Проблема химического загрязнения планеты – одна из глобальных и актуальных экологических проблем. Экологическая часть химии исследует воздействие веществ на окружающую среду (воздух, воду, твердую кору, живые организмы).
Рассмотрим некоторые из этих проблем:
Кислотные осадки
Парниковый эффект
Общее загрязнение атмосферы
Озоновая дыра
Радиоактивное загрязнение.

Парниковый эффект

Парниковый эффект – процесс в атмосфере, при котором падающий видимый свет пропускается, а инфракрасный — поглощается, что повышает температуру у поверхности Земли и наносит вред всей природе. Загрязнение – избыток углекислого газа.

Это понятие было впервые сформулировано еще в 1863г. Тидаллом. В 1896г. С. Аррениус показал, что углекислый газ повышает температуру атмосферы на 5 0 С. В 70-ые годы 20 века доказано, что и другие газы дают парниковый эффект: углекислый газ — 50-60%, метан — 20%, оксиды азота — 5%.

На поверхность Земли поступает поток видимых лучей, через парниковые газы они проходят не изменяясь, а при встрече с Землей их часть трансформируется в длинноволновые инфракрасные лучи. Эти лучи задерживаются парниковыми газами и тепло остается на Земле.

В 1890г. – средняя температура планеты 14,5 0 С, в 1980 — 15,2 0 С. Опасность в тенденции роста. По прогнозам 2030-50 г. еще вырастет на 1,5-4,5 0 С.

Последствия:

Отрицательные: таяние вечных снегов и подъем уровня океана на 1,5м. затопление наиболее урожайных территорий, неустойчивая погода, ускорение темпов вымирания животных и растений, таяние вечной мерзлоты, что приведет к разрушению зданий, построенных на сваях.

Положительные: теплые зимы в северных областях нашей страны, некоторые преимущества для ведения с/х.

Разрушение озонового слоя

Разрушение озонового слоя – процесс понижения количества озона в атмосфере на высоте примерно 25 км (в стратосфере). Там озон и кислород взаимно переходят друг в друга (3О2↔2О3) под действием ультрафиолетового излучения Солнца и не пропускают это излучение к поверхности Земли, что спасает весь живой мир от исчезновения. Образование «озоновых дыр» вызывается фреонами и нитрозными газами, которые поглощают УФ-излучение вместо озона и нарушают равновесие.

Кислотные осадки

Кислотные дожди – атмосферные осадки, которые содержат кислоты из-за поглощения облаками диоксида серы и оксидов азота. Источник загрязнения – промышленный выброс газов, двигатели сверхзвуковых самолетов. Это приводит к повреждению лиственных растений, коррозии металлов, закислению почв и воды.

Кислотность природных водоемов и атмосферных осадков в норме, если рН 5,6 (из-за растворенного в воде СО 2)

Кислотные осадки –любые осадки кислотность которых выше нормы. Впервые были зарегистрированы в Англии в 1907-1908г. Сейчас бывают осадки с рН 2,2-2,3.

Источники кислотных осадков: кислотные оксиды: SO 2 , NO 2

Механизм образования кислотных осадков: газы+ пары воды образуют растворы кислот с рН< 7

Соединение серы в атмосферу попадают:
а) естественным путем т.е. биологические процессы разрушения, действие анаэробных бактерий заболоченных мест, вулканическая деятельность.
б) антропогенным -59-60% от общего количества выбросов в атмосферу, переработка разных видов топлива, работа предприятий металлургии, цементные работы, производство серной кислоты и др.

2 H 2 S + 3O 2 = 2H 2 O + 2SO 2

Оксиды азота поступают в атмосферу:
а) естественным путем –грозой, или под действием почвенных бактерий;
б) антропогенным — из-за деятельности автотранспорта, теплоэнергетических установок, производства минеральных удобрений, азотной кислоты, нитросоединений, взрывных работ.

2NO + O 2 = 2NO 2

При растворении оксида азота +4 в воде образуются две кислоты — азотная и азотистая, при окислении оксида азота +4 и взаимодействии с водой образуется азотная кислота.

2NO 2 + H 2 O = HNO 3 +HNO 2

4NO 2 + 2H 2 O+O 2 = 4HNO 3

Общее загрязнение атмосферы

Кроме перечисленных оксидов азота и серы в атмосферу выбрасываются еще и другие газы.

Углерод образует два оксида: углекислый и угарный газ.

Угарный газ — яд. Он образуется при неполном сгорании топлива.

Основные поставщики вредных газов — автомобили.

ПДК СО — 9 -10 мкг/м 3

Существует много других видов загрязнения окружающей среды, например сточные воды с токсичными отходами, вещества с высокой стойкостью (пестициды, тяжелые металлы, полиэтилен и т. д.) промышленные дым и пыль, автомобильный транспорт, танкеры с нефтью.

Загрязнение окружающей среды - привнесение новых, не характерных для нее физических, химических и биологических агентов или превышение их естественного уровня.

К основным типам загрязнения окружающей среды относятся :

Физическое (тепловое, шумовое, электромагнитное, световое, радиоактивное);

К загрязнениям регионального масштаба относятся многие отходы промышленных предприятий и транспорта. В первую очередь, это касается диоксида серы. Он вызывает образование кислотных дождей, поражающих организмы растений и животных и вызывающих заболевания населения.

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

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

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

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

Основными мерами борьбы с химическим загрязнением являются :

Строгий контроль выбросов вредных веществ. Нужно заменять токсичные исходные продукты на нетоксичные, переходить на замкнутые циклы, совершенствовать методы очистки. Большое значение имеет оптимизация размещения предприятий для уменьшения выбросов транспорта, а также грамотное применение экономических санкций;

Развитие международного сотрудничества. Например, международные договоренности в области сохранения озонового слоя привели к повсеместному запрету на использование хлора, фторсодержащих соединений;

Проведение мероприятий, предупреждающих попадание загрязняющих веществ в водоемы (установление прибрежных защитных полос и водоохранных зон, отказ от ядовитых хлорсодержащих пестицидов, повышение надежности танкеров и т.п.);

Недопущение засорения почв промышленными и бытовыми сточными водами, твердыми бытовыми и промышленными отходами, санитарная очистка почвы и территории населенных мест;

Внедрение малоотходных и безотходных технологий, использование новых видов энергии.

Биологическое загрязнение является относительно новым понятием, оно введено в экологическую практику в начале 80-х годов (1982 г.). Биологическим загрязнением называют привнесение в среду и размножение в ней нежелательных для человека организмов, а также проникновение (естественное или благодаря деятельности человека) в эксплуатируемые экосистемы и технологические устройства видов организмов, чуждых данным экосистемам. Биологическое загрязнение является следствием антропогенного воздействия на окружающую среду.

Один из видов биологического загрязнения - выбросы предприятий биологического (микробиологического) синтеза. Производственные мощности этой отрасли современной биотехнологии, особенно в фармакологической промышленности, постоянно растут. Многие лекарственные препараты, например, антибиотики , вакцины, получают с помощью микроорганизмов путем микробиологического синтеза. В состав выбросов и сбросов со сточными водами фармакологических заводов входят микробные клетки и их фрагменты, питательная среда для микроорганизмов.

Масштабы этого вида загрязнения могут быть весьма велики, так же как и его негативные эффекты на здоровье человека. Яркой иллюстрацией является ситуация с производством искусственного белка из кормовых дрожжей (Candida tropicalis), растущих на углеводородах, в России в 70-80-х гг. XX века. Производство имело большие масштабы: было создано 8 крупных и около 100 мелких предприятий, выпускающих боле 1,5 млн. т в год белково-витаминного концентрата (БВК). В результате произошло сильное загрязнение окружающей среды в районах расположения заводов, которое вызвало резкое увеличение заболеваемости населения бронхиальной астмой, снижение общей иммунологической реактивности, особенно у детей.

В связи с биологическим загрязнением нельзя не упомянуть о бактериологическом оружии. Несмотря на международные запреты (Конвенция по биологическому оружию 1972 года), в разных концах света возникают сообщения, в той или иной степени связанные с его производством.

После событий 11 сентября 2001 года, когда самолет-камикадзе врезался в американские небоскребы, появился новый термин - «биотерроризм». После этих событий начались вспышки сибирской язвы в США, связанные с применением бактериологического оружия (подробнее в подразделе 4.10).

К концу XX века встал вопрос о биологической опасности, связанной с развитием генной инженерии и ее успехами в сельском хозяйстве. Риск так называемого «генетического» загрязнения окружающей среды - этого сравнительно нового вида биологического загрязнения - становится все более реальным.

Наибольшему риску генетического загрязнения подвержены редкие и исчезающие виды, популяции которых находятся ни стадии деградаций. Межвидовая гибридизация и гибридизация между подвидами - явление широко распространенное. Изменение условий обитания может провоцировать гибридизацию. Угроза гибридизации характерна для регионов с антропогенно трансформированной средой и нарушениями популяционных механизмов регуляции численности.

Самостоятельную проблему с серьезными социально-этическими аспектами представляет собой вмешательство в геном человека. С расшифровкой генома человека в 2000 году (в исследованиях участвовали десятки лабораторий Англии. Франции, Японии, США, России) человечество входит в новую фазу своего развития, где предсказать все возможные сценарии невозможно. В некоторых прогнозах они выглядят фантастическими, например, и результате достижений генной инженерии можно будет клонировать гениев или правителей. Может появиться «улучшенная» разновидность людей, которые будут обладать феноменальными способностями и небывалой продолжительностью жизни.

Многие считают, что, несмотря на всевозможные запреты, остановить научный прогресс в области этих исследований невозможно: рано или поздно такие попытки будут сделаны.

В XXI веке может стать актуальной микробиологическая опасность в сфере космической деятельности. Реальной угрозой развития заболеваний, не известных ранее, может стать целый комплекс факторов: непредсказуемость повеления микроорганизмов внутри космического корабля, возможность попадания новых видов микроорганизмов при замене экипажей, ослабление иммунитета у человека в уровнях невесомости и др.

Физическое загрязнение связано с изменением физических, температурно-энергетических, волновых и радиационных параметров внешней среды.

К физическому загрязнению можно отнести:

Тепловое;

Шумовое;

Радиоактивное;

Электромагнитное;

Световое.

Тепловое загрязнение - нагревание воды, воздуха или почвы в результате попадания в окружающую среду тепловых отходов предприятий топливно-энергетического комплекса (тепловые и атомные электростанции), при сжигании попутного газа нефтедобывающей промышленности, от газовых факелов нефтехимических предприятий, при утечке тепла в жилищно-коммунальном хозяйстве. Источниками загрязнений в пределах городских территорий служат: подземные газопроводы промышленных предприятий, теплотрассы, сборные коллекторы, коммуникации и др.

Любое тепловое загрязнение - это потеря дорогостоящей тепловой энергии, заставляющая увеличивать её производство.

Электромагнитное загрязнение связано с высоковольтными линиями электропередач, электроподстанциями, радио- и телепередающими станциями, а также с излучением микроволновых печей, компьютеров, радиотелефонов.

Радиоактивное загрязнение биосферы — превышение естественного уровня содержания в окружающей природной среде радиоактивных веществ. Оно может быть вызвано как естественными, так и антропогенными факторами (разработка радиоактивных руд, аварии на АЭС, испытание ядерного оружия и др.). В таблице 2.3 показаны факторы радиоактивного загрязнения биосферы.

Таблица 8.2 Факторы радиоактивного загрязнения биосферы

Экологический шум — одна из форм загрязнения окружающей среды, которая состоит в увеличении уровня шума сверх природного фона и действует отрицательно на живые организмы (включая человека).

Шум бывает бытовой, производственный, промышленный, транспортный, авиационный, шум уличного движения и др.

Основными источниками городского шума служат промышленные предприятия, среди которых особенно выделяются энергетические установки (100-110 дБ), компрессорные станции (100 дБ), металлургические заводы (90-100 дБ) и др. Значительный шум также создают транспортные среды (75-105 дБ) .

Шумозащита — комплекс мероприятий по снижению шума на производстве, на транспорте, при гражданском и промышленном строительстве.

Загрязнение химическое - привнесение в экосистему загрязняющих веществ, чуждых ей или в концентрациях, превышающих фоновые.

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

Химические загрязнители могут вызывать острые отравления, хронические болезни, а также оказывать канцерогенное и мутагенное действие. Например, тяжелые металлы способны накапливаться в растительных и животных тканях, оказывая токсическое действие. Кроме тяжелых металлов, особо опасными загрязнителями являются хлордиоксины, которые образуются из хлорпроизводных ароматических углеводородов, используемых при производстве гербицидов. Источниками загрязнения окружающей среды диоксинами являются и побочные продукты целлюлозно-бумажной промышленности, отходы металлургической промышленности, выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания. Эти вещества очень токсичны для человека и животных даже при низких концентрациях и вызывают поражение печени, почек, иммунной системы.

Наряду с загрязнением окружающей среды новыми для нее синтетическими веществами, большой ущерб природе и здоровью людей может нанести вмешательство в природные круговороты веществ за счет активной производственной и сельскохозяйственной деятельности, а также образования бытовых отходов (рис. 2)..

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

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

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

Рис. 2.

Это - один из старейших видов загрязнения окружающей среды, с которым сталкивался человек. Включает минеральные и органические вещества. Различают разрушаемые и стойкие химические загрязнители. Последние особо опасны, так как могут накапливаться в биосфере. Наличие стойких загрязнителей объясняется тем, что человек синтезировал новые вещества и даже классы веществ, которые ранее отсутствовали в биосфере, а следовательно, в природе отсутствуют естественные пути утилизации этих веществ. Примером чрезвычайно стойкого загрязнителя является инсектицид ДДТ: не смотря на то, что его не применяют уже несколько десятков лет, ДДТ обнаруживает в крови животных, обитающих в самых удаленных уголках земного шара, где этот ядохимикат никогда не применялся.

Среди химических загрязнителей выделяют:

Ксенобиотики - вещества, чужеродные по отношению к живым организмам и не входящие в естественные биогеохимические циклы.

Экотоксиканты - ядовитые вещества антропогенного происхождения, вызывающие серьезные нарушения в структурах экосистем.

Суперэкотоксиканты (СЭТ)- вещества, обладающие в чрезвычайно малых дозах мощным токсическим действием. Для СЭТ фактические теряет смысл введение ПДК. К тому же, они сильно повышают чувствительность живых организмов к другим, менее сильным загрязнителям.

Загрязняющие вещества, подвергаясь комплексному воздействию различных факторов среды, трансформируются, в результате чего их токсичность может изменяться.

Тяжелые металлы (т.м.) - металл с плотностью 8 тыс. кг/м3 и более (кроме благородных и редких). К т.м. относятся: свинец, медь, цинк, никель, кадмий, кобальт, сурьма, олово, висмут, ртуть.

Часть техногенных выбросов т.м., поступающих в атмосферу в виде тонких аэрозолей, переносится на значительные расстояния и приводит к глобальному загрязнению. Основной поставщик - предприятия цветной металлургии. Для таких предприятий характерно наличие 5 км- зоны максимальных концентраций т.м. и 20-50 км- зоны повышенных концентраций. Сильное загрязнение свинцом и другими тяжелыми металлами наблюдается вокруг автострад.

Растения могут накапливать тяжелые металлы, являясь промежуточным звеном в цепи почва -> растение -> животное -> человек (или минуя животных). Однако растения не повторяют химических состав почвы, так как способны к избирательному поглощению. Главным показателем здесь является коэффициент биологического поглощения - отношение содержания элемента в золе растения к концентрации в почве. Медь накапливают растения семейства гвоздичные, кобальт - перцы, цинк поглощают карликовые березы и лишайники и т.д.

Тяжелые металлы являются ядами. Механизмы их токсического действия различны. Многие металлы при определенных концентрациях ингибируют действие ферментов (медь, ртуть). Некоторые металлы образуют хелатоподобные комплексы с обычными метаболитами, нарушая обмен веществ (железо). Другие металлы повреждают клеточные мембраны, изменяя их проницаемость и другие свойства. Некоторые металлы конкурируют с необходимыми организму элементами (Sr-90 может замещать в организме Ca, Cs-137 - калий, кадмий может замещать цигк).

Пестициды поступают в биосферу путем непосредственного внесения, с протравленными семенами, отмирающими частями растений, трупами насекомых, мигрируют в почве и водах. Особую опасность представляют стойкие и кумулятивные (т.е. накапливающиеся в экосистемах) пестициды, которые обнаруживаются спустя десятки лет после применения.

Даже при низких концентрациях в воде пестициды опасны из-за способности некоторых организмов накапливать эти вещества в своих тканях. Так, если процесс концентрирования (биологического усиления) хлорпроизводных углеводородов повторяется на нескольких трофических уровнях (планктон - мальки - моллюски - более крупные организмы), то в конце их концентрация может оказаться очень высокой.

В результате накопления пестицидов уменьшается численность популяций некоторых видов рыб. Отмечены многочисленные случаи массовой гибели птиц и насекомых в местах интенсивного использования пестицидов. Выявлены такие негативные аспекты воздействия пестицидов на биологические объекты как мутагенный, канцерогенный, аллергенный.

Нефть и нефтепродукты.

Нефтепродукты - один из наиболее характерных загрязнителей океана. В Мировой океан и поверхностные воды ежегодно вносится 15-17 миллионов тонн нефти и нефтепродуктов. Влияние нефтяного загрязнения на состояние гидробионтов описывается следующими фактами:

· Непосредственное отравление организмов с летальным исходом;

· Серьезные нарушения физиологической активности гидробионтов

Прямое обволакивание птиц и других организмов нефтепродуктами. Нефтепродукты нарушают изолирующие функции оперения, а при попытке очистить перья птицы заглатывают нефтепродукты и погибают.

Изменения в организмах, вызванные проникновением нефтепродуктов

Изменение химических, физических и биологических свойств среды обитания.

Наибольшую опасность представляют ароматические углеводороды, растворимые в воде. Смертельные концентрации ароматических углеводородов для мальков и икры очень низки (10-4%). Накопление ПАУ не только ухудшает вкус съедобных организмов (например, моллюсков, рыб), но и является опасным, так как эти вещества канцерогенны. Так, концентрация канцерогенных углеводородов в ткани мидий, выловленных в районе порта Тулон (Франция), достигала 3,5 мг на кг сухого веса.

Загрязнение окружающей среды представляет собой , которую регулярно обсуждают в новостях и научных кругах. Создано множество международных организаций, направленных на борьбу с ухудшением природных условий. Учёные давно бьют тревогу о неминуемости в самое ближайшее время.

На данный момент о загрязнении окружающей среды известно многое – написано большое количество научных работ и книг, проведены многочисленные исследования. Но в решении проблемы человечество продвинулось совсем незначительно. Загрязнение природы по-прежнему остаётся важным и актуальным вопросом, откладывание которого в долгий ящик может обернуться трагично.

История загрязнения биосферы

В связи с интенсивной индустриализацией общества загрязнение окружающей среды особенно обострилось в последние десятилетия. Однако, несмотря на этот факт, природное загрязнение является одной из самых древних проблем в истории человечества. Ещё в эпоху первобыта люди начали варварски уничтожать леса, истреблять животных и изменять ландшафт земли для расширения территории проживания и получения ценных ресурсов.

Уже тогда это приводило к изменению климата и другим экологическим проблемам . Рост народонаселения планеты и прогресс цивилизаций сопровождался усиленной добычей полезных ископаемых, осушением водоёмов, а также химическим загрязнением биосферы. Промышленная революция ознаменовала не только новую эру в общественном укладе, но и новою волну загрязнения.

С развитием науки и техники учёные получили инструменты, с помощью которых стал возможным точный и подробный анализ экологического состояния планеты. Метеосводки, контроль химического состава воздуха, воды и почвы, спутниковые данные, а также повсеместно дымящие трубы и нефтяные пятна на воде говорят о том, что проблема стремительно усугубляется с расширением техносферы. Недаром появление человека называют главной экологической катастрофой.

Классификация загрязнений природы

Существует несколько классификаций загрязнений природы, основанных на их источнике, направленности, других факторах.

Итак, выделяют следующие виды загрязнения окружающей среды:

• Биологическое – источником загрязнения являются живые организмы, оно может происходить по естественным причинам или в результате антропогенной деятельности.
• Физическое – приводит к изменению соответствующих характеристик окружающей среды. К физическому загрязнению относят тепловое, радиационное, шумовое и другие.
• Химическое – увеличение содержания веществ или их проникновение в окружающую среду. Приводит к изменению нормального химического состава ресурсов.
• Механическое – загрязнение биосферы мусором.

В действительности один вид загрязнения может сопровождаться другим или несколькими сразу.

Газообразная оболочка планеты является неотъемлемым участником природных процессов, определяет тепловой фон и климат Земли, защищает от губительной космической радиации, влияет на рельефообразование.

Состав атмосферы менялся в течение всего исторического развития планеты. Сложившаяся сегодня ситуация такова, что часть объёма газовой оболочки определяется хозяйственной активностью человека. Состав воздуха неоднороден и отличается в зависимости от географического положения – в индустриальных районах и крупных городах высокий уровень вредных примесей.

• химические заводы;
• предприятия топливно-энергетического комплекса;
• транспорт.

Эти загрязнители являются причиной содержания в атмосфере тяжёлых металлов, таких как свинец, ртуть, хром, медь. Они – постоянные компоненты воздуха в промышленных зонах.

Современные электростанции ежедневно выбрасывают в атмосферу сотни тонн углекислого газа, а также сажу, пыль и золу.

Увеличение числа автомобилей в населённых пунктах привело к повышению концентрации целого ряда вредных газов в воздухе, которые входят в состав машинного выхлопа. Из-за антидетонационных присадок, добавляемых к транспортному топливу, происходит выброс больших количеств свинца. Автомобили вырабатывают пыль и золу, которые загрязняют не только воздух, но и почву, оседая на земле.

Атмосферу также загрязняют очень токсичные газы, которые выбрасываются предприятиями химической промышленности. Отходы химзаводов, например, оксиды азота и серы, являются причиной и способны вступать в реакции с компонентами биосферы с образованием других опасных производных.

В результате человеческой деятельности регулярно происходят лесные пожары, во время которых происходит выброс колоссальных количеств диоксида углерода.

Почва – это тонкий слой литосферы, образовавшийся в результате природных факторов, в котором протекает большая часть процессов обмена между живыми и неживыми системами.

Из-за добычи природных ископаемых, горнопромышленных работ, сооружения зданий, дорог и аэродромов уничтожаются масштабные площади почв.

Нерациональная хозяйственная деятельность человека стала причиной деградации плодородного слоя земли. Изменяется его естественный химический состав, происходит механическое загрязнение. Интенсивное развитие сельского хозяйства приводит к существенным потерям земель. Частое вспахивание делает их уязвимыми перед затоплениями, засолениями и ветрами, что является причиной эрозии почвы.

Обильное применение удобрений, инсектицидов и химических ядов для уничтожения вредителей и очищения от сорняков приводит к попаданию в почву неестественных для неё токсичных соединений. В результате антропогенной деятельности происходит химическое загрязнение земель тяжёлыми металлами и их производными. Основным вредным элементом является свинец, а также его соединения. При переработке свинцовых руд выбрасывается около 30 килограммов металла с каждой тонны. Автомобильный выхлоп, содержащий большое количество данного металла, оседает в почве, отравляя обитающие в ней организмы. Сливы жидких отходов с рудников заражают землю цинком, медью и другими металлами.

Электростанции, радиоактивные осадки от ядерных взрывов, научно-исследовательские центры по изучению атомной энергии являются причиной попадания в почву радиоактивных изотопов, которые потом поступают в организм человека с продуктами питания.

Сконцентрированные в недрах земли запасы металлов рассеиваются, как следствие производственной активности человека. Потом они концентрируются в верхнем слое почвы. В древности человек использовал 18 элементов, из находящихся в земной коре, а сегодня – все известные.

На сегодняшний день водная оболочка земли загрязнена намного больше, чем можно представить. Нефтяные пятна и плавающие на поверхности бутылки – это лишь то, что можно увидеть. Значительная часть загрязнителей находится в растворённом состоянии.

Порча воды может происходить естественным образом. В результате селей и паводков из материковой почвы вымывается магний, который попадает в водоёмы и наносит вред рыбам. В результате химических превращений в пресные воды проникает алюминий. Но естественное загрязнение составляет пренебрежимо малую долю по сравнению с антропогенным. По вине человека в воду попадают:

• поверхностно-активные соединения;
• пестициды;
• фосфаты, нитраты и другие соли;
• лекарства;
• нефтепродукты;
• радиоактивные изотопы.

Источниками этих загрязнителей являются фермерские хозяйства, рыбный промысел, нефтяные платформы, электростанции, предприятия химической промышленности, канализационные стоки.

Кислотные дожди, которые также являются результатом человеческой деятельности, растворяя грунт, вымывают тяжёлые металлы.

Помимо химического существует физическое, а именно – тепловое. Больше всего воды применяется в производстве электроэнергии. Тепловые станции используют её для охлаждения турбин, а отработанная нагретая жидкость сливается в водоёмы.

Механическое ухудшение качества воды бытовыми отходами в населённых пунктах приводит к сокращению мест обитания живых существ. Некоторые виды гибнут.

Загрязнённая вода – основная причина большинства заболеваний. В результате отравления жидкости погибает множество живых существ, страдает экосистема океана, нарушается нормальное протекание природных процессов. Загрязнители в конечном счёте попадают в организм человека.

Борьба с загрязнением

Во избежание экологической катастрофы борьба с физическим загрязнением должна быть первостепенной задачей. Проблема должна решатся на международном уровне, потому что у природы нет государственных границ. Для предупреждения загрязнения необходимо вводить санкции предприятиям, выбрасывающим отходы в окружающую среду, налагать крупные штрафы за размещение мусора в неположенном месте. Стимуляция к соблюдению норм экологической безопасности также может быть осуществлена финансовыми методами. Такой подход доказал свою эффективность в некоторых странах.

Перспективным направлением по борьбе с загрязнением является применение альтернативных источников энергии. Использование солнечных батарей, водородного топлива и других сберегающих технологий позволит уменьшить выброс токсичных соединений в атмосферу.

К другим методам борьбы с загрязнением можно отнести:

• строительство очистных сооружений;
• создание национальных парков и заповедников;
• увеличение количества зелёных насаждений;
• контроль численности населения в странах третьего мира;
• привлечение внимания общественности к проблеме.

Загрязнение окружающей среды представляет собой масштабную мировую проблему, решить которую возможно лишь при активном участии каждого, кто называет планету Земля своим домом, иначе экологическая катастрофа будет неминуема.

Химическое загрязнение окружающей среды несвойственными ей веществами (ксенобиотиками) в настоящее время является наиболее масштабным и значительным.

Основными вредными веществами, загрязняющими а т м о с ф е р н ы й в о з д у х, являются следующие:

А) оксиды азоты, особенно диоксид азота – бесцветный не имеющий запаха ядовитый газ, раздражающе действующий на органы дыхания, при повышении концентрации вызывающий сильный кашель, рвоту, головную боль. При контакте с влажной поверхностью слизистой оболочкой дыхательных путей они образуют азотную и азотистую кислоты, которые вызывают повреждения слизистых оболочек, отек легких (в Николаеве среднемесячные ПДК по оксидам азота превышаются в 2,5 раза).

Б) оксиды серы (диоксид серы в Николаеве, как правило, не превышает ПДК)даже в малых концентрациях раздражают слизистые оболочки глаз и дыхательных путей.

Оксиды серы и азота, поступающие в атмосферу, соединяются с парами воды. образуют мелкие капли серной и азотной кислот, выпадающие в виде «кислотных дождей», « кислотного снега», «кислотного тумана», которые в свою очередь могут вызывать заболевания дыхательных путей и повреждение глаз человека.

В) оксид углерода, угарный газ – бесцветный, не имеющий запаха газ, воздействующий на нервную и сердечно-сосудистую системы, способствующий развитию атеросклероза, вызывающий удушье (из-за образования карбоксигемоглобина, препятствующего транспорту кислорода гемоглобином крови).В Николаеве среднемесячные ПДК превышены в 3 раза.

Г) токсичные углеводороды (пары бензина, метана и др.) обладают наркотическим действием, даже в малых концентрациях могут вызывать головную боль, головокружение, в больших концентрациях – кашель, неприятные ощущения в горле и т.п.

Д) бензпирен – наиболее опасный из углеводородов, т.к. является канцерогеном (веществом, способным вызывать в живых организмах, в том числе и у человека, злокачественные новообразования). В Николаеве отмечается постоянное превышение ПДК бензпирена в атмосфере в несколько раз (особенно в районе Промзоны и на главных автомагистралях города).

Е) диоксины – хлорорганическое соединение, самый сильный яд, созданный человеком (он по токсичности превосходит яд кураре).Диоксин – детище устарелых технологий, а они у нас повсеместно. В атмосферу диоксин попадает при сжигании органического мусора (на Украине сжигается до 8% бытового мусора, в Николаеве – значительно больше), с выхлопными газами двигателей внутреннего сгорания, с хлорными пестицидами, попутно с которыми они всегда образуются по технологии выпуска. Их мало, но они, попадая в организм человека, накапливаются годами, очень долго выводятся лишь на половину. Даже в малых дозах они подавляют иммунную и ферментативную системы человека. Подавленный иммунитет усиливает влияние на организм аллергенов, токсинов, радиации, повышает риск заболеваний кровеносной, эндокринной систем. При этом наиболее уязвимыми являются женщины и дети - диоксины вызывают рождение детей-уродов, мертворождение, самопроизвольные аборты, мозговые нарушения у новорожденных (при отсутствии признаков отравления у матери) и т.д.

Ж) сероводород – ядовитый газ с резким запахом тухлых яиц, имеет естественное (в результате деятельности вулканов, естественного выхода газов, серных минеральных вод, гниения органических веществ) и антропогенное происхождение (чаще в канализационных сетях городов, выгребных ямах). В результате длительного действия небольших концентраций его возникают повреждения кожи, сыпи, фурункулы. Сероводород легко всасывается слизистыми оболочками глаз, носа, дыхательных путей, может вызывать их раздражение, проявляющееся слезотечением, чиханием, потерей обоняния, кашлем; в значительных концентрациях газ разъедает слизистые оболочки указанных органов, вызывает воспалительные процессы их, желудочно-кишечные расстройства. Одно-два вдыхания газа высоких концентраций вызывает блокирование тканевого дыхания, острое кислородное голодание организма и смерть.

З) фтористый водород – выделяется при производстве эмалей, стекла, керамики, фосфорных удобрений и др., ядовит, может вызывать повреждение кожи, слизистых оболочек, носовые кровотечения, кашель, насморк, пневмосклеротические изменения в легких.

И) тяжелые металлы (свинец, медь, кадмий, ванадий и др.)

Большая часть свинца (до 70%) поступает в воздух с выхлопными газами автотранспорта. Другими источниками поступления свинца являются предприятия химической, стекольной промышленности, аккумуляторные производства. Риск для здоровья людей усугубляется высокой токсичностью свинца и способностью накапливаться в организме. Это приводит к снижению интеллектуального развития (особенно у детей), памяти, развитию перевозбуждения, агрессивности, невнимательности, глохоты, расстройству зрения, координации движений и др.

К) аммиак - газ с резким запахом, образуется при гниении органических веществ, а также антропогенно, обладает удушающим действием на организм человека.

Л) диоксид углерода (углекислый газ)

М) пыль, цемент (содержание их в атмосфере Николаева в 2,5 – 3 раза больше, чем в городах Западной Украины) и другие вещества.

Среди химических веществ, содержащихся в в о з д у х е п о м е щ е н и й, можно назвать следующие:

А) радон-222 – радиоактивный газ, не имеющий ни запаха, ни цвета, ни вкуса; выделяется из земной коры, поступает в жилые помещения из грунта, просачиваясь через щели фундамента, любая наземная постройка его накапливает (наибольшее количество концентрируется на нижних этажах, т.к. радон в 7,5 раз тяжелее воздуха). Его средняя активность в железобетонных домах в 2 раза выше, чем в краснокирпичных. Поступает радон в жилые дома также с водой и природным газом. Радон является канцерогенным веществом, которое, по данным специалистов, ежегодно убивает только в Украине 8-10 тысяч человек. Многие ученые считают радон второй по значимости (после курения) причиной рака легких у человека. Эксперты Международной комиссии по радиационной защите полагают, что наиболее опасно воздействие радона на детей и молодых людей в возрасте до 20 лет. Важно: на курящих радон действует в несколько (до 10) раз сильнее, чем на некурящих.

Б) формальдегид (а также фенол, акрилаты, бензол, ксилол, толуол и т.д.) – химические вещества, выделяемые древесно-стружечными плитами(например, книжными полками), различными полимерными синтетическими материалами, используемыми для покрытия стен, полов, потолков, клеяными деревянными и пеноизоляционными материалами, мебелью, ковровыми и текстильными изделиями и др. В помещениях, чрезвычайно насыщенных этими веществами, люди, особенно дети, чаще болеют конъюнктивитами (слезятся глаза), заболеваниями дыхательных путей (простудными и аллергическими), неврастенией, иногда провоцируются и раковые заболевания.

В) асбест – природный волокнистый материал, используется как электро- и термоизоляционный материал. При использовании его наблюдается постоянный выход мельчайших асбестовых волокон в воздух помещений (особенно при поломке, растрескивании, разрушении асбестоцементных плит, при сверлении блоков или стен, сносе зданий), что может вести к развитию хронических заболеваний легких (асбестоз) и рака легких.

Г) антропотоксины – разнообразные вещества, образующиеся в организме человека в результате обменных процессов и выделяющиеся в окружающую среду. Их качественный и количественный состав зависит от возраста и состояния здоровья человека. Известно более 400 соединений, выделяемых человеком (более 200 – с поверхности кожи, около 150 – с выдыхаемым воздухом, свыше 180 – с мочой, около 200 - с фекалиями). Одни и те же вещества могут выделяться разными способами. Однако основными (в количественном отношении) являются

Углекислый газ – выделяется при дыхании растений, животных, человека. В помещениях без вентиляции при концентрации его более 0,1% (природная концентрация в атмосфере-0,03%) у человека может быть головная боль, головокружение, нарушения дыхания, кровообращения, потеря сознания; при концентрации более 0,5% - нарушение кислотно-щелочного равновесия организма с тяжелыми последствиями.

Водяные пары – выделяются в процессе обмена веществ человеком и животными при дыхании, терморегуляции. Оптимальной для здоровья человека является относительная влажность воздуха от 40 до 70%. При увеличении влажности активно размножаются плесневые грибки (являются сильными аллергенами) и бактерии. Снижение влажности ниже 30% также плохо- возникает сухость слизистых оболочек глаз, ротовой полости, першение в горле, сухость кожи.

Существует связь между родом деятельности человека и составом выдыхаемого им воздуха (работа на автозаправочных станциях, на предприятиях нефтеперерабатывающей, химической промышленности и др.). Например, даже краткое пребывание на автозаправочной станции приводит к тому, что следы бензола регистрируются затем в легких человека в течение нескольких часов.

Д) окись углерода (угарный газ) – выделяется (наряду с другими ядовитыми и канцерогенными веществами) в результате горения газа при использовании газовых плит и других газонагревательных приборов. Специалистами проверено, что если в течение часа горят хотя бы две конфорки, то концентрация оксида углерода и оксида азота доходит до 10-12 миллиграммов на кубический метр нашей кухни, а это в десять раз больше, чем допускается гигиенистами.

Следует указать, что загрязненный воздух, как правило, концентрируется под потолком, толщина этого слоя достигает 0,75 м. Поэтому высота потолков в квартире должна быть не менее 3-х метров.

Человеческий организм приспособлен дышать только чистым воздухом и не способен адаптироваться к загрязненной воздушной среде современных городов, о чем свидетельствуют показатели заболеваемости и смертности. Однако и в этих условиях могут быть предложены мероприятия, снижающие негативное влияние загрязненного воздуха на организм:

1.Научиться самим и научить детей дышать носом, что способствует частичному очищению вдыхаемого воздуха. Устранять любые причины, препятствующие носовому дыханию.

2. Почаще освобождать слизистую носа от накопившейся пыли, а перед сном промывать или протирать каждую ноздрю изнутри влажной ваткой.

3. Не заниматься бегом, йогой и другими видами двигательной активности на главных автомагистралях города, т.к. глубокое дыхание в этих случаях увеличивает поступление вредных веществ в организм.

5. Как можно чаще, не менее двух раз в неделю, независимо от времени года, выезжать за город.

6. Проводить очистительные дыхательные упражнения (« Ха –дыхание», «задувание свечи») после сна, после нахождения в душном помещении, после дыхания загрязненным воздухом не более 2-3 раз подряд.

7. Бывать в лесу (березовом, сосновом, дубовом) не менее 200 часов в год.

8. Провести вдоль шоссейных дорог сплошную посадку кустов, отделяющих дом от дороги (лучше сирени, хорошо поглощающей выхлопные газы).

9. В домашних условиях и закрытых помещениях учреждений могут быть предложены растения, поглощающие чужеродные вещества и продукты жизнедеятельности человека, к таким растениям можно отнести хлорофитум хохлатый, герань, лимон, филодендрон, а в случае их отсутствия - любые комнатные растения в больших количествах.

10. Интерьер квартиры по возможности должен быть изготовлен из естественных материалов. Не рекомендуется располагать мебель вблизи нагревательных приборов и под прямыми лучами солнца

11. Эффективное проветривание помещений (желательно утром) следует проводить чаще, устраивая время от времени сквозняки. Воздушные потоки должны проходить сквозь листву домашних растений.

12. Над плитой иметь вытяжку, кухня должна быть изолирована от других помещений плотной дверью

13. Желательно иметь очиститель воздуха. Существуют приборы, которые специально ионизируют воздух, например, люстра Чижевского (Элион-131, Элион-132).

14. Уборка всех помещений должна проводиться только влажным методом.

15. Для предупреждения накопления радона необходима хорошая изоляция подвалов и полуподвальных помещений, покрытие их стен масляной краской и организация хорошей вентиляции таких помещений.

16. Защитить внутреннюю среду организма от вредных веществ, попадающих с воздухом (рекомендации далее следуют).

Разрушающим действием на здоровье человека проявляется х и м и ч е с к о е з а г р я з н е н и е в о д ы.

Питьевая вода в Николаеве представляет собой химико-микробный коктейль, опасный для здоровья человека, содержит следующие вредные вещества:

А) фосфаты (ПДК превышены в 4,3 раза) – повышают жесткость воды. способствуют развитию почечно-каменной болезни;

Б) сульфаты – придают воде горько-соленый вкус, приводят к нарушению деятельности пищеварительного тракта;

В) железо (ПДК превышены более чем в 4 раза) – придает воде красноватую окраску и болотный вкус;

Г) хром (ПДК превышены в 1,7 раза) – провоцирует почечные болезни;

Д) цинк и другие тяжелые металлы (медь, никель, кадмий и т.д.), обладающие токсичным действием и способствующие развитию различных заболеваний;

Е) диоксины – хлорорганические соединения, о которых уже упоминалось; в воде появляются при ее хлорировании; в организм человека с водой могут попадать и через кожу.

Следует отметить, что хлорирование воды как метод подавления болезнетворных микробов - устаревшая технология. При этом образуется до 600 токсичных соединений с мутагенными и канцерогенными свойствами. По данным Колумбийского университета здравоохранения, у людей, употребляющих хлорированную воду, на 44% увеличивается риск заболевания раком желудочно-кишечного тракта и мочевого пузыря по сравнению с теми, кто пьет нехлорированную воду.

Ж) нитраты – появляются в результате смыва азотистых удобрений с полей, загрязнения ими подземных вод.

Е) нефтепродукты и др.

Способы дополнительной очистки воды в домашних условиях:

Отстаивание воды. Налить в стеклянную или эмалированную посуду воду и оставить открытой в течение 6 – 7 часов. После отстоя использовать две трети жидкости, нижний слой вылить. Вода освобождается от хлора, аммиака и других газообразных веществ, частично оседают соли, но остается опасность микробного заражения.

Кипячение воды. При кипячении не менее чем в течение 40 минут при легком бурлении уничтожаются микробы (но не все!), выпадают в осадок нерастворимые соли кальция, но не уничтожаются и не удаляются соли тяжелых металлов, пестициды, нитраты, фенолы, нефтепродукты; кроме того при длительном кипячении хлорированной воды образуются диоксины, а через несколько часов в кипяченой воде усиленно размножаются микроорганизмы. Кипяченая вода – плохая вода, но в современных условиях лучше пить ее, чем не кипяченую.

Способ нейтрализации. В отстоянную и прокипяченую воду после остывания ее добавляют аскорбиновую кислоту (из расчета 500 мг на 5 л воды), перемешивают и выдерживают 1 час. Вместо аскорбиновой кислоты можно добавить фруктовый сок, окрашенный в красный, темно-красный, бордовый цвета до легкого розового оттенка, и оставить на 1 час. Можно использовать и спитой чай, который добавляют в воду до легкого изменения цвета, и выдержать в течение часа (З.И.Хата, 2001).

Способ вымораживания. Для этого могут быть использованы пакеты из-под молока, соков, в которые наливают водопроводную воду, замораживают в течение 12-18 часов. Чистая вода замерзает при температуре 0? и вытесняет в центр растворы солей, замерзающие при более низкой температуре. Достав пакеты, наружные стенки смачивают теплой водой, ледяные кристаллы извлекают для оттаивания, а оставшаяся в пакетах жидкость – раствор чужеродных веществ, который выливается. Если пакеты переморозились и образовался сплошной кристалл со срединным мутным стержнем, то, не вынимая его из пакета, теплой водой вымыть стержень, оставив прозрачный лед, который затем оттаять.

Для улучшения вкусовых качеств на ведро талой воды нужно добавить 1 г морской соли(купленной в аптеке), при ее отсутствии в 1 л талой воды добавить 1/5 стакана минеральной воды. Свежеталая вода, полученная изо льда или снега, обладает лечебно-профилактическими свойствами: ускоряет восстановительные процессы, существенно повышает мышечную работоспособность, обладает противоаллергическим действием при бронхиальной астме, зудящих дерматитах. Но пользоваться ей нужно осторожно и принимать по Ѕ стакана 3 раза в день для взрослого человека, для ребенка 10 лет – ј стакана 3 раза в день.

Использование водоочистительных фильтров (их действие основано на использовании адсорбентов). Однако нет ни одного прибора, который бы полностью очищал воду от чужеродных соединений; срок службы их ограничен, требует частой смены катриджей.

Использование новейших технологий очистки в помощью водоочистителей, добавляемых к воде (например, « Кристалл» содержит гидроксохлориды алюминия - нетоксичные неорганические полимерные соединения, обладающие способностью связывать разнородные примеси в воде).

Среди химических веществ, поступающих в организм человека из окружающей среды, серьезную угрозу для его здоровья представляют н и т р а т ы, которые взаимодействуют с гемоглобином крови, образуют метгемоглобин и тем самым способствуют кислородному голоданию клеток организма человека; в желудке нитраты (до 65%) могут превращаться в более токсичные нитриты и далее в нитрозамины, которые обладают канцерогенными свойствами; нитраты снижают содержание витаминов в пище, при длительном поступлении их в организм уменьшается количество йода, что приводит к увеличению щитовидной железы; способны вызывать резкое расширение сосудов, в результате чего понижается кровяное давление.

95% нитратов поступает в организм при употреблении в питании овощей, остальная часть – с водой, мясной продукцией (нитраты и нитриты добавляются в готовую мясную продукцию- особенно в колбасные изделия- с целью улучшения ее потребительских свойств и для более длительного хранения).

Способы снижения вреда нитратов для организм человека:

1. Не использовать для приготовления овощей алюминиевую посуду, т.к. алюминий ускоряет переход нитратов в ядовитейшие нитриты.

2. Так как нитратов больше всего в кожуре овощей и плодов, то их (особенно огурцы и кабачки) надо очищать от кожуры, а у пряных трав надо выбрасывать их стебли и использовать только листья.

3. Хранить овощи и плоды в холодильнике, т.к. при температуре +2?С невозможно превращение нитратов в нитриты.

4. Для снижения количества нитратов в картофеле необходимо очищенные клубни поместить в воду с добавлением 1% поваренной соли или аскорбиновой кислоты не менее, чем на 1 час (лучше на сутки); при необходимости срочно использовать картофель его мелко нарезают и многократно промывают проточной водой.

5. Термическая обработка овощей (варка, жарка, бланшировка) снижает количество нитратов

В капусте – на 58%

В столовой свекле – на 20 %

В картофеле – на 40%

В моркови – на 50%

При этом часть нитратов переходит в отвар, поэтому его использовать нельзя. Важно помнить, что в воду уходят и ценные вещества: витамины, минеральные соли и др.

6. При приготовлении сырых салатов следует удалить части растений, которые расположены ближе к поверхности земли (кочерыжку и верхние листы капусты, верхние части кабачков, баклажанов, паттисонов и моркови, у огурцов, свеклы, редьки срезать оба конца) т.к. здесь самая высокая концентрация нитратов.

Салаты следует готовить непосредственно перед употреблением и сразу съедать, не оставляя на потом.

При консервировании овощей уменьшается количество нитратов в них на 20-25% (особенно при консервировании огурцов, капусты) т.к. нитраты уходят в рассол и маринад, которые поэтому употреблять нельзя.

Чтобы уменьшить содержание нитритов в организме человека надо в достаточном количестве использовать в пищу витамин С (аскорбиновую кислоту), а также витамины А, Р, Е, пектин овощей и фруктов, т.к. они снижают канцерогенное воздействие нитрозаминов, нитритов.