Химические загрязнения примеры


Любые виды загрязнения окружающей среды являются значительной глобальной проблемой современности, которая с все большей регулярностью обсуждается по телевидению, а также в научных кругах. Сформированы многие международные организации, основная направленность которых  —  борьба с ухудшающимися природными условиями.

Источник: https://warways.ru/ugrozy-dlya-zhizni-na-planete/vidy-zagryaznenij.html

На сегодняшний день о процессах, ведущих к загрязнению окружающей среды, известно немало. Написана множество научных трудов и книг, проведены неисчислимые изыскания. Однако, практическое решение этих проблем для человечества оказалось не совсем по силам. Вопросы природного загрязнения все еще остаются актуальными, откладывание их в долгий ящик может обернуться для того же человечества трагичными последствиями.

Из истории загрязнения биосферы


Благодаря тому, что происходит интенсивная индустриализация общественной жизни, проблема загрязнения окружающей среды стала особенно острой в течение последних десятилетий, хотя, загрязнение природной среды все же считается одной из древнейших проблем человеческой истории. В давние времена, еще на заре человечества люди по-варварски уничтожали леса, истребляли флору и фауну, а также занимались изменением природного ландшафта, чтобы еще больше расширять территории своего проживания и получать во все больших количествах драгоценные ресурсы.

Даже в те времена такое отношение приводило к климатическим изменениям разных масштабов и к другим экологическим катаклизмам. Постоянное возрастание населения Земли и быстрый прогресс цивилизации сопровождался интенсивной добычей полезных ископаемых. Это нередко приводило к осушению водоемов и, конечно же, к химическому загрязнению биосферы. Век научно-технической и промышленной революции ознаменовался не одной лишь новой эрой общественного уклада, но также и новой волной загрязнений.


Источник: https://warways.ru/ugrozy-dlya-zhizni-na-planete/vidy-zagryaznenij.html

Развитие науки и техники дало ученым инструменты, при помощи которых появилась возможность проводить точную и подробную диагностику экологической обстановки на планете. Данные спутников, метеосводок, пробы химического состава воздушных масс, водных ресурсов, почвы, а также наглядная демонстрация повсеместно дымящихся труб и нефтяных пятен на морской глади могут подтверждать лишь то, что проблема только усиливается путем расширения техносферы. Не зря ведь некоторые ученные высказывают мнение, что появление человека «разумного» — это и есть главная экологическая катастрофа.

Виды (классификация) загрязнения биосферы

На сегодняшний день имеется целая классификация видов причин загрязнения окружающей среды, которые основаны на самых разнообразных факторах.

Главным образом, известно о нескольких разновидностях загрязнений окружающей среды. Итак, загрязнения бывают:


  • Биологическими. Источник загрязнения – это живые организмы. Это может происходить естественным путем либо первоисточником может быть антропогенная деятельность;
  • Физическими. Такие загрязнения приводят к изменениям соответствующих характеристик в окружающей среде. Физическими загрязнениями могут быть тепловые, радиационные, шумовые и прочие разновидности;
  • Химическими. Происходят вследствие увеличения процентного содержания веществ либо же их проникновения в окружающую среду. Это может привести к изменениям в нормальном химическом составе ресурсов;
  • Механическими. При таком вид загрязнения биосферы происходят от мусора.

На самом деле каждая разновидность загрязнений может сопровождаться другой либо же несколькими одновременно.

Источник: https://warways.ru/ugrozy-dlya-zhizni-na-planete/vidy-zagryaznenij.html

Загрязнение атмосферы человеком

Газообразный слой Земли — это важнейший участник в природных процессах планеты, благодаря которому определяется ее климат с тепловым фоном (сейчас наблюдается изменение температуры). Он защищает от губительных воздействий космической радиации, принимает участие в  рельефообразовании. Состав газов в атмосфере модифицировался на протяжении всей истории формирования планетарного тела. Суровая реальность такова, что некоторая доля объема в газовой оболочке Земли обуславливается результатом человеческой деятельности. Так индустриальные районы и крупные мегаполисы отличаются высоким уровнем вредоносных примесей в атмосфере.


Основными источниками химического загрязнения атмосферы может быть деятельность:

  • Химических заводов;
  • Предприятий топливно-энергетического комплекса;
  • Транспортных средств.

Такие источники загрязнений считаются причиной появления в атмосфере множества тяжелых металлов, типа свинца, ртути, хрома, меди. Они являются постоянными компонентами воздушных масс из промышленных зон. Современными электростанциями каждодневно выбрасываются в атмосферу тысячи тонн углекислых газов, сажи, пыли, а также золы.

Рост численности автотранспортных средств в городах и селах привел к повышенному скапливанию множества вредоносных веществ в атмосфере, которые поступают с выхлопными газами автомобилей. Антидетонационные присадки, которые добавляются в горючее, способствуют выделению большого количества свинца. В двигателях автомобилей вырабатывается зола с пылью, благодаря которым загрязняется не только воздушная среда, но также и почва.


Воздух кроме всего прочего загрязняется чрезвычайно токсичными газами, выбрасываемыми заводами и фабриками химпрома. Отходы химпредприятий, содержащие оксиды азота и серы, нередко приводят к кислотным дождям. Они склонны к вступлению в реакцию с элементами биосферы, после чего образуются другие не менее опасные их производные. Вследствие бездумной  деятельности человека систематически случаются лесные пожары, в процессе которых происходит выброс громадного количества диоксида углерода.

Загрязнение почвы человеком

Почва является тонким слоем литосферы, которая образовалась вследствие множества природных обстоятельств. В ней проистекает немало процессов, связанных с взаимодействием живых и неживых систем. Добывая природные ископаемые, проводя горнопромышленные работы, возводя самые разнообразные здания, дороги и аэродромы происходит уничтожение масштабных площадей почвы.


Вследствие нерациональной хозяйственной человеческой деятельности деградирует плодородный слой земли. Происходит изменение его естественного химического состава, а также механические загрязнения. Интенсивность в развитии сельского хозяйства приводит к значительным потерям плодородных земель. Чрезмерно частая их вспашка способствует тому, что почвам угрожают затопления, засоления и ветра, вследствие чего может произойти эрозия почвы.

Щедрое пользование удобрениями, инсектицидами, пестицидами и химическими ядами для того, чтобы уничтожить вредителей и сорняков приводит к проникновению в почву противоестественных для нее химических веществ. Антропогенная деятельность приводит к изменениям, связанным с химическими загрязнениями земли, а загрязнение производят главным образом тяжелые металлы и их производные. Основным вредным элементом при этом является свинец, вместе с его соединениями. Перерабатывая свинцовые руды, химзаводы выбрасывают приблизительно 30 кг металлов с каждой переработанной тонны сырья. Автомобильные выхлопы, содержащие множество этого металла, проникают в почву, и приводят к отравлению обитающих в ней живых организмов. Жидкие отходы, сливаемые на рудниках, в которых находится цинк, медь и другие металлы также приводят к заражению земли.


Деятельность электростанций и научно-исследовательских центров, изучающих атомную энергию, выпадение радиоактивных осадков, например, при ядерных испытаниях приводит к радиоактивным загрязнениям. Из-за всего этого в почву попадают радиоактивные изотопы, а они потом могут попадать в человеческие организмы при употреблении продуктов питания. Накопленные в земных недрах металлы развеиваются, вследствие непомерной промышленной деятельности человека. Далее они будут концентрироваться в верхних почвенных слоях.

Следует отметить, что еще не так давно в промышленном производстве пользовались всего лишь 18 элементами, из имеющихся в земной коре, а в наше время – всеми известными.

Загрязнение воды человеком

Источник: https://warways.ru/ugrozy-dlya-zhizni-na-planete/vidy-zagryaznenij.html


В настоящее время, в отличие от земли или воздуха, воды на планете загрязнены значительно больше, чем это только можно себе вообразить. Пятна нефти, а также множество плавающих на поверхности морей и океанов пластиковых бутылок – это всего лишь то, что, как говорится, «лежит на поверхности». Куда большая часть всякого рода загрязнителей уже растворилась и пребывает в таком состоянии.

Конечно, качество воды может испортиться и по естественным причинам. Так, например, когда случаются сели и паводки, из материковых почв вымываются частицы магния, которые при попадании в водоемы и наносят вред водным животным и рыбам больше, чем это делают их естественные враги. Всякие химические превращения приводят к проникновению в пресную воду алюминия. Таким образом, естественные загрязнения составляют лишь малую долю в противоположность антропогенным. По вине людей несовершенное промышленное оборудование загрязняет воду:

  • Поверхностно-активными соединениями;
  • Пестицидами;
  • Фосфатами, нитратами и другими солями;
  • Лекарствами;
  • Нефтепродуктами;
  • Радиоактивными изотопами.

Источников таких загрязнителей может быть множество. Немало загрязнений допускаются:


  • Фермерскими хозяйствами;
  • Рыбным промыслом;
  • Нефтяными платформами;
  • Электростанциями;
  • Предприятиями химпрома;
  • Канализационными стоками.

Кстати, кислотные осадки, которые тоже появляются в результате деятельности человека, растворяют грунты, что приводит к вымыванию тяжелых металлов.

Кроме химических загрязнений воды, имеется еще и физическое, а точнее – тепловое загрязнение. Большим количеством воды пользуются в электроэнергетике. Так тепловыми электростанциями она применяется при охлаждении турбин, а отработанные нагретые жидкости сливаются в водохранилища. Механические ухудшения качественных показателей воды бытовыми отходами и органическими остатками в городах сокращают места обитания водных обитателей, а некоторые из них погибают.

Загрязненные воды являются основной причиной большинства болезней. Например, погибают многие живые существа, бедствует экосистема морей и океанов, нарушаются нормальные природные процессы. В итоге, загрязнители попадают в продукты питания, после чего негативно воздействуют на человеческие организмы.


Глобальные проблемы загрязнения: как с ними бороться?

Чтобы избежать катастрофических последствий борьба с физическими загрязнениями должна быть задачей №1. Проблемы должны решаться на мировом уровне, потому что природа не располагает государственными границами. Чтобы предупредить загрязнения, нужны санкции против предприятий, которые сбрасывают отходы в окружающую среду, а также немалые штрафы за выбрасывание мусора в неположенных местах. Стимулировать соблюдение норм экобезопасности необходимо при помощи финансовых методов. Такие подходы уже доказали свою результативность на примере некоторых стран.

Одним из перспективных направлений в борьбе с загрязнениями может быть использование альтернативных источников энергии. Так, пользование солнечными батареями, водородным топливом и другими энергосберегающими технологиями приведет к уменьшению выбросов вредоносных соединений в окружающую среду.

Для борьбы с загрязнениями нужно:

  • Строить очистные сооружения;
  • Создавать национальные парки и заповедники;
  • Увеличивать зеленые насаждения;
  • Привлекать внимание общественности к проблеме последствий загрязнений.

Загрязнение окружающей среды — это глобальная мировая проблема, решение которой находится в прямой зависимости от активного участия всех, кто считает планету Земля своей родной обителью, в противном случае экологической катастрофы просто не избежать.

Источник: https://warways.ru/ugrozy-dlya-zhizni-na-planete/vidy-zagryaznenij.html

Источник: zen.yandex.ru

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  50С.  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 14,50 С, в 1980 — 15,20 С. Опасность в тенденции роста. По прогнозам 2030-50 г. еще вырастет на 1,5-4,5 0С.

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

озоновый слойРазрушение 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 СО2)

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: SO2, NO2

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 2S + 3O2 = 2H2 O + 2SO2

2ZnS+3O2 = 2ZnO + 2SO2

Далее в атмосфере SO2 превращается в SO3. В чистом воздухе возможность превращения оксида серы +4 в оксид серы +6 мала, но пылевые частицы, несущие частицы железа и марганца играют роль катализатора.

2SO2+ 3O2= 2SO3

Далее происходит процесс: SO3 + H 2O =H 2SO4

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.

N2 + O2=2NO

2NO + O2 = 2NO2

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.

2NO2 + H 2O = HNO3 +HNO2

4NO2+ 2H 2O+O2 = 4HNO3

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/м3

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.

Источник: himege.ru

Глобальные и локальные проблемы экологии.
Экологическая безопасность и экологический риск

Химические загрязнения примеры

Загрязнение окружающей среды

Загрязнение – изменение параметров окружающей среды, оцениваемое как негативное, и которое при определенных условиях может нанести вред или угрожать жизни живым организмам.

Классификация загрязнений

    В экологии обычно различают следующие виды загрязнения:
    Механическое
– загрязнение химически инертным мусором, протаптывание тропинок и прочее механическое воздействие на среду, в том числе и инертный космический мусор
    Химическое
– загрязнителем являются вредные химические соединения, тяжелые металлы и пр., в том числе, аэрозольные загрязнения.
    Биологическое
– загрязнителем являются не свойственные экосистеме организмы, включая загрязнение микробиологическое. Наиболее известный пример – бесконтрольно расплодившиеся в Австралии кролики.
    Физическое
(физическими полями) – включает тепловое (излишние нагрев или охлаждение среды), световое (излишнее или недостаточное освещение), шумовое (или акустическое), электромагнитное, радиоактивное (обычно превышение естественного радиоактивного фона или повышение в среде концентрации нехарактерных радионуклидов).
    Визуальное загрязнение
– порча естественных пейзажей постройками, проводами, мусором, шлейфами самолётов и т. д.

Физические поля как загрязнители

    Рассматривая физические поля, следует отметить, что за исключением вторичных эффектов действия сильных и слабых взаимодействий (остаточные продукты радиоактивного распада), никаких остаточных продуктов самого воздействия не возникает. Поэтому физические поля можно обнаружить только непосредственно в течение времени их действия на окружающую среду. После прекращения воздействия обнаружить их следы, как правило, можно лишь косвенно, по остаточной реакции объектов, прежде всего, живой природы.
    По характеру воздействия на организм различают следующие типы воздействий:

  •  электромагнитные, электростатические и магнитостатические поля;
  •  акустические (включая вибрации);
  •  электроакустические;
  •  гравитационные;
  •  радиационные (как вторичное проявление действия сильных и слабых взаимодействий);
  •  биологические (как проявление воздействия комплекса полей, порождаемых жизнедеятельностью биообъекта,– например, гипноз)

    К радиоактивному воздействию (т.е. непосредственно связанному с перестройкой внутренней структуры атома), следует отнести α-, β-, γ- излучения и поток нейтронов n).
    То, что переносчиками взаимодействий являются дискретные частицы (кванты поля), приводит к важным следствиям в механизме воздействия физических полей на природные объекты. А именно, характер воздействия физического поля на объекты природы определяется не только характером и суммарной энергией самого поля, но, в существенной степени, энергетическими характеристиками его носителя.

Техногенное химическое загрязнение среды

    Подсчитано, что в начале 80-х гг. 20 в. в результате хозяйственной деятельности человека в биосферу поступило более 200 млн. т углекислого и около 146 млн. т сернистого газа, 53 млн. т оксидов азота и другие химические соединения. Побочными продуктами деятельности промышленных предприятий явились также 33 млрд. м3 неочищенных сточных вод и 250 млн. т пыли. Нетрудно догадаться, что к началу 21 в. количество аэрозолей (взвешенных в воздухе частиц) и вредных газообразных соединений (оксидов серы, углерода, азота, соединений фтора, хлора и др.) в биосфере значительно возросло. Это очень опасно, поскольку, по оценке Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), из более 500 тыс. практически используемых человеком химических соединений (всего известно более 6 млн. соединений) около 40 тыс. обладают вредными для человека свойствами, а 12 тыс. являются токсичными.
    Особую тревогу вызывает загрязнение атмосферы сернистым газом, который образуется в ходе переработки сернистых соединений. При взаимодействии сернистого газа с кислородом воздуха и атмосферной влагой образуется SO3, а затем H2SO4:

2 SO2 + О2 → 2 SO3, SO3 + Н2О → H2SO4.

    В результате дождь и снег оказываются подкисленными (рН < 5.6). Кислотные осадки приводят к гибели лесов, превращению озер, рек и прудов в безжизненные водоемы, что влечет за собой уничтожение сообществ растений и животных. Кроме того, они усугубляют тяжесть течения заболеваний дыхательных путей животных и человека.
    Попадание в верхние слои атмосферы оксидов азота и фреонов, широко применяемых в качестве аэрозольных распылителей и хладоагентов в холодильных установках, может привести к ослаблению озонового слоя, который не пропускает к поверхности Земли ультрафиолетовое излучение, губительное для всех живых организмов.
    Выбросы в естественные водоемы нефти и нефтепродуктов могут резко замедлить обмен газами между атмосферой и гидросферой и привести к гибели обитателей морей и океанов.
    Негативные последствия влечет и научно необоснованное применение для подкормки культурных растений больших доз минеральных и органических удобрений, в частности, нитратов. Интенсивное поступление нитратов в растения приводит к тому, что они не полностью включаются в обменные процессы и накапливаются в листьях, стеблях и корнях. Для самих растений избыток нитратов обычно особой опасности не представляет, но при попадании в организм теплокровных животных с пищей они превращаются в более токсичные соединения. Накопления последних в организме человека вызывают тяжелые нарушения обмена веществ, аллергию, нервные расстройства, а некоторые из них способны вызывать злокачественные новообразования.
    Еще одна современная проблема – использование пестицидов. В середине 20 в. более трети урожая отдавалось на откуп вредным насекомым, грибкам, сорнякам. Некоторые виды насекомых и клещей наносят громадный ущерб и здоровью человека, являясь переносчиками заразных болезней: малярии, энцефалита, тифа, сонной болезни и многих других. Поэтому, когда химики разработали вещества, способные их уничтожать, на мгновение показалось, что человек стал воистину всесильным. Спасительные вещества назвали пестицидами (лат. pestis – чума, зараза и греч. cido – убиваю). Арсенал пестицидов насчитывает тысячи веществ, эффективно уничтожающих насекомых (инсектициды), клещей (аиарициды), грибы (фунгициды), сорняки (гербициды). Но вскоре обнаружилась и обратная сторона медали – многие пестициды оказались очень ядовиты не только для вредителей, но и для человека. Каждый год в мире регистрируется несколько десятков тысяч острых отравлений ими, но это только верхушка айсберга, поскольку в большинстве своем действуют они скрытно, исподволь отравляя организм. Последствием становятся многие заболевания – от легких аллергических реакций до рака.
    Одним из первых пестицидов, триумфально прошедших по миру, стал ДДТ («дуст»). Однако оказалось, что каким-то образом ДДТ в опасных концентрациях накапливается в организме беременных женщин, приводя к мертворождениям и развитию тяжелых пороков у новорожденных детей. Кроме того, даже в небольших дозах он вызывает токсические гепатиты, гастриты, бронхиты, поражает почки и нервную систему.
    Жители городских квартир и огородники имеют дело с инсектицидами другого типа – тиофосом, карбофосом, хлорофосом, метафосом, фирменные названия которых могут быть весьма причудливыми и даже поэтичными. Суть их от этого, однако, не меняется – все они относятся к фосфорорганическим соединениям, являясь прямыми родственниками нервно-паралитических газов.
    Не менее серьезна проблема воздействия пестицидов на детей, находящихся в утробе матери. Даже ничтожные концентрации этих ядов ведут к серьезным нарушениям физического и умственного развития детей.
    Синильная кислота
и ее соли, цианиды, относятся к наиболее токсичным веществам и вызывают тяжелейшие отравления как при приеме внутрь, так и при вдыхании. Синильная кислота и цианиды широко используются в производстве синтетических волокон, полимеров, оргстекла, в медицине, для дезинфекции, борьбы с грызунами, окуривания плодовых деревьев. Кроме того, синильная кислота является боевым отравляющим веществом. Но отравиться ей можно и совсем в безобидной ситуаций – в результате потребления в пищу зерен некоторых фруктов, в семенах которых содержатся гликозиды, высвобождающие в желудке синильную кислоту (миндаль, косточки абрикосов и вишни и т.д.).

Химические загрязнения примеры
Рис.5.17. Тепловая электростанция (ТЭС).

    Серьезным источником загрязнения окружающей среды являются теплоэнергетические комплексы (ТЭК), в том числе, ТЭС и ТЭЦ. Современные ТЭК обычно включают системы сероочистки и азотоочистки дымовых газов, системы термической и плазмотермической подготовки и газификации угля, парогазовые схемы, энергохимические комплексы, системы утилизации теплоты уходящих газов, газотурбинные и (или) паротурбинные надстройки.

 

Таблица 5.1. Доля теплоэнергетических комплексов (ТЭК) и ТЭС
в воздействии на окружающую среду России.

    В то же время, несмотря на меры по защите от вредных выбросов, современные теплоэнергетические объекты являются крупными комплексами, которые имеют разностороннее влияние на многие сферы жизни и деятельности общества (табл. 5.1). Масштабы этого воздействия – огромны. Помимо долгоживущих радионуклидов (см. ниже) опасными компонентами их дымовых газов (особенно угольных ТЭС) являются твердые частицы, диоксид серы, окислы азота и углекислый газ. Кроме того, в дымовых газах содержатся ароматические углеводороды канцерогенного воздействия, пары соляной и плавиковой кислот, токсичные металлы.

Эффекты концентрации веществ в пищевых цепях

    Число различных синтетических веществ, выбрасываемых в окружающую среду стало быстро возрастать после второй мировой войны. Как указывалось выше, это, прежде всего гербициды и пестициды, предназначенные для уничтожения сорняков и насекомых, наносящих вред урожаям, домашнему скоту и самому человеку, включая ДДТ, диэлдрин и алдрин.

Химические загрязнения примеры
Рис. 5.18. количество ДДТ, заключенное в биомассе организмов, находящихся на разных трофических уровнях пищевой цепи. Цифрами выражено количество весовых единиц ДДТ, приходящееся на 1 млн. весовых единиц биомассы.

   В середине 60-х годов неожиданным для многих явилось сообщение о том, что ДДТ обнаружен в печени пингвинов в Антарктиде – месте весьма удаленном от районов возможного применения ДДТ. Предполагается, что в этом «виноваты» трофические цепи. На рис. 5.18 показано, какие количества ДДТ содержатся на различных трофических уровнях в пищевой цепи.
    Еще один пример. Большое Чистое озеро в Калифорнии служило местом отдыха, в частности рыбной ловли. В 1940-е годы нарушение естественной экосистемы из-за эвтрофизации (обогащение питательными веществами) привело к увеличению популяций мелких двукрылых насекомых. В 1949, 1954 и 1957 гг. эти популяции были обработаны распыленным ДДД (вещество, сходное с ДДТ).
    В результате первой и второй обработки было уничтожено около 99% этих насекомых, но они быстро восстановили свою численность, а третья обработка ДДД почти не оказала действия. Анализ небольших рыб, выловленных в озере, показал, что содержание ДДД в мышцах рыб, употребляемых человеком в пищу, составило в относительных единицах (1-200)·10–6, а в жировой ткани (40-2500)·10–6. Популяция западных поганок, насчитывавшая около 1000 особей и кормившаяся на озере, вымерла, а содержание ДДД в их жировых тканях достигло 1600·10–6.

Химическое оружие и захоронения боевых отравляющих веществ

    Несмотря на то, что во всем мире химическое оружие интенсивно уничтожается, знать о нем необходимо. Раньше с ним знакомили на курсах по гражданской обороне, и большинство людей имели о химическом оружии хотя бы общее представление. Сейчас оно упоминается только в аспекте разоружения или экологических катастроф, однако менее опасным оно от этого не стало. К тому же, игнорируя всевозможные Конвенции по запрещению химического оружия, до сих пор почти все ведущие в военном отношении страны имеют колоссальные его арсеналы, а в ряде случаев продолжают вести дальнейшие его разработки, в том числе в области создания психохимического оружия.

    Датой рождения химического оружия принято считать 22 апреля 1915 года, когда около 17 часов со стороны немецких позиций в долине реки Ипр появилась полоса серо-зеленоватого тумана, ветром сносимого в сторону французских частей. Это был ядовитый хлор, 180 тонн которого всего за 5 минут были выпущены немецкими войсками. В результате газовой атаки было поражено более 15 тысяч человек, треть из которых – смертельно. Непробиваемый до этого фронт был прорван.
    В 1917 г. германская армия, примерно в том же месте, применила против французов самый страшный газ первой мировой войны, получивший свое название от реки Ипр – иприт. Боевая эффективность иприта настолько превосходила все известные в то время отравляющие вещества, что его стали величать «королем газов». Но самое страшное свойство иприта – его способность влиять на наследственность – было обнаружено лишь в начале пятидесятых годов. По этому признаку он похож на ионизирующую радиацию, вследствие чего его еще называют «лучевым ядом». Те, кто выжил после ипритных атак, очень скоро умер от лейкозов и других раковых заболеваний. В последний год первой мировой войны 50% артиллерийских снарядов, выпущенных немцами, были химическими.
    Ко второй мировой войне все страны подошли с фантастическими арсеналами химического оружия. Даже трудно себе представить, что случилось бы, если бы его все-таки применили. Помимо отравляющих веществ, «опробованных» во время первой мировой, в Германии незадолго до начала войны были созданы самые опасные боевые яды – нервнопаралитические газы.
    После второй мировой войны эпицентр разработки химического оружия переместился из Германии в США. Помимо дальнейшего совершенствования нервнопаралитических газов («плеяда» так называемых «V-газов», во много раз более токсичных, чем зоман), ведутся самые интенсивные разработки психохимического оружия, действующего на мозг и центральную нервную систему.
    Химическое оружие после войны не только разрабатывалось, но и применялось. Американцы использовали его во время войны в Корее в 1952-1953 гг. и во Вьетнаме десять лет спустя. Например, только за первую половину 1966 г. в Южном Вьетнаме с американских самолетов было сброшено более 1.3 млн. галлонов отравляющих веществ на общей площади около 21 тыс. га. До сих пор значительная часть территории Вьетнама напоминает безжизненную пустыню.

    Сейчас массированное применение отравляющих веществ маловероятно – слишком пристально следит за этим мировое сообщество. Однако появилась опасность другого рода – экологическая. Так, например, после окончания второй мировой войны огромные количества боевых отравляющих веществ (около 200 тыс. т) были затоплены на небольшой глубине в прибрежных водах Балтийского моря. Под действием морской воды за прошедшие более чем полвека емкости с боевыми ядами, а это, в основном, иприт, стали ветхими, некоторые из них уже разрушаются.
    Недавно на дне Черного моря были обнаружены сотни контейнеров с отравляющими веществами. Если хотя бы одна бочка даст течь – локальной экологической катастрофы не избежать. Если же произойдет массовый выброс боевых ядов, то не избежать глобальной экологической катастрофы (рис.5.20).

Химические загрязнения примеры

Рис.5.20. Места в Крыму, в которых обнаружены захоронения контейнеров с отравляющими веществами.

    На территории России и вблизи ее границ есть много и других точек, где соседство людей с сверхтоксичными отравляющими веществами гораздо более тесное, чем это допустимо. Так, в 2001 г. Саратовский военный институт радиационной, химической и биологической защиты опубликовал список более чем 200 объектов на территории России, где до сих пор находятся боевые отравляющие вещества. Такие захоронения можно обнаружить даже на территории Москвы.
    Международное обсуждение вопроса о запрещении химического оружия началось в 1968 г. Его проводил Комитет по разоружению, состоявший из 18 государств, который после многочисленных изменений названия и состава был преобразован в 1984 г. в Конференцию по разоружению. В 1992 г. Конференция предоставила Генеральной Ассамблее ООН свой ежегодный отчёт, который содержал текст Конвенции о запрещении химического оружия (КХО), которая вступила в силу 29 апреля 1997 г. 13 стран заявили о наличии у себя заводов по производству ХО: Босния и Герцеговина, Китай, Франция, Индия, Иран, Ирак, Япония, Ливия, Россия, Сербия, Великобритания, США и 1 неназванная страна (именуемая в сообщениях как «A State Party»).
    Утверждается, что к 2007 году все заводы по производству ХО были остановлены, а 94 % были ликвидированы или переоборудованы под гражданские нужды.
    После распада СССР Россия осталась обладательницей крупнейших в мире запасов химического оружия – 40 тыс. т (по весу). Арсеналы данного вида оружия массового поражения имелись только в РСФСР, в других республиках их не оказалось. Россия объявила о наличии у себя химоружия на семи объектах – кожно-нарывного действия в Горном (Саратовская обл.) и Камбарке (Удмуртия), а также нервно-паралитического действия в Щучьем (Курганская обл.), Почепе (Брянская обл.), Марадыковском (Кировская обл.), Леонидовке (Пензенская обл.) и Кизнере (Удмуртия). Примерно 4/5 запасов составляют нервно-паралитические ОВ и 1/5 – кожно-нарывные. При этом наибольшую проблему с точки зрения безопасности представляли собой устаревшие запасы кожно-нарывных ОВ, находящиеся в Камбарке со времен второй мировой войны.
    В связи с финансовыми трудностями Россия не уложилась в первые два этапа программы по уничтожению ХО. Кроме того, ситуацию осложняли протесты местных властей и населения. Положение стало меняться только в 2000-х годах, и выполнение программы пошло ускоренными темпами. По состоянию на сентябрь 2010 г. в России было уничтожено 48.4 % имеющихся запасов.
    В США химическое оружие хранилось на восьми объектах: Абердин (штат Мэриленд), Эннистон (Алабама), Лексингтон (Кентукки), Ньюпорт (Индиана), Пайн-Блафф (Арканзас), Пуэбло (Колорадо), Дезерт (Юта) и Уматилла (Орегон). США начали уничтожать свое ХО с опережением графика. Первые 25 % они ликвидировали уже к концу 2001 г. Однако в дальнейшем процесс уничтожения несколько замедлился, и к 2005 году ими было уничтожено чуть более 1/3 запасов. По состоянию на октябрь 2010 г. США уничтожили 80% от общего количества запасов химического оружия.

Радиоактивное загрязнение среды

    Так исторически сложилось, что в общественном сознании сформировалось неадекватное восприятие техногенных рисков различной природы. В настоящее время существует устойчивый стереотип, согласно которому основными источниками поступления естественных радионуклидов (ЕРН) на поверхность Земли считаются урановые рудники и атомный энергетический комплекс с его ядерными реакторами.
    Однако более детальное знакомство с проблемой свидетельствует о том, что атомная энергетика в современном мире дает всего лишь не более 0.1% от всей дозы облучения людей на Земле. На порядок больше вклад в радиоактивное облучение привносят выбросы ТЭС и ТЭЦ, работающих на органическом топливе – угле, сланце, нефти, которые, наряду с другими энергетическими предприятиями, работающими на этом же топливе, являются самым мощным источником поступления радионуклидов (РН), и в частности радона, в атмосферу. Так, по данным многочисленных исследований, выбросы газообразных радиоактивных изотопов 220Rn и 222Rn, не улавливаемых действующими системами очистки ТЭС, составляют в среднем за год около 6∙1010 Бк/ГВт (эл.). К этому следует добавить, что согласно проведенной оценке, количество извлекаемых при добыче угля ЕРН в Российской Федерации превышает количество извлекаемых ЕРН при эксплуатации урановых месторождений. При сжигании угля, даже у современных ТЭС, работающих на угле с содержанием золы не более 10 % и оборудованных фильтрующей системой, позволяющей задерживать 97.5 % золы, РН практически полностью попадают во внешнюю среду. В результате, удельная активность выбросов ТЭС в 5-10 раз выше, чем для АЭС.
    В этом контексте исключительное значение в характере и особенностях реакции общества, средств массовой информации (СМИ) и тем более пострадавшего населения приобретают радиационные аварии на атомных объектах и особенно те из них, которые сопровождаются выбросами и сбросами радиоактивных материалов в окружающую среду. Подобного рода аварии, если они квалифицируются как крупномасштабные, приводят к радиоактивному загрязнению больших территорий и, следовательно, вовлечению в орбиту их влияния значительных контингентов населения. Реакции на такого рода аварии и, особенно на их радиологические последствия со стороны общества, политиков, СМИ и пострадавшего населения продолжаются в течение десятилетий. Так, например, катастрофа на Чернобыльской АЭС, без преувеличения всколыхнула все человечество, и память об этой трагедии, вне всякого сомнения, будет жить в сознании не одного поколения людей.
    В то же время, происходят крупномасштабные аварии в других отраслях промышленности, не связанных напрямую с ионизирующими излучениями, которые сопровождаются огромными безвозвратными и санитарными потерями: гибелью сотен и тысяч людей, массами пострадавших от увечий, отравлений и других причин, а также экологическими катастрофами (например, авария на химическом предприятии в Бхопале, взрыв продуктопровода в Башкирии, прорыв дамбы на золотодобывающей фабрике в Румынии, авария на Саяно-Шушенской ГЭС). Последствия этих аварий через достаточно непродолжительное время перестают быть предметом обостренного внимания СМИ и международной общественности, несмотря на трагические медико-биологические последствия этих катастроф.
    Безусловно, наибольший ущерб окружающей среде в плане радиоактивного загрязнения наносят аварии на объектах ядерного комплекса и ядерные взрывы в атмосфере. Что касается аварий, то, по-видимому, вследствие более внимательного отношения к ядерной отрасли, как общественности, так и специалистов, их число относительно не велико.

Химические загрязнения примеры
Рис. 5.21. Процентная доля облучения тела человека дозами ионизиру¬ющего излучения, получаемыми от различных источников.

    Из официальных источников известно, что за все время использования атомной энергетики в мире официально зафиксировано около 150 аварийных случаев выбросов радионуклидов в биосферу, но только 11 значительных аварий, из которых 4 связаны с работой АЭС. При этом основная часть из них была обусловлена не столь самой атомной энергетикой, сколько человеческим фактором, а на первых порах – не полным пониманием процессов, происходящих в ходе ядерных превращений.
    Самые первые в истории крупные радиационные аварии произошли в ходе наработки ядерных материалов для первых атомных бомб.
    1 сентября 1944 г. в США, штат Теннеси, в Ок Риджской национальной лаборатории при попытке прочистить трубу в лабораторном устройстве по обогащению урана произошел взрыв гексафторида урана, что привело к образованию опасного вещества гидрофтористой кислоты. Пять человек, находившихся в это время в лаборатории, пострадали от кислотных ожогов и вдыхания смеси радиоактивных и кислотных паров.
    В СССР первая серьезная радиационная авария произошла 19 июня 1948 г., на следующий же день после выхода атомного реактора по наработке оружейного плутония (комбинат «Маяк» в Челябинской области) на проектную мощность. В результате недостаточного охлаждения нескольких урановых блоков произошло их локальное сплавление с окружающим графитом. В течение девяти суток канал расчищался путем ручной рассверловки. В ходе ликвидации аварии облучению подвергся весь мужской персонал реактора, а также солдаты строительных батальонов, привлеченные к ликвидации аварии.
    3 марта 1949 г. в результате массового сброса комбинатом «Маяк» в реку Теча высокоактивных жидких радиоактивных отходов облучению подверглись около 124 тыс. человек в 41 населенном пункте. Наибольшую дозу облучения получили 28 100 человек, проживавших в прибрежных населенных пунктах по реке Теча. Средняя индивидуальная доза составила 210 мЗв (по данным врачей-радиологов, говорить об остром лучевом поражении организма человека можно при получении радиоактивной дозы облучения свыше 500 мЗв; при дозах от 1000 до 2000 мЗв у пятой части пострадавших возможен летальный исход, а при дозах свыше 7000 мЗв процент выживающих равен нулю).
    12 декабря 1952 г. в Канаде произошла первая в мире серьезная авария на АЭС. Техническая ошибка персонала АЭС Чолк Ривер (штат Онтарио) привела к перегреву и частичному расплавлению активной зоны реактора. Тысячи кюри продуктов деления попали во внешнюю среду, а около 3800 м3 радиоактивно загрязненной воды было сброшено прямо на землю, в мелкие траншеи неподалеку от реки Оттавы.
    29 сентября 1957 г. произошла авария, получившая название «Кыштымская». В хранилище радиоактивных отходов ПО «Маяк» взорвалась емкость, содержавшая радиоактивные вещества. Специалисты оценили мощность взрыва в 70-100 т в тротиловом эквиваленте. Радиоактивное облако от взрыва прошло над Челябинской, Свердловской и Тюменской областями, образовав так называемый Восточно-Уральский радиоактивный след площадью свыше 20000 км2. По оценкам специалистов, с момента взрыва до эвакуации с промплощадки комбината разовому облучению до 100 Р подверглись более пяти тысяч человек. В ликвидации последствий аварии в период с 1957 по 1959 год участвовали от 25 до 30 тыс. военнослужащих.
    10 октября 1957 г. в Великобритании в городке Виндскейл произошла крупная авария на одном из двух реакторов по наработке оружейного плутония. Вследствие ошибки, допущенной при эксплуатации, температура топлива в реакторе резко возросла, и в активной зоне возник пожар, продолжавшийся около четырех суток. В результате сгорели 11 т урана, а в атмосферу попали радиоактивных вещества. Радиоактивные осадки загрязнили обширные области Англии и Ирландии. Радиоактивное облако достигло Бельгии, Дании, Германии, Норвегии.
    В апреле 1967 г. произошел очередной радиационный инцидент в ПО «Маяк». Озеро Карачай, которое ПО «Маяк» использовало для сброса жидких радиоактивных отходов, сильно обмелело; при этом оголилось 23 га прибрежной полосы и дна озера. Радиоактивную пыль из высохших донных отложений разнесло ветром далеко за пределы озера: была загрязнена территория площадью 1800 км2, на которой проживало около 40 тыс. человек.
    Самым серьезным инцидентом в атомной энергетике США стала авария на АЭС Тримайл Айленд в штате Пенсильвания, произошедшая 28 марта 1979 г. В результате серии сбоев в работе оборудования и грубых ошибок операторов на втором энергоблоке АЭС произошло расплавление 53% активной зоны реактора. Произошел выброс в атмосферу инертных радиоактивных газов ксенона и йода. Кроме того, в реку Сукуахана было сброшено 185 м3 слаборадиоактивной воды. Из района, подвергшегося радиационному воздействию, было эвакуировано 200 тыс. человек.
    В апреле 1986 г. на четвертом блоке Чернобыльской АЭС произошла крупнейшая ядерная авария в мире – с частичным разрушением активной зоны реактора и выходом осколков деления за пределы зоны. По свидетельству специалистов авария произошла из-за попытки проделать эксперимент по снятию дополнительной энергии во время работы основного атомного реактора. В атмосферу было выброшено 190 т радиоактивных веществ. Восемь из 140 т радиоактивного топлива реактора оказались в воздухе. Другие опасные вещества попали в атмосферу в результате пожара, длившегося почти две недели. Люди в Чернобыле подверглись облучению в 90 раз большему, чем при падении бомбы на Хиросиму. В результате аварии произошло радиоактивное заражение в радиусе 30 км. Была загрязнена территория площадью 160000 км2. Пострадали северная часть Украины, Беларусь и запад России.
    30 сентября 1999 г. произошла крупнейшая авария в истории атомной энергетики Японии. На заводе по изготовлению топлива для АЭС в научном городке Токаймура (префектура Ибараки) из-за ошибки персонала началась неуправляемая цепная реакция, которая продолжалась в течение 17 часов. Облучению подверглись 439 человек, 119 из них получили дозу, превышающую ежегодно допустимый уровень. Трое рабочих получили критические дозы облучения. Двое из них скончались.
    9 августа 2004 г. произошла авария на АЭС «Михама», расположенной в 32 км к западу от Токио на острове Хонсю. В турбине третьего реактора произошел мощный выброс пара температурой около 2000C. Находившиеся рядом сотрудники АЭС получили серьезные ожоги. Утечки радиоактивных материалов в результате аварии не было обнаружено. Четыре человека погибли, 18 серьезно пострадали.
    Самой серьезной по последствиям аварией для Японии стала авария на АЭС после землетрясения и цунами 11 марта 2011 г.

Химические загрязнения примеры
Рис. 5.22. Накопление радиоизотопов 90Sr и 137Cs в пищевой цепи (по Дж. Митчеллу).

    После ядерных взрывов, аварий на АЭС или объектах, связанных с ядерным производством, на поверхность Земли или дна океана оседают пылеватые частицы, называемые радиоактивными осадками. Характер их зависит от типа ядерного устройства. В случае атомного взрыва происходит расщепление урана или плутония и образование радиоактивных продуктов распада. При термоядерном взрыве (водородное оружие) синтезируются легкие ядра (дейтерий + тритий) с образованием более тяжелых элементов. При этом продуктов радиоактивного распада образуется немного (главным образом за счет распада ядерного детонатора), но выделяется большое количество нейтронов, которые, действуя на нерадиоактивные окружающие вещества, превращают их в источники радиации (наведенная радиоактивность).
    Вследствие очень высоких температур, реализующихся при ядерных взрывах, радионуклиды часто спекаются с окружающими частицами поднятого грунта и образуют шарики различных размеров, состоящие в основном из кремнистого и глиноземистого материала нерастворимого в воде. Эта радиоактивная пыль, покрывая траву, листья деревьев и кустарников, включается затем в пищевые цепи и попадает в организм животных и человека (рис.5.22).
    Мельчайшие радиоактивные частицы перемещаются ветром от места взрыва и покрывают большие площади. Кроме того, при радиоактивном распаде образуется эманация (радиоактивные газы), которая может переноситься на значительные расстояния и затем давать твердые радиоизотопы. Последние зачастую обнаруживаются в пищевых цепях на расстоянии в сотни километров от эпицентра взрыва.
    В случаях особо мощных взрывов происходит глобальное загрязнение атмосферы радиоизотопами и выпадение радиоактивных осадков по всей поверхности планеты. Обычно количество радиоактивных осадков бывает пропорционально степени влажности климата, поскольку мельчайшие радиоактивные частицы возвращаются на поверхность Земли, в основном с дождями и снегом. Так, после аварии на Чернобыльской АЭС на площади 50 000 км2 вокруг места взрыва выпали радиоактивные осадки (состоящие в основном из йода, цезия, стронция и плутония) активностью 31·106 Ки, что составляет всего 3/5% от суммарного выделения радиоактивных продуктов. Основная же часть радиоактивных веществ была унесена радиоактивным облаком на большие расстояния, что обусловило глобальное повышение радиационного фона в атмосфере планеты.
    В случае поступления радиоактивных изотопов в окружающую среду со скоростью превышающей их распад, они постепенно накапливаются в почве, морских и континентальных осадках, воде и воздухе, а затем и в живых организмах. Отношение содержания радиоактивного изотопа в организме к содержанию его в окружающей среде называют коэффициентом накопления (K).
    Радиоактивные изотопы в химическом отношении ведут себя аналогично стабильным, поэтому накопление их в организмах связано с химическими, а не физическими причинами. Коэффициент накопления может достигать огромных величин. К примеру, при концентрации фосфора в воде 0.00003 мг/г, количество его в желтке уток, обитающих в данном бассейне, может достигать 6 мг/г (K = 200 000). Концентрация радиоактивного йода в щитовидной железе зайца может быть в 500 раз выше, чем в растениях, которыми он питается.
    Несмотря на то, что процесс приготовления пищи частично защищает человека от загрязнителей, длительное питание продуктами, загрязненными радионуклидами, приводит к накоплению последних в организме. Радиоактивное загрязнение биосферы вызывает множество заболеваний у человека и в первую очередь лейкемию, обязанную 90Sr, который, отлагаясь в костях, нарушает процесс образования эритроцитов.

Источник: nuclphys.sinp.msu.ru


Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.