Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Лекция 2. Концепции и критерии изучения природных сред

Исследование качества различных природных сред имеет практическое значение для правовых и управленческих решений по вопросам защиты окружающей среды и здоровья населения. Существующее в настоящее время законодательство по вопросам окружающей среды относительно строго придерживается этого принципа; аналогичны требования и в законодательстве, касающемся применения химических продуктов в окружающей среде. Они предусматривают, что планируемые мероприятия, связанные с окружающей средой, не только должны себя оправдывать, но и должны быть изложены в доступной и юридически безупречной форме по различным направлениям охраны природы: ведь, например, газообразные вещества могут оказаться основными источниками загрязнения воздуха; сбросы в воду особенно существенны при накоплении вредных веществ иих микробиологическом разложении; для веществ, содержащихся в продуктах питания, прежде всего определяют степеньих опасности для здоровья человека.

Атмосфера. Состав пыли и аэрозолей. Исключая асбест (переработка асбеста) и частицы солей свинца (автотранспорт), а также пылевые выделения специфических производственных процессов, пыль в атмосфере может иметь любой состав от чистого кварца до смеси только органических соединений. Частицы более 10 мкм быстро оседают, от 5 до 0,1 мкм образуют устойчивые суспензии, а частицы менее 1 мкм ведут себя подобно газам. Даже если не принимать во внимание адсорбционную емкость твердых частиц, они присоединяют органические вещества, поскольку в отличие от органических газов имеют тенденцию к агрегированию.

Эмиссия (выделение) – иммиссия (накопление). Все имеющиеся на земле органические и неорганические вещества могут поступать в атмосферу в виде пыли, дыма, аэрозолей и газов. Так называемыми вредными основными веществами считаются диоксид серы, оксиды азота (окислители), угарный газ (моноксид углерода) СО, углеводороды и пыль. Основными их называют потому, что они поступают в атмосферу в очень больших количествах. Определениеих как вредных веществ оправданно, так как они в локальных или региональных масштабах обнаруживаются в воздухе в таких концентрациях, которые приводят к вредным воздействиям на организм человека как в острой опосредованной форме, так и в процессе непосредственного воздействия. Непосредственное воздействие связанное с психической или физической нагрузкой на организм человека, опосредованный (материальный или психологический) – через вредное воздействие, наносимое живой или неживой природе.

Эмиссия в атмосферу – это поступление в нее газов, аэрозолей и пылевидных веществ, обусловливающее ее активное загрязнение. Иммиссия это накопление этих вредных веществ послеихпоступления из источника эмиссии, которое приводит к установлению определенной устойчивой концентрации их в воздухе. Антропогенная эмиссия вредных веществ в воздух, как правило, происходит локально, так что вследствие быстрого перемешивания в атмосфере и малой длительности выбросов вредных веществ вредные иммиссионные концентрации наблюдаются в основном вблизи источника эмиссии. Для антропогенных химических веществ, находящихся в атмосфере, отношение газообразных и связанных в аэрозоли форм колеблется в пределах от 0 до 100%. Нафталин и бифенил, например, полностью находятся в газообразном состоянии; перилен и коронен количественно связаны в аэрозоли, а флуорантен и пирен содержатся в обеих формах примерно поровну.

Естественное значение рН дождя вследствие наличия в атмосфере углекислого газа равно 5,6. Дожди с меньшим значением рН называют кислотными дождями. Понижение рН связано с появлением в атмосфере SO2 и NOх. Из всего количества кислот, выпавших с дождями над территорией Центральной Европы, в среднем 2/3 приходится на серную кислоту, а 1/3 – на азотную. Это соотношение может, однако, несколько изменяться в зависимости от конкретного места или региона. Кислотные дожди являются причиной снижения рН воды некоторых скандинавских озер и повреждения зданий и памятников искусства. Наряду с другими причинами кислотные дожди считаются причиной наблюдающегося в последнее время ухудшения состояния лесов в Центральной Европе.

Другим долговременным глобальным следствием антропогенных эмиссий в атмосферу является уменьшение озонового слоя стратосферы. Озоновый слой выполняет очень важную функцию фильтра УФ-излучения и является действенной защитой биосферы от воздействия этого излучения. Предпосылкой того вреда, который химические вещества могут нанести озоновому слою, является, во-первых,их устойчивость, которой оказывается достаточно для того, чтобы они не успевали разрушиться в тропосфере, а достигали стратосферы; во-вторых, их способность вступать в реакции, в которых «потребляется» озон. Наряду с антропогенными хлорированными или фторированными углеводородами такие свойства могут проявлять и некоторые вещества природного происхождения. К таким веществам относятся не только многочисленные природные углеводороды, но и образующийся в результате деятельности бактерий-денитрификаторов и выделяющийся из почвы N2O.

Гигиенические критерии чистоты воздуха. Критерии чистоты воздуха и стандарты качества воздуха имеют некоторые различия в разных странах для промышленных объектов, жилых районов и зон отдыха. По мере накопления новых знаний они постепенно совершенствуются. В этом разделе обсуждаются только те аспекты проблемы, которые имеют отношение к экологической химии. Установление норм качества воздуха (максимальные иммиссионные концентрации (МИК), предельные значения эмиссии) базируются на гигиенических нормах. Кроме того, они учитывают реализуемость контроля за эмиссией и в случае необходимости при превышении допустимых норм – идентификацию источника эмиссии с помощью имеющихся технических и экономических возможностей в плане обеспечения измерительными средствами.

Предельно допустимые концентрации в воздухе рабочей зоны (ПДК-врз) – это максимальная концентрация в воздухе рабочей зоны, при которой возможен длительный контакт с соответствующим химическим веществом. При установлении ПДК-врз учитывают безопасные условия для работающего.

Химия низкомолекулярных соединений в атмосфере. Химические реакции антропогенных неорганических и низкомолекулярных органических веществ в атмосфере хорошо известны; кинетика этих реакций достаточно хорошо изучена. Однако фактические скорости реакции в атмосфере и значение этой реакции для поведения соответствующего соединения еще требуют дальнейших исследований.

Примерами могут служить окисление H2S и SO2 озоном, а также окисление SO2 до SO3 (фотохимическое) с последующим образованием аэрозоля серной кислоты; имеют место также и более сложные последовательные реакции и цикличные процессы, катализируемые активными металлсодержащими аэрозолями, как, например, атмосферный фотолитический цикл оксидов азота, а также реакции с озоном и углеводородами в загрязненной тропосфере. В этом цикле образуются фотохимические окислители, в основном озон и пероксиацилнитрат (ПАН), а также другие продукты окисления, в частности реакционноспособные углеводороды, такие как ацетальдегид и акролеин. Образование окислителей зависит от концентрации NO2 и интенсивности солнечного излучения (лос-анджелесский смог). Концентрация ПАН обычно достигает значений
0,1 млн–1. Механизмы разложения большинства углеводородов окончательно еще не выяснены. Предполагается ступенчатое окисление (фотоокисление) атомарным кислородом, озоном.

Гидросфера. Если исходить из того, что в обозримом будущем обессоливание морской воды по экономическим причинам не будет иметь глобального значения, то во всем мире запасы пресной воды, как питьевой, так и технической, потенциально составляют лишь 0,6291% всей гидросферы, 0,62% составляют грунтовые воды, из которых половина находится на глубине более 800 м и практически недоступна для использования. Поэтому может быть использовано максимум 0,3% гидросферы (13000 км3 в атмосфере и 67000 км3 в почвах считают недоступными для использования).

Химический состав внутренних вод, на которые оказывает воздействие человек, зависит от осадков, температуры, типа почвы и минерального состава пород дна водоемов, морфологии, флоры и фауны, а также от длительности воздействия этих факторов.

Локальные загрязнения воды. Локальные загрязнения вод, включая прибрежные воды океана, изучают, используя те же подходы, что и при изучении загрязнения атмосферы. Однако имеются и свои особенности, которые состоят в ограниченной доступности воды на поверхности земли, менее эффективных механизмах распространения прямых загрязнений, необходимости технологической подготовки воды для разных видов использования (питьевой воды, воды для котлов электростанций), а также расходовании растворенного в воде кислорода, т.е. снижении концентрации кислорода по сравнению с естественными условиями.

Загрязнение сточных вод реагирующими с кислородом органическими соединениями составляло на конец 1960-х гг. 54 г БПК (биологическое потребление кислорода) на одного жителя в сутки из бытовых стоков и свыше 100 г БПК на жителя в сутки из промышленных стоков.

Под эвтрофикацией вод понимают старение водоемов из-за избытка питательных веществ, вызванного смыванием с полей органических веществ, азот- и фосфорсодержащих удобрений илиихпоступлением из сточных вод.

В результате избытка питательных веществ усиливается рост сине-зеленых водорослей. Растворенного в воде кислорода или полученного в результате обмена с атмосферой оказывается недостаточно дляих аэробного разложения, вследствие чего создаются (прежде всего, на дне водоемов) анаэробные (восстановительные) условия. В этом случае происходит частичное разложение биологического материала (образование гниющего ила). Такая эвтрофикация в высшей степени нежелательна для человека, так как вода водоемов теряет потребительские качества, водоемы обедняются биологически, а, в конечном счете, заболачиваются и «умирают». Значительное ускорение этого процесса происходит при повышении температуры воды (снижение растворимости кислорода, ускорение биологических процессов), связанном с работой тепловых электростанций.

Стандарты качества. Стандарты качества воды определяются технологическими и экономическими возможностями и отличаются друг от друга в разных районах. Критерии качества воды для разного использования обусловливают специфику стандартов. Так как изменения физических и экологических параметров воды связаны с наличием определенных веществ, эти параметры являются индикаторами антропогенного изменения материального состава окружающей среды.

Классическая биолого-экологическая экспертиза воды проводится методом определения биологического потребления кислорода как меры количества питательных веществ для гетеротрофных микроорганизмов и условий жизни для высших организмов (число видов и особей каждого вида, интенсивность обмена веществ). Другими критериями качества являются изменения видового состава микроорганизмов. Кроме того, параметрами оценки качества воды являются, например, запах, вкус, мутность, илистость, сухой остаток, остаток после прокаливания, электропроводность (количество растворенных солей), жесткость, известковое число, рН, а по органическим веществам – «связанный органический углерод», определение которого, в общем соответствует определению электропроводности для неорганических веществ.

Необходимость при экспертизе учитывать специфические вопросы качества воды иллюстрируют приведенные ниже два примера изменения качества питьевой воды. Водопроводная вода может содержать большие количества идентифицируемых посторонних органических веществ, чем исходная вода, поступающая с глубины 30 м из природного водоема в этот водопровод. Таким образом, несмотря на обработку воды, направленную на улучшение ее качества, состав воды по идентифицированным веществам будет ухудшаться. Вторым примером могут служить непредвиденные последствия хлорирования питьевой воды, которое, как упоминалось, предназначено для повышения гигиенического и бактериологического качества воды. В результате хлорирования в воде происходит образование хлорорганических соединений, т.е. в результате технологического процесса, направленного на улучшение ее качества, в воде дополнительно образуются ксенобиотики.

Очистка сточных вод. Состояние разработок в области очистки сточных вод позволяет сегодня, например, достигнуть любой желаемой или необходимой степени чистоты воды. С каким загрязнением сточных вод нежелательными бытовыми и промышленными веществами можно мириться, зависит исключительно от оценки соотношения между затратами на очистку и риска для здоровья от применения такой очищенной воды.

Расходы должны рассматриваться не только с точки зрения экономики (затраты средств), но учитывать также возможность появления дополнительных отходов, а также привлечения дополнительных ресурсов для осуществления мероприятий по снижению загрязнений. Такая точка зрения считается общепринятой, когда концентрации загрязняющих веществ снижаются настолько, что их уже нельзя обнаружить аналитическими методами, поскольку по мере повышения степени очистки воды затраты на нее растут экспоненциально.. Минимальные загрязнения стоков в результате совершенствования производственной технологии (технологии, направленные на защиту окружающей среды) также должны входить в расчет соотношения затрат и риска. В качестве примера можно привести снижение уровня ртутных загрязнений в результате наладки диализных установок в производстве щелочи и хлора, снижение содержания ртути в сточных водах с 120 г на 1 т произведенного хлора до 5-7 г.

Первичная стадия очистки сточных вод проводится механическим способом, вторая стадия – биологическая очистка (на основе использования активного ила). На третьей стадии очистки – снижение избыточного содержания веществ, содержащих азот и фосфор в стоках (особенно в стоячих водах). Для этого существуют технологически отработанные биологические методы, а для фосфора – дополнительное осаждение солями железа или алюминия.

Уже давно были разработаны методы обработки сточных вод некоторых промышленных стоков специфического состава. Они находят применение, когда обычная очистка в осветляющих установках оказывается недостаточной. Здесь можно упомянуть использование флотации, флокуляции, мокрое сжигание (стоки, сильно загрязненные органикой), отгонку, анодное окисление, адсорбцию на активированных углях или искусственных смолах, ионный обмен, электродиализ и обратный осмос (другие дополнительные сведения о технологии обработки сточных вод).

Грунтовые воды. Ухудшение качества грунтовых вод посторонними веществами чаще всего объясняют сельскохозяйственной деятельностью. Однако причинами загрязнения могут быть также промышленные химические материалы, отходы, хранящиеся на складах или на территории ликвидированных промышленных предприятий. Среди химических веществ сельскохозяйственного назначения, которые могут загрязнять грунтовые воды, можно назвать, прежде всего, нитраты и средства защиты растений. В предписании Европейского Сообщества установлены предельные значения содержания средств защиты растений 0,1 мкг/л для одного пестицида и 0,5 мкг/л для суммы различных пестицидов. Эти значения установлены не по токсикологическим критериям, да и многие средства защиты растений в настоящее время на этом уровне не определимы методами аналитическойхимии.

Литосфера. Неорганические компоненты почвы могут существенно различаться по элементному и минералогическому составу. Хотя кварц (песок), глина и частично известняк представляют собой основные минеральные составляющие почвы, а количество и вид кристаллических вторичных глинистых минералов в значительной мере определяют ее характеристики, только взаимодействие твердых минералов, воды (в гидратной форме, в порах и капиллярах) и газов важно для почвенных организмов и процессов переноса воды, растворенных неорганических веществ, а также органических материалов и дают целостную картину свойств сложной полидисперсной системы – почвы.

Содержание органических материалов в почве колеблется от 2% до 20% в болотистых почвах. Органические материалы подразделяют на негуминовые вещества и гумус (гумины). Негуминовые вещества включают не полностью разложившиеся остатки растений и животных, жиры и дубильные вещества, пектины и гемицеллюлозу, сахара и соответственно полисахариды, легко разлагаемые и поэтому не подпадающие под понятие «гумус». Своеобразные физико-химические свойства делают гумус важнейшим компонентом почвы, определяющим ее плодородие; он служит источником азота, фосфора, серы и микроудобрений для растений. Кроме того, гумус повышает катиоиообменную емкость, воздухопроницаемость, фильтруемость, влагоемкость почвы и препятствует ее эрозии.

Химическая структура гуминовых веществ определена экспериментом при изученииих разложения и идентификации полученных при этом продуктов. В соответствии с современным состоянием знаний гуминовые вещества на 35-92% состоят из ароматических соединений, остальное – алифатические органические вещества. Среди ароматических составляющих определены фенолы, хиноны, бензойные кислоты и азотсодержащие гетероциклы. Алифатические составляющие – это преимущественно полиэфиры. Гумус содержит также относительно устойчивую полисахаридную функцию. Кроме того, в гумусе в относительно высокой концентрации содержатся стабильные свободные радикалы.

Эколого-химическая характеристика качества почвы определяется важнейшими для практического использования химическими данными, такими как общее содержание органических соединений (гумуса), азота (аммонийного, нитратного и связанного с органикой), связанной угольной кислоты (карбонаты кальция и магния), питательных веществ для растений – кальция, магния, калия, фосфора, микроэлементов, а также способность кихбиологическому усвоению. При определении качества почвы играют роль и более простые характеристики, например механический и фракционный состав, значение рН, сухой вес, удельный и насыпной вес, влагоемкость, гигроскопичность, теплота смачивания, объем пор и ионообменная емкость.

Загрязнение химическими веществами. К веществам, всегда имеющимся в естественной почве, но концентрация которых может возрастать в результате антропогенной деятельности, относятся, например, металлы – свинец, ртуть, кадмий, медь и др., образующих растворимые или нерастворимые соединения, причем ссновную опасность вызывают растворимые, экстрагируемые соединения.

С органическими соединениями дело обстоит сложнее. Образование неэкстрагируемых или связанных остатков в почве в значительной мере определяет ее качество на длительный период времени. Неэкстрагируемые остатки средств защиты растений в составе растений и в почве определяются IUPAC (Международный союз теоретической и прикладной химии) следующим образом: неэкстрагируемые (связанные) остатки в растениях и почве представляют собой химические вещества, которые образуются из пестицидов послеих использования по назначению в сельском хозяйстве и не извлекаются методами, не изменяющими существенно их химическое строение. В этой связи они представляют собой либо сами исходные вещества, либо их производные, либо продукты их распада.

В соответствии с современным уровнем знаний возможны следующие виды связи в неэкстрагируемых остатках, находящихся в почве: 1) включение в слоистую структуру глинистых минералов; 2) нековалентное включение в пустоты гуминовых макромолекул; 3) то же при участии водородных связей, ван-дер-ваальсовых сил, взаимодействий с переносом заряда; 4) ковалентные связи с мономерами и встраиванием в гуминовую макромолекулу.

Так как за длительный период связанные остатки химических веществ в почве в процессе микробиологического разложения и длительного превращения гуминовых материалов могут снова освобождаться в небольших количествах и тем самым становиться биологически активными по отношению к растениям, они требуют постоянного контроля. До тех пор пока они не минерализуются или каким-либо образом не войдут в углеродный обмен веществ, их следует рассматривать как посторонние для окружающей среды вещества.

Критерии оценки антропогенных веществ. В различных государствах критерии оценки антропогенных загрязнений в продуктах питания различны. Поэтому международные научные организации и общества, такие, как Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН (FAO) и Всемирная организация здравоохранения ООН – ВОЗ (WHO), Организация экономического сотрудничества и развития (OECD), Европейское сообщество и Международный союз теоретической и прикладной химии (IUPAC) также занимаются этими проблемами. Предложенное объединенным экспертным комитетом FAO/WHO определение понятия «пестициды» будет разъяснено ниже. По своему смыслу оно может быть принято также и для других посторонних веществ, используемых в иных областях применения.

Понятие остаток пестицида определяется как остаточная концентрация в пищевых продуктах, растениях, почве или воде химического продукта, действие которого направлено против сельскохозяйственных вредителей. Продукты химических и биохимических превращений или разложения этих веществ называют конечные остатки (terminal residues). Полностью они изучены только для немногих пестицидов и редко определяются обычными методами анализа. Под непреднамеренными остатками пестицидов понимают наличие в пробах остатков пестицидов сверх рассчитанной концентрации от внесенного химического продукта, например остатки от предыдущего периода вегетации (прошлого сельскохозяйственного сезона) или остатки, образовавшиеся в результате перемещения пестицида после его применения на рядом расположенных культурах. Другими уточняющими требованиями к остаткам пестицидов могут быть нормыих содержания в собранном урожае, при перевозках, в торговле, при продаже конечному потребителю и в готовых к употреблению продуктах питания.

В соответствии с предложениями FAO/WHO допустимым считают максимальное количество остатков пестицида (включая производные, на уровне млн-1), используемого преднамеренно для обработки одной культуры, которое содержится в продукте на «стадии» торговли этим продуктом. Национальные нормы устанавливаются для «стадий»: собранный урожай, перевозки, продажа, приготовление пищи, т.е. для конечного потребления. Практические предельные нормы количества остатков устанавливаются аналогично непреднамеренным количествам остатков, которые попадают в продукты питания путями, не связанными с использованием по назначению, например в продукты животноводства.

Допустимые и практические предельные нормы остатков не являются безопасными предельными значениями. Они предлагаются и устанавливаются в соответствии с потребностями «нормальной сельскохозяйственной практики» при борьбе с вредителями растений. Таким образом, речь идет о рекомендуемых нормах применения пестицида, которые необходимы для эффективного контроля над численностью сельскохозяйственных вредителей в реальных условиях. Вследствие этого допустимые значения и ПДК на остатки практически различны для разных культур; кроме того, необходимо учитывать климатические факторы как в плане поражения вредителей, так и устойчивости пестицидов. Различия предельных норм на присутствие остатков пестицидов в продуктах питания в разных странах зависят от характера экономики (импорта/экспорта продовольствия), а также привычной структуры питания населения. Вне зависимости от предельных норм безопасности допустимые значения должны устанавливаться таким образом, чтобы в суммарном приеме пищи не превышался суточный предел потребления ДСД (допустимая суточная доза).

Так как превращение органических веществ в окружающей среде в течение длительного периода времени мало изучено и может быть оценено лишь для немногих веществ, а кроме того, существуют многочисленные возможности непреднамеренного включения их в цепи питания, очевидна необходимость дополнительных усилий для удаления загрязняющих веществ. Мероприятия по снижению количества используемых пестицидов возможны на основе комплексной системы защиты растений и выведения сортов, устойчивых к вредителям.

Концепции и критерии изучения веществ. Эколого-химическая концепция, направленная на изучение веществ, особенно эффективна для прогнозирования региональных и глобальных изменений окружающей среды, вызванных применением химических продуктов. Поведение неорганических веществ достаточно легко, в отличие от органических, прогнозируется, если они не переходят в разряд органических, как например, при образовании органических соединений ртути или свинца. Ниже рассматриваются критерии, их взаимосвязь и химические реакции в окружающей среде как следствие влияния человека на региональное и глобальное состояние окружающей среды.

Известно, что поведение элементов и соответствующих ионов в окружающей среде прогнозируется более надежно, чем привнесенных органических соединений, однако определениеих количественных соотношений и потоков оказывается более затруднительным. В то время как объем промышленной продукции точно указывается в статистической отчетности, характер использования ионов и объем биопродукции природных веществ во времени и пространстве можно вычислить лишь из аналитических данных. Тем самым оказывается очень трудно количественно оценить циклические биогеохимические процессы, протекающие в окружающей среде. Для того чтобы оценить влияние человека на эти процессы, необходимы данные, характеризующие за длительный период естественное развитие биосферы, флуктуации, химические факторы окружающей среды, а также интенсивность биологических процессов.

В концепции экологической химии, основанной на изучении химических продуктов, в качестве критериев изменения материального состава окружающей среды можно использовать следующие шесть параметров: 1) объем производства; 2) области применения; 3) распространение в окружающей среде; 4) устойчивость и способность к разложению; 4) превращения; 5) экотоксикологические свойства.

На основе этих параметров может быть охарактеризовано значение и дана оценка количественного влияния отдельных веществ на окружающую среду.

Объем производства. Этот критерий поставлен в начале перечня лишь потому, что он наиболее доступен для определения, а не потому что наиболее значим для изменения состава окружающей среды.

Любой материал или процесс его превращения, независимо от того, производится ли человеком или происходит в результате природных явлений, отражает изменение качества среды. Насколько такие изменения велики, желательны или нежелательны, зависит от масштаба и длительности применения и от свойств материала в окружающей среде. Легче всего это показать на примере органических ксенобиотиков, объем производства которых прямо пропорционален масштабам изменений окружающей среды, связанных с ними. Объем производства как один из критериев эколого-химической концепции, основанной на изучении химических материалов, должен включаться в оценку антропогенного использования и оборота неорганических веществ, а также органических веществ природного происхождения; на фоне глобальных природных процессов объем антропогенного использования и оборота веществ можно определить лишь с малой степенью достоверности. По некоторым оценкам из 73 млн. т (на 1970 г.) мировой продукции органических химических продуктов примерно 20 млн. т (из них 10 млн. т растворителей, гликолей и моющих средств) непосредственно без всякой переработки поступают в окружающую среду.

Загрязнения (примеси) промышленных химических продуктов, естественно, зависят от способаих производства (метода синтеза), Зная схему производства и условия синтеза, легко определить возможные примеси и степень загрязнения целевого продукта вредными компонентами на каждой стадии производственного процесса.

В качестве примера можно привести производство пентахлорфенола (мировая продукция в 1984 г. составила от 35 до 40 тыс. т), который содержал до последнего времени около 13% примесей, преимущественно изомеров тетрахлорфенолов. Этот пример наличия нежелательных примесей показывает, что данные об объеме производства большого числа химических органических препаратов необходимо подвергать экспериментальной проверке.

Для поступающих в окружающую среду веществ, которые могут иметь как природное происхождение (продукты жизнедеятельности живых организмов), так и производиться человеком, интересно провести сравнение эмиссии (выделения)их из природных объектов и эмиссии, связанной с деятельностью человека. В табл. 2.1. приводится такое сравнение. Из табл. видно, что в соответствии с современным состоянием наших знаний доля веществ, образующихся в результате деятельности человека, составляет значительно менее 50% за исключением лишь диоксида серы. Так, например, СО продуцируется водорослями, а углеводороды – лесной растительностью и микроорганизмами. К 2600 млн. т углеводородов, указанным в табл. 2.1, которые, по нашим оценкам, продуцируются растительностью и микроорганизмами, следует добавить метан,

Таблица 2.1. Глобальныеэмиссияиз природных источников
и в результате человеческой деятельности

Вид эмиссии Природные источ-ники, млн. т/год Человеческая деятельность
млн. т/год % общей эмиссии
CO2 600 000 22 000 03,5
CO 003 800 00 550 13,0
Аэрозоли 003 700 00 246 06,0
Углеводороды 002 600 00 090 03,0
CH4 001 600 00 110 06,0
NH3 001 200 00 007 00,6
NO, NO2 000 770 00 053 06,5
Соединения серы 000 304 00 150 33,0
Из них SO2 000 020 00 150 88,0
N2O 000 145 00 004 03,0

который в больших количествах образуется при анаэробном разложении органических веществ. Вследствие низкой химической активности метана, а следовательно, длительного срока существования, его содержание в атмосфере оценивается в 4800 млн. т, а средняя естественная концентрация в атмосфере – примерно 1,5 млн–1. Жвачные животные ежегодно прибавляют к этому количеству несколько миллионов тонн, поскольку примерно 7% потребляемой ими энергии выделяется в виде метана. Терпеновые углеводороды выделяются главным образом лесной растительностью. Их характерной особенностью является способность к агрегированию (полимеризации) в аэрозоли. Антропогенным прямым выделением углеводородов в воздух является использование ископаемого горючего в качестве топлива.

Таким образом, обсуждаемые критерии нужно исследовать, учитывая объемы производства соответствующих химических продуктов.

Области применения понимают как количественный учет использования отдельных химических продуктов на конечной стадии их потребления. Технологическое применение в домашнем хозяйстве, промышленности, сельском хозяйстве, продуктах питания и т.д. определяет направления распространения химических веществ в окружающей среде.

Знание областей применения химических продуктов, отчасти соответствующих отраслямих производства (например, пигменты, пластмассы, поверхностно-активные вещества), и тех природных сред, в которые они поступают, является основой для оценки возможных изменений окружающей среды. С этой точки зрения было бы целесообразно подразделить воздействие получаемых пестицидов не только при использовании по целевому назначению как инсектицидов, гербицидов и фунгицидов, но и по применению в сельском хозяйстве и в службе здравоохранения. Применение в сельском хозяйстве можно в свою очередь подразделить на защиту запасов при хранении (зерна, овощей и т.п.) и защиту растений, а в здравоохранении – применение в борьбе против вредных насекомых в зданиях и при противоэпидемических мероприятиях, например при обработке больших площадей против переносчиков малярии.

Таким образом, критерий «области применения» прежде всего дает представление о первичном, часто локальном накоплении исследуемого химического продукта, например фторхлоруглеводородов (в воздухе), детергентов – моющих средств (в воде), пластификаторов (воздух и отходы производства) и т.д. Одновременно складываются основные представления об их дальнейшем экологическом поведении. Этот критерий дает нам сведения о первично загрязненных объектах окружающей среды, а отходы следует в соответствии с этим же критерием классифицировать поих видам (стоки, отходящие в атмосферу газы, твердые отходы).


<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Лекция 1. Введение. Предмет и задачи курса. Основные понятия и определения | Лекция 3. Источники химического загрязнения биосферы
Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-01-05; Просмотров: 906; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.054 сек.