Реферат: Загрязнение окружающей среды
<span Arial",«sans-serif»">
<span Arial",«sans-serif»">
<span Arial",«sans-serif»">ПРОБЛЕМЫ ЗАГРЯЗНЕНИЯ<span Arial",«sans-serif»">
<span Arial",«sans-serif»">ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫСодержание
TOC o «1-3» 1. Вступление… PAGEREF_Toc417799916 h 4
2. Химическое загрязнение атмосферы.… PAGEREF_Toc417799917 h 4
2.1. Основные загрязняющие вещества.… PAGEREF_Toc417799918 h 5
2.2. Аэрозольное загрязнение атмосферы.… PAGEREF_Toc417799919 h 7
2.3. Фотохимический туман (смог).… PAGEREF_Toc417799920 h 9
2.4. Проблема контролирования выброса в атмосферузагрязняющих веществ промышленными предприятиями (ПДК).… PAGEREF_Toc417799921 h 10
3. Химическое загрязнение природных вод.… PAGEREF_Toc417799922 h 11
3.1. Неорганическое загрязнение.… PAGEREF _Toc417799923h 11
3.2. Органическое загрязнение.… PAGEREF_Toc417799924 h 13
4. Проблема загрязнения Мирового океана (на примере рядаорганических соединений). PAGEREF_Toc417799925 h 14
4.1. Нефть и нефтепродукты.… PAGEREF_Toc417799926 h 14
4.2. Пестициды.… PAGEREF_Toc417799927 h 16
4.3. Синтетические поверхностно-активные вещества.… PAGEREF_Toc417799928 h 16
4.4. Соединения с канцерогенными свойствами.… PAGEREF_Toc417799929 h 17
4.5. Тяжелые металлы.… PAGEREF_Toc417799930 h 18
4.6. Сброс отходов в море с целю захоронения (дампинг).… PAGEREF_Toc417799931 h 19
4.7. Тепловое загрязнение.… PAGEREF_Toc417799932 h 20
5. Загрязнение почвы.… PAGEREF_Toc417799933 h 21
5.1. Пестициды как загрязняющий фактор.… PAGEREF_Toc417799934 h 22
5.2. Кислые атмосферные выпады на сушу (кислотныедожди).… PAGEREF_Toc417799935 h 22
6. Заключение… PAGEREF_Toc417799936 h 23
7. Список литературы:… PAGEREF_Toc417799937 h 24
1.Вступление
На всехстадиях своего развития человек был тесно связан с окружающим миром. Но с тех пор как появилосьвысокоиндустриальное общество, опасное вмешательство человека в природу резко усилилось, расширился объём этого вмешательства, оно стало выражать разнообразные проявления и сейчас грозит стать глобальной опасностью для человечества. Расход невосполнимых видов сырья повышается, все больше пахотных земель выбывает из экономики, так на них строятся города и заводы. Человеку приходится все большевмешиваться в хозяйство биосферы — той части нашейпланеты, в которой существует жизнь. Биосфера Земли в настоящее время подвергается нарастающему антропогенному воздействию. При этом можно выделитьнесколько наиболее существенных процессов,любой из которых не улучшаетэкологическую ситуацию на планете.
Наиболеемасштабным и значительным является химическое загрязнениесреды несвойственными ей веществами химической природы. Среди них — аэрозольные и газообразные загрязнителипромышленно-бытового происхождения. Прогрессирует и накопление углекислого газа в атмосфере. Дальнейшееразвитие этого процесса будет усиливать нежелательную тенденцию в сторону повышения среднегодовойтемпературы на планете.
Вызываеттревогу у экологов и продолжающеесязагрязнение Мирового океана нефтью инефтепродуктами, достигшее уже 1/5 его общей поверхности. Нефтяное загрязнениетаких размеров может вызвать существенные нарушения газо- и водообмена между гидросферой иатмосферой. Не вызывает сомнений изначение химического загрязнения почвыпестицидами и ее повышенная кислотность, ведущая к распаду экосистемы. В целом все рассмотренные факторы, которымможно приписать загрязняющий эффект, оказывают заметное влияние на процессы,происходящие в биосфере.
2.Химическое загрязнение атмосферы.
Свойреферат я начну с обзора тех факторов, которые приводят к ухудшению состояния одной из важнейшихсоставляющих биосферы — атмосферы. Человек загрязняет атмосферууже тысячелетиями, однако последствия употребления огня, которым он пользовался весь этот период, были незначительны. Приходилосьмириться с тем, что дым мешал дыханию и что сажаложилась черным покровом на потолке и стенах жилища. Получаемое тепло было для человека важнее, чем чистый воздух и незаконченные стеныпещеры. Это начальное загрязнениевоздуха не представляло проблемы, ибо люди обитали тогда небольшими группами, занимаянепомерно обширную нетронутую природную среду. И даже значительноесосредоточение людей на сравнительно небольшой территории, как этобыло в классической древности, не сопровождалось еще серьезными последствиями.
Такбыло вплоть до начала девятнадцатого века. Лишь за последние сто лет развитиепромышленности «одарило» нас такими производственнымипроцессами, последствия которых вначалечеловек еще не мог себепредставить. Возникли города-миллионеры,рост которых остановить нельзя. Все это результат великих изобретений и завоеваний человека.
2.1.Основные загрязняющие вещества.
Восновном существуют три основных источника загрязнения атмосферы:промышленность, бытовые котельные, транспорт. Доля каждого из этих источников вобщем, загрязнении воздуха сильно различается в зависимости от места. Сейчасобщепризнанно, что наиболее сильно загрязняет воздух промышленное производство. Источники загрязнения — теплоэлектростанции, которые вместе с дымом выбрасывают в воздух сернистый иуглекислый газ; металлургические предприятия, особенно цветной металлургии, которыевыбрасывают в воздух оксиды азота, сероводород, хлор, фтор, аммиак, соединенияфосфора, частицы и соединения ртути и мышьяка; химические и цементные заводы. Вредные газыпопадают в воздух в результате сжиганиятоплива для нужд промышленности, отопления жилищ, работы транспорта, сжигания и переработкибытовых и промышленных отходов.
Атмосферныезагрязнители разделяют на первичные, поступающие непосредственно ватмосферу, и вторичные, являющиеся результатом превращения последних. Так, поступающий в атмосферу сернистый газ окисляется до серного ангидрида, который взаимодействует с парами воды иобразует капельки серной кислоты. При взаимодействии серногоангидрида с аммиаком образуются кристаллы сульфата аммония.
Подобнымобразом, в результате химических, фотохимических, физико-химических реакций между загрязняющимивеществами икомпонентами атмосферы, образуются другие вторичные признаки. Основным источником пирогенного загрязнения напланете являются тепловые электростанции, металлургические и химическиепредприятия, котельные установки, потребляющие более 70% ежегодно добываемого твердого и жидкоготоплива. Основными вредными примесями пирогенного происхождения являются следующие:
а) Оксид углерода. Получается при неполном сгоранииуглеродистых веществ. В воздух онпопадает в результате сжигания твердых отходов, с выхлопными газами и выбросамипромышленных предприятий. Ежегодно этого газа поступает в атмосферу не менее1250 млн. т. Оксид углерода являетсясоединением, активно реагирующим с составными частями атмосферы и способствуетповышению температуры на планете, и созданию парникового эффекта.
б) Сернистый ангидрид.Выделяется в процессесгорания серосодержащего топлива или переработки сернистых руд (до 170 млн. т. в год). Часть соединений серы выделяется пригорении органических остатков в горнорудных отвалах. Только в США общееколичество выброшенного в атмосферусернистого ангидрида составило 65 % отобщемирового выброса.
в) Серный ангидрид.Образуется при окислении сернистого ангидрида. Конечным продуктом реакцииявляется аэрозоль или растворсерной кислоты в дождевой воде, который подкисляет почву, обостряетзаболевания дыхательных путей человека. Выпадение аэрозоля серной кислоты из дымовых факелов химическихпредприятий отмечается при низкой облачности и высокой влажности воздуха. Листовые пластинки растений,произрастающих на расстоянии менее 11км. от таких предприятий, обычно бывают густо усеяны мелкими некротическими пятнами, образовавшихся вместах оседания капель серной кислоты. Пирометаллургическиепредприятия цветной и черной металлургии, а также ТЭС ежегодно выбрасывают ватмосферу десятки миллионов тонн серного ангидрида.
г) Сероводород и сероуглерод. Поступают в атмосферу раздельно или вместе с другими соединениями серы. Основными источниками выброса являютсяпредприятия по изготовлению искусственного волокна, сахара,коксохимические, нефтеперерабатывающие, а также нефтепромыслы. В атмосфере при взаимодействии с другимизагрязнителями подвергаются медленному окислению до серного ангидрида.
д.) Оксилы азота. Основными источниками выброса являются предприятия,производящие азотные удобрения, азотнуюкислоту и нитраты, анилиновыекрасители, нитросоединения, вискозныйшелк, целлулоид. Количество оксиловазота, поступающих в атмосферу, составляет 20 млн. т. в год.
е) Соединения фтора. Источниками загрязнения являются предприятия по производствуалюминия, эмалей, стекла, керамики,стали, фосфорных удобрений. Фторосодержащие вещества поступают в атмосферу в виде газообразных соединений — фтороводорода или пыли фторида натрия и кальция. Соединения характеризуются токсическим эффектом. Производные фтора являются сильными инсектицидами.
ж) Соединения хлора.Поступают в атмосферу от химических предприятий,производящих соляную кислоту, хлоросодержащие пестициды, органические красители, гидролизный спирт,хлорную известь, соду. В атмосферевстречаются как примесь молекулыхлора и паров соляной кислоты.Токсичность хлора определяется видом соединений и их концентрацией. В металлургической промышленности при выплавке чугуна и при переработке его на сталь происходит выброс в атмосферу различныхтяжелых металлов и ядовитых газов. Так,в расчете на 1 т. передельного чугуна выделяется кроме 12,7 кг. сернистого газаи 14,5 кг пылевых частиц, определяющих количествосоединений мышьяка, фосфора, сурьмы, свинца, паров ртути и редких металлов, смоляных веществ и цианистоговодорода.
2.2.Аэрозольное загрязнение атмосферы.
Аэрозоли — это твердые или жидкие частицы, находящиеся во взвешенном состоянии ввоздухе. Твердые компонентыаэрозолей в ряде случаев особенно опасныдля организмов, а у людей вызываютспецифические заболевания. В атмосфере аэрозольные загрязнения воспринимаются в виде дыма,тумана, мглы или дымки. Значительная часть аэрозолей образуется ватмосфере при взаимодействии твердых и жидкихчастиц между собой или с водяным паром.Средний размер аэрозольных частиц составляет 1-5 мкм. В атмосферу Землиежегодно поступает около 1 куб. км пылевидных частиц искусственного происхождения. Большое количество пылевых частиц образуется также в ходе производственной деятельности людей. Сведения о некоторых источниках техногеннойпыли приведены ниже:
ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ПРОЦЕСС.
ВЫБРОС ПЫЛИ, МЛН. Т/ГОД
1. Сжигание каменного угля 93,600
2. Выплавка чугуна 20,210
3. Выплавка меди (без очистки)6,230
4. Выплавка цинка 0,180
5. Выплавка олова (без очистки) 0,004
6. Выплавка свинца 0,130
7. Производство цемента 53,370
Основнымиисточниками искусственных аэрозольных загрязнения воздуха являются ТЭС, которые потребляют уголь высокой зольности, обогатительныефабрики, металлургические, цементные,магнезитовые и сажевые заводы. Аэрозольные частицы от этих источников отличаются большим разнообразиемхимического состава. Чаще всего в их составе обнаруживаются соединения кремния, кальция и углерода, реже — оксиды металлов: железа, магния, марганца, цинка, меди, никеля,свинца, сурьмы, висмута, селена, мышьяка, бериллия, кадмия, хрома,кобальта, молибдена, а также асбест.
Ещебольшее разнообразие свойственно органической пыли, включающейалифатические и ароматические углеводороды, соли кислот. Она образуется при сжигании остаточныхнефтепродуктов, в процессе пиролиза нанефтеперерабатывающих, нефтехимических и других подобных предприятиях.
Постояннымиисточниками аэрозольного загрязнения являются промышленные отвалы - искусственные насыпи изпереотложенного материала,преимущественно вскрышных пород, образуемых при добыче полезных ископаемых или же из отходов предприятийперерабатывающей промышленности, ТЭС.
Источникомпыли и ядовитых газов служат массовые взрывные работы. Так, в результате одного среднего по массе взрыва(250-300 тонн взрывчатых веществ) ватмосферу выбрасывается около 2 тыс. куб. м. условного оксида углерода и более150 т. пыли.
Производство цемента и других строительных материаловтакже является источником загрязнения атмосферы пылью. Основные технологические процессы этих производств - измельчение и химическая обработка полуфабрикатов и получаемых продуктовв потоках горячих газов всегда сопровождается выбросами пыли и других вредныхвеществ в атмосферу.
Катмосферным загрязнителям относятся углеводороды — насыщенные иненасыщенные, включающие от 1 до 13атомов углерода. Они подвергаются различным превращениям, окислению,полимеризации, взаимодействуя с другими атмосфернымизагрязнителями после возбуждения солнечной радиацией. В результате этих реакций образуются перекисные соединения, свободные радикалы, соединения углеводородов с оксидами азотаи серы часто в виде аэрозольных частиц.При некоторых погодных условиях могут образовываться особо большие скоплениявредных газообразных и аэрозольныхпримесей в приземном слое воздуха.
Обычноэто происходит в тех случаях, когда в слое воздуха непосредственно над источниками газопылевой эмиссиисуществует инверсия — расположения слояболее холодного воздуха под теплым, что препятствует воздушным массам и задерживает перенос примесей вверх. В результате вредные выбросысосредотачиваются под слоем инверсии, содержание их у земли резко возрастает, чтостановится одной из причин образования ранее неизвестного в природе фотохимического тумана.
2.3.Фотохимический туман (смог).
Фотохимическийтуман представляет собой многокомпонентнуюсмесь газов и аэрозольных частиц первичного и вторичного происхождения. Всостав основных компонентов смога входят озон, оксиды азота и серы, многочисленные органические соединенияперекисной природы, называемые всовокупности фотооксидантами.
Фотохимическийсмог возникает в результате фотохимических реакций при определенных условиях: наличии в атмосфере высокой концентрации оксидов азота, углеводородов идругих загрязнителей, интенсивной солнечной радиации и безветрия или очень слабого обмена воздуха в приземном слое при мощной ив течение не менее суток повышеннойинверсии. Устойчивая безветренная погода, обычно сопровождающаясяинверсиями, необходима для создания высокой концентрации реагирующих веществ.
Такиеусловия создаются чаще виюне-сентябре и реже зимой. Припродолжительной ясной погоде солнечная радиация вызывает расщепление молекулдиоксида азота с образованием оксида азота и атомарного кислорода. Атомарный кислород с молекулярным кислородом дают озон. Казалось бы, последний, окисляя оксид азота,должен снова превращаться в молекулярный кислород, а оксид азота — в диоксид. Но этого не происходит. Оксид азота вступает в реакции с олефинами выхлопныхгазов, которые при этом расщепляются по двойной связи и образуют осколки молекул и избыток озона. В результате продолжающейсядиссоциации новые массы диоксида азотарасщепляются и дают дополнительные количества озона.
Возникаетциклическая реакция, в итоге которой в атмосфере постепенно накапливается озон.Этот процесс в ночное времяпрекращается. В свою очередь озон вступает в реакцию олефинами. В атмосфере концентрируются различныеперекиси, которые в сумме и образуют характерные для фотохимического тумана оксиданты. Последние являются источником так называемых свободных радикалов, отличающихся особой реакционнойспособностью.
Такиесмоги — нередкое явление над Лондоном, Парижем, Лос-Анджелесом, Нью-Йорком и другими городами Европы и Америки. По своему физиологическомувоздействию на организм человека оникрайне опасны для дыхательной и кровеносной системы и часто бывают причинойпреждевременной смерти городских жителей с ослабленным здоровьем.
2.4.Проблема контролирования выброса в атмосферу загрязняющих веществ промышленнымипредприятиями (ПДК).
Приоритетв области разработки предельно допустимыхконцентраций в воздухе принадлежит СССР. ПДК — такие концентрации, которые на человека и его потомство прямого или косвенного воздействия, не ухудшают их работоспособности,самочувствия, а также санитарно-бытовых условий жизни людей.
Обобщениевсей информации по ПДК, получаемой всеми ведомствами, осуществляется в ГГО(Главной Геофизической Обсерватории. Чтобы по результатам наблюденийопределить значения воздуха, измеренные значения концентраций сравнивают с максимальной разовой предельнодопустимой концентрацией и определяютчисло случаев, когда были превышены ПДК, а также во сколько раз наибольшее значение было вышеПДК. Среднее значение концентрации за месяц или за год сравнивается с ПДК длительного действия — среднеустойчивой ПДК.Состояние загрязнение воздуха несколькими веществами, наблюдаемые в атмосфере города, оценивается с помощью комплексного показателя- индекса загрязнения атмосферы (ИЗА). Для этого нормированные на соответствующее значения ПДК и средниеконцентрации различных веществ спомощью несложных расчетов приводят к величине концентраций сернистого ангидрида, а затем суммируют.
Максимальныеразовые концентрации основных загрязняющих веществ былинаибольшими в Норильске (оксилы азота исеры), Фрунзе (пыль), Омске (угарныйгаз). Степень загрязнения воздухаосновными загрязняющими веществами находится в прямой зависимости от промышленногоразвития города. Наибольшие максимальные концентрации характерны для городов с численностьюнаселения более 500 тыс. жителей. Загрязнение воздуха специфическимивеществами зависит от вида промышленности, развитой в городе. Если в крупном городе размещены предприятиянескольких отраслей промышленности, тосоздается очень высокий уровень загрязнения воздуха, однако проблема снижения выбросов многих специфических веществ до сих пор остается нерешенной.
3.Химическое загрязнение природных вод.
Всякийводоем или водный источник связан сокружающей его внешней средой. На него оказывают влияние условияформирования поверхностного или подземного водного стока, разнообразные природные явления, индустрия,промышленное и коммунальное строительство, транспорт, хозяйственная и бытовая деятельность человека. Последствием этих влияний являетсяпривнесение в водную среду новых, несвойственных ей веществ — загрязнителей,ухудшающих качество воды. Загрязнения, поступающие в водную среду, классифицируют по разному, в зависимости отподходов, критериев и задач. Так, обычно выделяют химическое, физическое ибиологические загрязнения.
Химическоезагрязнение представляет собой изменение естественных химических свойств вода за счет увеличения содержания вней вредных примесей как неорганической (минеральные соли, кислоты, щелочи, глинистые частицы), так иорганической природы (нефть и нефтепродукты, органические остатки, поверхностно-активные вещества,пестициды).
3.1.Неорганическое загрязнение.
Основныминеорганическими (минеральными) загрязнителями пресных и морских вод являются разнообразные химические соединения, токсичные дляобитателей водной среды. Это соединениямышьяка, свинца, кадмия, ртути, хрома, меди, фтора. Большинство из них попадаетв воду в результате человеческой деятельности. Тяжелые металлы поглощаютсяфитопланктоном, а затем передаются попищевой цепи более высокоорганизованным организмам. Токсический эффект некоторых наиболее распространенных загрязнителей гидросферыпредставлен в таблице 3.1.
Кромеперечисленных в таблице веществ, к опасным источникам инфекции водной средыможно отнести неорганические кислоты и основания, обуславливающие широкийдиапазон рН промышленных стоков (1,0 — 11,0) и способных изменять рН водной среды до значений 5,0 или выше 8,0 , тогда как рыба в пресной и морской воде может существоватьтолько в интервале рН 5,0 — 8,5.
Таблица 3.1.
Вещество
Планктон
Ракообразные
Моллюски
Рыбы
1. Медь
+++
+++
+++
+++
2. Цинк
+
++
++
++
3. Свинец
-
+
+
+++
4. Ртуть
++++
+++
+++
+++
5. Кадмий
-
++
++
++++
6. Хлор
-
+++
++
+++
7. Роданид
-
++
+
++++
8. Цианид
-
+++
++
++++
9. Фтор
-
-
+
++
10. Сульфид
-
++
+
+++
Степеньтоксичности (примечание):
- — отсутствует
+ — очень слабая
++ — слабая
+++ — сильная
++++ — очень сильная
Средиосновных источников загрязнения гидросферы минеральными веществами и биогенными элементами следует упомянутьпредприятия пищевой промышленности и сельское хозяйство. С орошаемых земель ежегодно вымывается около 6 млн. тсолей. К 2000 году возможно увеличениеих массы до 12 млн. т/год.
Отходы,содержащие ртуть, свинец, медьлокализованы в отдельных районах у берегов, однако некоторая их часть выноситсядалеко за пределы территориальных вод. Загрязнение ртутью значительно снижаетпервичную продукцию морских экосистем, подавляя развитие фитопланктона. Отходы, содержащие ртуть, обычно скапливаются вдонных отложениях заливов или эстуариях рек. Дальнейшая ее миграциясопровождается накоплением метиловой ртути и ее включением в трофические цепи водных организмов.
Так,печальную известность приобрела болезньМинамата, впервые обнаруженную японскимиучеными у людей, употреблявших в пищурыбу, выловленную в заливе Минамата, в который бесконтрольно сбрасывалипромышленные стоки с техногенной ртутью.
3.2.Органическое загрязнение.
Средивносимых в океан с суши растворимых веществ, большое значение для обитателей водной средыимеют не только минеральные, биогенныеэлементы, но и органические остатки. Вынос в океан органического вещества оценивается в 300 - 380млн. т/год. Сточные воды, содержащиесуспензии органического происхождения или растворенное органическоевещество, пагубно влияют на состояниеводоемов. Осаждаясь, суспензии заливаютдно и задерживают развитие или полностью прекращают жизнедеятельность данных микроорганизмов,участвующих в процессе самоочищения вод. При гниении данных осадков могутобразовываться вредные соединения и отравляющие вещества, такие как сероводород, которые приводят кполному загрязнению воды в реке. Наличиесуспензий затрудняют также проникновениесвета на глубину, и замедляет процессы фотосинтеза.
Однимиз основных санитарных требований, предъявляемых к качеству воды, является содержание в ней необходимогоколичества кислорода. Вредное действие оказывают все загрязнения,которые, так или иначе, содействуют снижению содержания кислорода в воде.Поверхностно активные вещества — жиры, масла, смазочные материалы — образуют на поверхности воды пленку,которая препятствует газообмену между водой и атмосферой, что снижаетстепень насыщенности воды кислородом.
Значительныйобъем органических веществ, большинство из которых несвойственно природным водам, сбрасывается в реки вместе с промышленными и бытовыми стоками. Нарастающее загрязнение водоемов иводостоков наблюдается во всех промышленных странах. Информация о содержаниинекоторых органических веществ в промышленных сточных водах предоставлена ниже:
Загрязняющие вещества Количествов мировом стоке, млн. т/год
1. Нефтепродукты 26,563
2. Фенолы 0,460
3.Отходы производств синтетических волокон 5,500
4.Растительные органические остатки 0,170
5.Всего 33,273
Всвязи с быстрыми темпами урбанизации и несколько замедленным строительством очистныхсооружений или их неудовлетворительной эксплуатацией водные бассейны и почва загрязняются бытовыми отходами. Особенноощутимо загрязнение в водоемах сзамедленным течением или непроточных (водохранилища, озера).
Разлагаясьв водной среде, органические отходы могутстать средой для патогенных организмов. Вода, загрязн