалиям и изменению в тонких биологических структурах;

д) радиоактивное (превышение естественного уровня содержания радиоактивных веществ

5. Микробиологическое загрязнение (появление большого количества микроорганизмов, связанное с их размножением на антропогенных субстратах и средах, измененных в ходе деятельности человека.

С экологических позиций загрязнение представляет собой комплекс помех в экосистемах, воздействующий на потоки энергии и информации в пищевых цепях. Следовательно, рассматривая процесс загрязнения в широком смысле, с позиции теории помех, загрязнение можно классифицировать следующим образом:

1) ингредиентное загрязнение - совокупность веществ, количественно или качественно чуждых биогеоценозам (могут быть минеральными - отходы, отвалы и органическими - бытовые стоки, ядохимикаты, отходы пищевой промышленности и т.д.);

2) параметрическое загрязнение - изменение качественных параметров окружающей среды (шумовое, световое, тепловое, радиационное, электромагнитное);

3) биоценотическое загрязнение - воздействие на состав и структуру популяций живых организмов (нерегулируемый отлов, пере промысел, нарушение баланса популяций);

4) стациально-деструктивное загрязнение - изменение ландшафтов и экологических систем в процессе природопользования (эрозия почв, осушение земель, вырубка лесов и т.д.).



3. Геологический перенос химических загрязнений

3.1 Атмосферный перенос

Атмосфера является самым маленьким из геологических резервуаров на Земле. Общий состав атмосферы одинаков по всей планете в результате высокой степени перемешивания слоев воздуха в ее пределах. В горизонтальном направлении перемешивание осуществляется благодаря вращению Земли. Вертикальное перемешивание в основном является результатом нагревания поверхности планеты приходящим солнечным излучением. Нижняя часть атмосферы - тропосфера - хорошо перемешана из-за конвекции. Наиболее наглядно явление конвекции представляют грозы. От нагретой поверхности поднимаются потоки теплого воздуха, так как он легче холодного, и прогревают тропосферу.

Рисунок 2 - Строение и состав атмосферы.

Известно, что атмосфера состоит прежде всего из азота(N2) и кислорода (О2) и небольшого процента аргона (Ar). Концентрация паров воды сильно варьируется и зависит от температуры. Гораздо меньшую концентрацию имеет диоксид углерода (СО2). Концентрация большинства газов остается постоянный.

Таблица 3 - Газовый состав атмосферы.

Атмосферный перенос - распространение загрязняющих веществ от источника загрязнения над поверхностью Земли посредством восходящих потоков воздуха и ветров.

Процессу переноса и рассеяния подвержены все фазовые состояния вещества: газообразные, жидкие (аэрозоли и испарения), твердые (мелкая пыль). Основную роль в глобальном загрязнении биосферы играют два наиболее низко расположенных и наиболее плотных слоя атмосферы -- тропосфера и стратосфера. Именно в них происходит перенос загрязняющих веществ на большие расстояния от густонаселенных и индустриальных районов.

Если в тропосфере примеси быстро распространяются по вертикали, то в стратосфере обмен примесями между слоями происходит очень медленно. Поэтому частицы, попавшие в стратосферу, могут оставаться в ней годами. Так, например, газы антропогенного происхождения могут находиться в тропосфере 2--4 месяца. Однако почти во всех случаях атмосферные примеси не находятся бесконечно долго в атмосфере. Газообразные примеси часто растворяются в воде или поглощаются почвой. Твердые частицы достигают поверхности Земли либо с осадками, либо под действием силы тяжести.

Загрязнение атмосферного воздуха в промышленных городах и городских агломерациях значительно выше, чем на прилегающих территориях. Так высокая концентрация предприятий химической промышленности создает повышенное загрязнение окружающей среды. Вещества, выделяемые в атмосферу (NO, SO2, CO2, CO, C и т.д.), могут вступать в химические реакции друг с другом, образуя высокотоксичные соединения. Часто образуется озон в концентрациях, во много раз превосходящих нормальный его уровень в воздухе у поверхности Земли.

Например, при сжигании органического топлива, могут идти следующие реакции:

Ассоциируясь с морскими аэрозолями и частицами пыли в атмосфере органический углерод, липиды и другие органические вещества, а также биогенные элементы, тяжелые металлы и ксенобиотики, переносятся на большие расстояния. Перенос диоксида серы и выпадение в виде кислотных дождей оказывает локальное отрицательное действие на биологические и химические процессы в приповерхностной экосистеме морских водоемов, особенно полузамкнутых опресненных морей.



2H2SO3- + O2 ? 2H+ + 2SO42-

С выхлопными газами в воздух попадают угарный газ, оксиды азота, углеводороды, свинец и его соединения. Поступление свинца и его соединений в воздух связано с тем, что к дизельному топливу и бензину для снижения детонации и повышения КПД двигателей внутреннего сгорания добавляется тетраэтилсвинец. Известно, что городской воздух содержит свинца в 20 раз больше, чем деревенский, и в 2000 раз больше, чем морской. Оксиды азота, вступая в реакции с газами в атмосферном воздухе, вызывают явление фотохимического смога:

С увеличением концентрации оксидов и диоксидов азота при недостатке кислорода равновесие в таких реакциях поддерживается с помощью ионов ОН-, которые образуются также при сжигании топлива:



Серьезные последствия имеет загрязнение воздуха хлорфторметанами, или фреонами. Широкое использование фреонов в холодильных установках, в производстве аэрозольных баллонов приводит к появлению их на больших высотах, в стратосфере и мезосфере.

Другим видом загрязнения атмосферы в городах является шумовое. Шум стал фактором социального значения. Слабые шумы до 30 дБ (шелест листвы, тихая музыка, шум прибоя) действуют на человека успокаивающе. Шум в 90-120 дБ (от автотранспорта, метро, реактивных самолетов, строительных механизмов и даже музыки в дискотеках) воспринимается как грохот. Такие шумы раздражают, разрушают нервные клетки, приводят к возникновению опасных психических заболеваний.

3.2 Перенос водой

Водная оболочка составляет около 0, 025% массы Земли. Океаны покрывают 70, 8% поверхности планеты и имеют среднюю глубину 3, 96 км.

Вода из океанов, морей, рек и озер постоянно испаряется под действием энергии солнца, конденсируется в атмосфере и в виде осадков возвращается на поверхность суши и океана. Вертикальные потоки испарения и осадков хорошо сбалансированы между собой, как и потоки горизонтального транспорта в атмосфере и поверхностного стока с суши.



Рисунок 3 - Схема круговорота вод.

Перенос веществ в гидросфере осуществляется с помощью пасса - переноса растворённых химических веществ и является функцией диффузий, конвекций, дисперсий, разложения биотических и абиотических реакций.

Перенос между средами идет в направлениях:

а) почва-вода (за счёт адсорбции)

б) вода-воздух (диффузия)

в) воздух-вода (сухое осаждение).



Ионы Na+, К+ и Cl- являются основными для морской воды.

Значительный рост промышленности привел к резкому увеличению объемов технических отходов, сбрасываемых в виде неочищенных или недостаточно очищенных сточных вод в водоемы. В настоящее время загрязнение воды в бассейнах крупных рек практически на всей территории России достигло критических показателей. Так, крупнейшая река Обь с притоками транспортирует ежегодно более 500 млн. кубометров сточных вод. Еще более загрязнена главная водная артерия европейской части России - Волга. Некоторые реки практически превращены в сточные канавы. Выносами рек загрязнены прибрежные воды морей.

По данным Всемирной организации здравоохранения, в речных водах содержатся тысячи органических веществ.

Источники загрязнения водоемов. Основными источниками загрязнения водоемов являются:

1) атмосферные осадки, содержащие загрязняющие вещества промышленного происхождения, которые вымываются из атмосферы;

2) городские сточные воды (бытовые, канализационные стоки, содержащие вредные для здоровья синтетические моющие средства и др.);

3) промышленные сточные воды;

4) сельскохозяйственные сточные воды (отходы животноводческих комплексов, смыв с полей удобрений и пестицидов дождями и весенними талыми водами и др.).

Наиболее значимую долю загрязнения водоемов составляют промышленные сточные воды, половина объема которых сбрасывается в водоемы без очистки, а большая часть второй половины - в недостаточно очищенном виде. Поэтому почти все реки загрязнены нефтепродуктами, тяжелыми металлами, органическими и минеральными соединениями. Сельскохозяйственные сточные воды несут в реки и озера огромное количество удобрений и пестицидов. Сброс сточных вод в водоемы сопровождается накоплением загрязняющих веществ в донных осадках в больших концентрациях, что может приводить к резкому повышения уровня загрязнения в паводковых водах и к вторичному загрязнению, связанному с образованием новых (часто более вредных, чем исходные) химических соединений.

Экологически опасны не только токсичные вещества, содержащиеся в сточных водах. Мелкодисперсные волокна, выбрасываемые предприятиями по производству строительных и других материалов, способны забивать дыхательные системы водных организмов и вызывать их гибель.

Большую опасность для экосистем водоемов со стоячей водой представляет накопление в них органики, поступающей с сельскохозяйственными (и особенно животноводческими) стоками, содержащими биогенные элементы, в том числе азот и фосфор. В результате в водоеме развивается процесс эвтрофикации, т.е. повышения биологической продуктивности водных объектов вследствие накопления биогенных элементов, сопровождающейся так называемым цветением воды из-за массового размножения фитопланктона, сине-зеленых водорослей и высших водных растений. В результате вода становится непригодной для жизни.

Однако наиболее опасны загрязнения нефтью и нефтепродуктами. Попадая в реки, они вместе с потоком воды распространяются на тысячи километров в виде нефтяной пленки. Оставаясь на поверхности, пленка препятствует газообмену между жидкостью и атмосферой. В результате этого в толще воды накапливается углекислый газ, что приводит к гибели живых организмов. Кроме того, вместе с водами рек нефтяные загрязнения уносятся в мировой океан, нанося непоправимый ущерб морской экосистеме.



4. Биотический перенос

Химические элементы циркулируют в биосфере по характерным путям. Эти, в большей или меньшей степени, замкнутые пути называются биогеохимическими круговоротами. Движения жизненно необходимых веществ и неорганических соединений называются круговоротами питательных веществ. В биосфере в целом различают два вида круговорота: большой круговорот и малый.

Перемещение вещества в экосистемах происходит по пищевым цепям. Пищевой цепью называется ряд живых организмов, в котором одни организмы поедают предшественника по цепи и в свою очередь оказываются съеденными теми, кто следует за ними. Основные функции пищевой цепи - перенос веществ и энергии в экосистемах. Пищевые цепи перекрещиваются, образуя пищевую сеть (трофическую сеть).

Исходную ступень биотического круговорота занимают зеленые растения (продуценты), которые, потребляя солнечную энергию и вещества неживой природы, производят первичную биомассу:

6СО2 + 6Н2О ? С6Н12О6 + 6О2

В процессе фотосинтеза солнечная энергия аккумулируется в химическую энергию органических соединений (углеводов, белков, жиров), образующихся из минеральных веществ окружающей среды. Несмотря на то, что эффективность фотосинтеза невелика (поверхность листьев зеленых растений способна удерживать лишь 1 % поступающей к ним солнечной энергии), именно фотосинтез удовлетворяет энергетические потребности малого круговорота веществ.

Помимо фотосинтеза существует другая форма синтеза - хемосинтез.

К хемосинтезирующим организмам относятся нитрификаторы, карбоксидобактерии, серобактерии, тионовые железобактерии, водородные бактерии. Они называются так по субстратам окисления, которыми могут быть NH3, NO2, CO, H2S, S, Fe2+, H2. Некоторые виды -- облигатные хемолитоавтотрофы, другие -- факультативные. К последним относятся карбоксидобактерии и водородные бактерии. Хемосинтез характерен для глубоководных гидротермальных источников.

Далее органические вещества зеленых растений становятся источником питания обширного множества живых организмов, занимающих следующую ступень в биогенном преобразовании веществ. Эти организмы объединяются под общим названием "консументы". Среди консументов есть травоядные животные, которые питаются непосредственно растениями, но есть и хищники, живущие за счет веществ, накопленных в тканях травоядных.

Жизнедеятельность продуцентов и консументов охватывает лишь часть биотического круговорота - ту его ветвь, которая характеризуется превращением веществ неживой природы в живое вещество и его различными трансформациями в цепях питания консументов. В полном круговороте процесс накопления органических веществ дополняется механизмом их деструкции, минерализации и возвращения в неживую природу:

С6Н12О6 + 6О2 ? 6СО2 + 6Н2О + Q.

Эту функцию в биосфере выполняют организмы-деструкторы, или биоредуценты. К их числу относятся, прежде всего, бактерии, которые играют основную роль в процессе минерализации органических веществ, животные, питающиеся падалью, и грибы. Благодаря биоредуцентам, органические останки животных и растений перерабатываются в минеральные соли и простейшие неорганические соединения, которые затем снова используются в фотосинтезе растений. Таким образом, круг замыкается.

Степень обращения веществ в биогенном круговороте составляет примерно 98%. Это означает, что циклы преобразований различных химических веществ в круговороте носят почти круговой характер. Выпадающие из круговорота 2% веществ приводят к постепенному концентрированию или, наоборот, рассеянию тех либо иных химических элементов.

Биотический перенос загрязнения - этот вид переноса загрязнения связан с движением пищи по трофическим цепям в экосистемах. Загрязняющие вещества, присутствующие в пище, не усваиваются организмами согласно принципу Линдемана, а накапливаются в них, что приводит к аккумуляции загрязнения в организмах, располагающихся на верхних трофических уровнях экосистем Первый уровень, которой представлен фитопланктоном в морской воде, загрязненной пестицидами, смываемыми с полей и доставляемыми речной водой в прибрежные моря. Второй - зоопланктоном, который питается фитопланктоном. И так далее по цепи. Эта трофическая цепь демонстрирует возможность аккумуляции пестицидов в рыбе и птицах, находящихся соответственно на 4-м и 5-м трофических уровнях.

Другим примером биотического переноса может служить накопление радиоактивного цезия-137 в мясе млекопитающих по трофической цепи:

ЛИШАЙНИК - ОЛЕНЬ - ЧЕЛОВЕК.

Биотический перенос, как отмечено выше, сопровождается накоплением загрязнения в организмах на верхних трофических уровнях. Для иллюстрации в таблице 2 приведены экспериментальные данные о коэффициентах накопления некоторых радиоактивных элементов в организмах, обитающих в морской воде.



Таблица 4 - Газовый состав атмосферы.

При этом, чем длиннее трофическая цепь, тем меньшие коэффициенты накопления регистрируются, так как при миграции химических веществ по цепям питания они подвергаются процессам деструкции и трансформации.

Стойкие отходы - не разлагающиеся, не разрушаются или разлагаются слишком медленно. Для них не существует природных процессов, которые бы их разлагали с такой же скоростью, с какой они поступают в природную среду. Это различные вещества и яды (консервные банки и т.д.). Такие загрязнители накапливаются и биологически усиливаются по пищевым цепям, соединяясь с другими веществами. Эти вещества могут образовывать ещё более токсичные (например, метил-ртуть).

Способы борьбы:

1. Изъятие из экосистемы.

2. Прекратить производство таких веществ.

3. Запретить выброс.

4. Контролировать, чтобы не допустить токсичного уровня.

Нестойкие загрязнения - загрязнения разрушаются биологическими процессами и различными физико-химическими превращениями.

Биогеохимический круговорот.

1) Круговорот фосфора.

Фосфаты потребляются растениями и используются для синтеза органических веществ. При разложении бактериями мёртвой органики фосфаты возвращаются в почву и снова используются растениями, часть уносится в море и используется фитопланктоном даже по пищевым цепям. Часть фосфора может вернуться на сушу.

Вовлечение в сферу хозяйственной деятельности в возрастающем количестве соединений фосфора приводит к фосфатизации суши на территориях индустриально развитых стран, и общему увеличению содержания соединений фосфора в окружающей среде. Известно, например, что в 1 л биологически чистых вод содержатся лишь сотые и тысячные доли миллиграмма фосфора, а если его свыше 10 мг/л, бурно развивается фитопланктон, происходит эвтрофикация водоемов. Массовое развитие водорослей вызывает "цветение" воды, водоемы превращаются в зловонные болота, что означает уничтожение биогеоценозов и является шагом к разрушению фундамента биосферы.

2) Круговорот азота.

Наибольшая часть азота сосредоточена в атмосфере, основную массу которой и составляет свободный азот. Однако свободный азот в атмосфере могут использовать немногие, например, бактерии и сине-зеленые водоросли. Также в нитраты и нитриты азот превращает грозовые разряды. Нитраты и нитриты циркулируют в биосферу.

Хозяйственная деятельность приводит и к нарушению баланса в азотном цикле природного круговорота веществ в сторону увеличения содержания азота в атмосфере. Источниками поступления азота в форме аммиака, оксидов или молекулярного азота являются, прежде всего, процессы сжигания ископаемого топлива. Всевозрастающий "вклад" вносит и сельское хозяйство. В то же время уничтожение лесов, замена бобовых культур злаками, сокращение площади свободной земной поверхности, не занятой городами, дорогами и т. п., вызывают уменьшение биогенной фиксации азота в общем круговороте. В результате всех этих процессов и происходит деформация природного круговорота азота.

3) Круговорот кислорода.

Кислород - наиболее активный газ. В пределах биосферы происходит быстрый обмен кислорода среды с живыми организмами или их остатками после гибели.

В составе земной атмосферы кислород занимает второе место после азота. Господствующей формой нахождения кислорода в атмосфере является молекула О2. Круговорот кислорода в биосфере весьма сложен, поскольку он вступает во множество химических соединений минерального и органического миров.

Свободный кислород современной земной атмосферы является одним из продуктов процесса фотосинтеза зеленых растений, и его общее количество отражает баланс между продуцированием кислорода и процессами окисления и гниения различных веществ. В истории биосферы Земли наступило такое время, когда количество свободного кислорода достигло определенного уровня и оказалось сбалансированным таким образом, что количество выделяемого кислорода стало равным количеству поглощаемого кислорода.

Высказываются серьезные опасения по поводу возможности снижения концентрации кислорода и озона в атмосфере. Причиной "кислородного голодания" может стать увеличение расхода кислорода при сжигании топлива и кислорода, идущего на окисление соединений серы, азота, углеводородов и других веществ антропогенного происхождения. По ориентировочным расчетам ежегодный дополнительный расход кислорода, вызванный хозяйственной деятельностью, составляет не менее 10% от его биогенного образования.

4)Круговорот серы.

Сера является важным составным элементом живого вещества. Большая часть ее в живых организмах находится в виде органических соединений. Кроме того, сера входит в состав некоторых биологически активных веществ: витаминов, а также ряда веществ, выступающих в качестве катализаторов окислительно-восстановительных процессов в организме и активизирующих некоторые ферменты.

Сера представляет собой исключительно активный химический элемент биосферы и мигрирует в разных валентных состояниях в зависимости от окислительно-восстановительных условий среды. Среднее содержание серы в земной коре оценивается в 0, 047 %. В природе этот элемент образует свыше 420 минералов.

В изверженных породах сера находится преимущественно в виде сульфидных минералов: пирита FeS2, пирронита Fe7S8, халькопирита FeCuS2, в осадочных породах содержится в глинах в виде гипсов CaSO4З2H2O, в ископаемых углях - в виде примесей серного колчедана и реже в виде сульфатов. Сера в почве находится преимущественно в форме сульфатов; в нефти встречаются ее органические соединения.

В связи с окислением сульфидных минералов в процессе выветривания сера в виде сульфат иона переносится природными водами в Мировой океан, где SO42- занимает второе место по распространению после Cl-. Сера поглощается морскими организмами, которые богаче ее неорганическими соединениями, чем пресноводные и наземные.

5)Круговорот углерода.

Основным источником углерода для наращивания биомассы организмами-продуцентами является углекислый газ, находящийся в атмосфере либо в растворенном состоянии в воде. Захватываемый растениями, он вследствие фотосинтеза превращается в глюкозу, а в последующих процессах биосинтеза в протеины, липиды и т. д. Благодаря этим веществам существуют многочисленные консументы, в организме которых синтезируются разнообразные органические соединения.

Поскольку все живые организмы дышат, то часть углерода в виде СО2 еще в процессе дыхания возвращается в атмосферу. В дальнейшем, после смерти организмов, при минерализации органических веществ происходит полный возврат СО2 в окружающую природную среду и цикл таким образом замыкается. В некоторых условиях круговорот углерода замедляется. Это имеет место, например, при накапливании мертвых растительных и животных остатков в виде гумуса в почве либо в виде торфа в торфяных болотах. В масштабах геологического времени результатом такого замедления круговорота углерода выступает образование залежей каменного угля и нефти, а в водной среде - известняков и кораллов.

Особую функцию выполняет Мировой океан, который играет роль своего рода резервуара, обеспечивающего поглощение и хранение избыточной углекислоты. С повышением концентрации СО2 в атмосфере возрастает содержание углекислоты в морской воде, что приводит к образованию бикарбонатов кальция. Разложение бикарбонатов сопровождается выпадением в осадок карбонатов и выделением части диоксида углерода, который может возвращаться в атмосферу:

Са(НСОз)2 ? СаСОз ? +Н2О+СО2

Хозяйственная деятельность человека приводит, прежде всего, к повышению интенсивности возвращения в круговорот запасов углерода, находящегося в природных залежах, следовательно, временно выключенных из круговорота. Одним из основных путей извлечения углерода из таких его биологических тупиков является сжигание ископаемого топлива. Этот вид хозяйственной деятельности служит источником поступления в атмосферу колоссальной массы СО и СО2. Все более значительные масштабы приобретает и "вклад", вносимый металлургией и химической промышленностью, производством строительных материалов (обжиг извести, получение цемента и т. д.). Возрос объем поступления СО2 в окружающую природную среду, обусловленный выпадением с атмосферными осадками на карбонатные почвы и известняковые скалы больших количеств разбавленных растворов серной, азотной, соляной кислот. Масса таких растворов, выпадающих в виде кислотных дождей, может достигать миллиарда тонн в год. Увеличению поступления СО2 в атмосферу способствуют также сельскохозяйственные мероприятия по известкованию кислых почв.

Суммарный "вклад" всех антропогенных источников поступления СО2 в атмосферу оценить довольно сложно. Ученые предполагают, что ежегодное поступление диоксида углерода в результате человеческой деятельности в 100-150 раз превышает поступление его вследствие естественных геологических процессов и составляет до 10% ежегодного биогенного притока СО2 в атмосферу. Это свидетельствует об уже имеющемся нарушении круговорота углерода в биосфере.

4)Радиоактивность.

Источники радиоактивных загрязнений ?-, ?- и ?- излучение. Не существует никаких способов биологического разрушения или другого механизма, позволяющего вывести радиоактивность из среды. Основная опасность - вещества с большим периодом полураспада, они накапливаются в пищевых цепях.



5. Методы контроля химических загрязнений

Современные методы контроля химических веществ, загрязняющих окружающая среду - это по сути физико-химические методы. Подчас их объединяют терминам "инструментальные методы анализа". Данная тема огромная, потому мы рассмотрим только наиболее важные с физико-химических методов, оптимально сочетающие в себе целую шеренгу качеств: высокую точность и воспроизводимость итогов анализа, высокую чувствительность и, несмотря на эти твердые требования, доступность аппаратуры и возможность скорого усвоения ее.

В основу метода газовой хроматографии положенный следующий принцип: анализ смеси веществ в результате распределения компонентов промеж несмывающимися фазами, одна с каких подвижная - инертный газ (азот, гелий и пр.), другая - неподвижная (высококипящая жидкость или твердая фаза).

Этот метод имеет два варианта: газоадсорбционная и газожидкостная хроматография.

Раздел компонентов смеси отбывается в хроматографической колонке. Хроматографические колонки: набивные (продолжительность -1-3м, диаметр-около 4мм, материал-стекло сталь и пр.) и капиллярные (продолжительность - к 50м, материал-стекло, кварц).

Выбор неподвижной фазы (Нф). Эффективность колонки(способность разделять сложные смеси на отдельные компоненты) зависит от размера частиц, на какие нанесенная жидкая фаза. Она возрастает при использовании однообразных частиц малого размера. Для стандартных набивных колонок оптимальный размер частиц 0, 12-0, 17 мм. Необходимо учитывать их близость к анализируемых соединений. Для анализа полярных компонентов употребляют полярные фазы, для анализа неполярных компонентов - менее полярные или целиком неполярные.

Неполярные фазы для газоадсорбционной хроматографии силикагель, оксид алюминия, цеолиты, полимерные сорбенты (например, полисорб, поропак и пр.).

Наиболее употребительные неподвижные жидкие фазы для газожидкостной хроматографии карбовакс, силиконовые эластомеры, апиезоны, твердый носитель - хроматов и пр.

Подвижные фазы азот, гелий, аргон, пары воды.

Детекторы.

История развития газовой хроматографии - это история появления и развития детекторов для хроматографии. Употребятся несколько типов детекторов.

1. Детектор теплопроводности (ДТП) или катарометр. Принцип его действия, основанный на различия теплопроводностей анализируемого вещества и газа-носителя.

2. В детекторы ионизационо-пламенным (ПИД или ДИП) используется зависимость электропроводности пространства промеж электродами от числа помещенных в ем ионизированных частиц, которые образуются в водородном пламени под действием термических и окислительных процессов при попадании в его молекул анализируемого вещества. Исходящим сигналам детектора является значимость силы тока, протекающего промеж электродами под действием приложенного к их напряжения.



Список литературы

1.Андруз Дж., Бримблекумб П., Джикелз Т., Лисс П. - Введение в химию окружающей среды. Пер. с англ. - М.: Мир, 1999. - 271с., ил.

2.Ф. Корте, М Бахадир, В. Клайн, Я. - Экологическая химия: Пер. с нем./Под ред. Ф. Корте. - М.: Мир, 1997. - 396с., ил.

Размещено на Allbest.ru