1.4. Контроль за викидами в атмосферу (ПД К).
2. Хімічне забруднення природних вод.
2.1. Неорганічне забруднення.
2.2. Органічне забруднення.
3. Забруднення Світового океану.
3.1. Нафта і нафтопродукти.
ХІМІЧНЕ ЗАБРУДНЕННЯ АТМОСФЕРИ
У всі часи свого існування людина була нерозривно пов'язаний з природою. Але з моменту виникнення високо індустріальним суспільства людина все більше став втручатися в її життя. На даному етапі це втручання загрожує повним знищенням природи. Постійно витрачаються невідновлювані види сировини, число орних земель катастрофічно скорочується, тому що вони стають місцем будівництва нових міст і промислових підприємств. Людина стала все більше втручатися в функціонування біосфери - тієї частини нашої планети, де як раз і існує життя. Біосфера Землі в даний час піддається наростаючому антропогенному впливу. При цьому необхідно відзначити кілька найбільш важливих процесів, кожен з яких погіршує екологічну ситуацію на планеті.
Найбільш сильно відбивається на навколишньому середовищу забруднення продуктами хімічних перетворень. До них можна віднести газоподібні і аерозольні забруднювачі промислово-побутового походження. Також погано відбивається на атмосфері накопичення вуглекислого газу, кількість якого, на жаль, все збільшується. Це може привести в самому найближчому майбутньому до збільшення середньорічної температури на Землі. Триває забруднення Світового океану нафтою і її похідними, яке охопило вже 1/5 всієї поверхні океану.
Така ситуація може стати причиною порушення газо- і водообміну між атмосферою і гідросферою. Забруднення грунту пестицидами і перевищення кислотності можуть призвести до розпаду екосистеми. Всі ці процеси викликають негативні зміни в біосфері.
Людина забруднює атмосферу вже протягом багатьох тисячоліть, і все ж наслідки використання вогню були досить низькі. Людині треба було тільки примиритися з тим, що дим не давав повністю увібрати повітря в легені, або з тим, що житла виглядали недостатньо затишно через сажі, що покриває стіни. Тепло, яке давав вогонь, було потрібніше й важливіше, ніж чисте повітря. У ті часи таке забруднення повітря не було катастрофічним, тому що люди жили невеликими групками на незайманій території, що розкинулася на тисячі кілометрів. І навіть коли пізніше люди зосереджувалися в одному місці, вони не могли серйозно впливати на навколишнє середовище.
Така рівновага існувало приблизно до дев'ятнадцятого століття. Промисловість почала розвиватися прискореними темпами, що спричинило за собою посилене забруднення навколишнього середовища. З кожним роком народжувалися все нові і нові міста-мільйонери, з'являлися нові винаходи.
Атмосфера забруднюється в результаті впливу трьох основних факторів: промисловості, побутових котелень і транспорту. Залежно від місця розташування частка кожного з трьох джерел забруднення сильно коливається. Однак загальновизнаним є той факт, що промислове виробництво стало одним з найбільш грізних «кривдників» навколишнього середовища. Джерелами забруднення стають теплоелектростанції, що викидають разом із димом в атмосферу сірчистий і вуглекислий газ. Також сюди можна віднести металургійні підприємства, особливо кольорової металургії, які викидають у повітря оксиди азоту, сірководень, хлор, фтор, аміак, сполуки фосфору, частинки і з'єднання ртуті і миш'яку. Сюди ж відносять і цементні, хімічні заводи. Шкідливі гази опиняються в повітрі в результаті спалювання палива для потреб промисловості, опалення осель, роботи транспорту, спалювання і переробки побутових і промислових відходів.
Основні забруднюючі речовини
Атмосферні забруднювачі можна розділити на первинні, що надходять прямо в атмосферу, і вторинні, які є результатом метаморфози останніх. Наприклад, потрапляє в атмосферу сірчистий газ окислюється до сірчаного ангідриду, що взаємодіє з парами води, і утворює крапельки сірчаної кислоти. При взаємодії сірчаного ангідриду з аміаком формуються кристали сульфату амонію. Подібним чином, в результаті хімічних, фотохімічних, фізико-хімічних реакцій між забруднюючими речовинами і компонентами атмосфери, виникають і інші вторинні забруднюючі речовини. Основним джерелом пірогенного забруднення на планеті стали теплові електро-тростанціі, металургійні і хімічні підприємства, котельні установки, що споживають більше 70% видобутого твердого і рідкого палива. Основні шкідливі домішки пірогенного походження такі:
а) оксид вуглецю. Він виникає при неповному згорянні вуглецевих речовин. В повітрі виявляється в результаті спалювання твердих відходів, з вихлопними газами і викидами промислових підприємств. Щорічно цього газу надходить в атмосферу не менш 250 млн.т. Оксид вуглецю - це з'єднання, що активно реагує зі складовими частинами атмосфери, він сприяє підвищенню температури на планеті і створення парникового ефекту.
б) сірчистий ангідрид. Виділяється в процесі згоряння серосодержащие палива або переробки сірчистих руд (до 70 млн т на рік). Частина сполук сірки може виділитися при горінні органічних залишків в гірничорудних відвалах. У США загальна кількість викинутого в атмосферу сірчистого ангідриду соста-вило 65% від загальносвітового викиду.
в) сірчаний ангідрид. Утворюється при окисленні сірчистого ангідриду. Кінцевим продуктом реакції стає аерозоль або розчин сірчаної кислоти в дощовій воді, що підкисляє ґрунт, загострює захворювання дихальних шляхів людини. Випадання аерозолю сірчаної кислоти з димових факелів хімічних підприємств спостерігається при низькій хмарності і високої вологості повітря. Листові пластинки рослин, які ростуть на відстані менше 1 км від таких підприємств, звичайно бувають густо засіяні невеликими некротичними плямами, що утворилися в місцях осідання крапель сірчаної кислоти. Пирометаллургические підприємства кольорової і чорної металургії, а також ТЕС щороку вики-Сива в атмосферу десятки мільйонів тонн сірчаного ангідриду.
г) сірководень і сірковуглець. Надходять в атмосферу окремо або разом з іншими сполуками сірки. Основними джерелами викиду стають підприємства з виготовлення штучного волокна, цукру, коксохімічні, нафтопереробні заводи, а також нафтопромисли. В атмосфері при взаємодії з іншими забруднювачами повільно окислюються до сірчаного ангідриду.
д) оксиди азоту. Основними джерелами викиду є підприємства, що виробляють азотні добрива, азотну кислоту і нітрати, анілінові барвники, нітросполуки, віскозний шовк, целулоїд. Кількість оксидів азоту, посту-пающіх в атмосферу, становить 20 млн. Т в рік.
е) сполуки фтору. Джерелами забруднення є підприємства з про-ізводству алюмінію, емалей, скла, кераміки, стали, фосфорних добрив. Фторсодержащие речовини надходять в атмосферу у вигляді газоподібних сполук - фтороводорода або пилу фториду натрію і кальцію. Сполуки характеризуються токсичним ефектом. Похідні фтору є сильними інсектицидами.
ж) сполуки хлору. Надходять в атмосферу від хімічних підприємств, які виробляють соляну кислоту, які містять хлор пестициди, органічні барвники, гідролізний спирт, хлорне вапно, соду. В атмосфері спостерігаються як домішка молекули хлору і парів соляної кислоти. Токсичність хлору визначається видом з'єднань і їх концентрацією.
У металургійній промисловості при виплавці чавуну і переробки його на сталь відбувається викид в атмосферу різних важких металів і отруйних газів. Так, в розрахунку на 1 т граничного чавуну виділяється 2,7 кг сірчистого газу і 4,5 кг пилових частинок, які складаються із з'єднань миш'яку, фосфору, сурми, свинцю, парів ртуті і рідкісних металів, смоляних речовин і ціаністого водню.
Аерозолі являють собою тверді або рідкі частинки, які знаходяться в повітрі в підвішеному стані. Тверді компоненти аерозолів нерідко дуже небезпечні для живих організмів, у людей вони породжують специфічні захворювання. В атмосфері аерозольні забруднення можна спостерігати у вигляді диму, туману, імли або серпанку. Значна частина аерозолів формується в атмосфері при взаємодії твердих і рідких частинок між собою або з водяною парою. Середній розмір аерозольних часток становить 1-5 мкм. В атмосферу Землі щорічно надходить близько 1 куб. км пилоподібних частинок штучного походження. Велика кількість пилових частинок утворюється також в ході виробничої діяльності людей.
Основними джерелами штучних аерозольних забруднень повітря в даний час є ТЕС, які споживають вугілля високої зольності, збагачувальні фабрики, металургійні, цементні, магнезитові і сажеві заводи. Аерозольні частинки від цих джерел відрізняються більшою розмаїтістю хімічного складу. Найчастіше в їхньому складі можна знайти сполуки кремнію, кальцію і вуглецю, набагато рідше - оксиди металів: заліза, магнію, марганцю, цинку, міді, нікелю, свинцю, сурми, вісмуту, селену, миш'яку, берилію, кадмію, хрому, кобальту, молібдену, а також азбест. Ще більш різноманітна органічний пил, яка включає в себе аліфатичні і ароматичні вуглеводні, солі кислот. Вона утворюється при спалюванні залишкових нафтопродуктів, у процесі пі-Роліз на нафтопереробних, нафтохімічних і інших подібних підпри-ятіях. Постійними джерелами аерозольного забруднення стали промислові відвали - штучні насипи з переробленого матеріалу, головним чином розкривних порід, отриманих при видобутку корисних копалин або ж з відходів підприємств переробної промисловості, ТЕС. Джерелом пилу й отруйних газів стають масові підривні роботи. Відомо, що в результаті одного середнього по масі вибуху (250-300 тонн вибухових речовин) в атмосферу викидається близько 2 тис. Куб. м умовного оксиду вуглецю і більше 150 т пилу. Виробництво цементу та інших будівельних матеріалів також є джерелом ніком забруднення атмосфери пилом. Основні технологічні процеси цих виробництв - подрібнення і хімічна обробка шихти, напівфабрикатів і одержуваних продуктів у потоках гарячих газів - завжди супроводжуються викидами пилу і інших шкідливих речовин в атмосферу.
Фотохімічний туман (зміг)
Контроль за викидами в атмосферу забруднюючих речовин (ГДК)
ГДК (гранично допустимі концентрації) - такі концентрації, які на людину і її потомство не роблять прямого або непрямого впливу, які не погіршують його працездатності, самопочуття, а також санітарно-побутових усло-вий життя людей. Узагальнення всієї інформації з ГДК, одержуваної усіма відомствами, відбувається в ГГО - Головній геофізичній обсерваторії. Щоб за результатами спостережень визначити забруднення повітря, виміряні значення концентрацій порівнюють з максимальної разової гранично допустимою концентрацією і встановлюють число випадків, коли були перевищені ГДК, а також у скільки разів найбільше значення було вище ГДК. Середнє значення концентрації за місяць або за рік порівнюється з ГДК тривалої дії - среднеустойчівой ГДК. Забруднення повітря декількома речовинами оцінюється за допомогою комплексного показника - індексу забруднення атмосфери (ІЗА). Для цього нормовані на відповідні значення ГДК і середні концентрації різних речовин за допомогою нескладних розрахунків приводять до величини концентрацій сірчистого ангідриду, а потім підсумовують. Максимальні разові концентрації основних забруднюючих речовин були найбільшими в Норильську (оксиди азоту та сірки), Бішкеку (пил), Омську (чадний газ). Ступінь забруднення повітря основ-ними забруднюючими речовинами знаходиться в прямій залежності від промислового розвитку міста. Найбільші максимальні концентрації характерні для міст з чисельністю населення понад 500 тис. Жителів. Забруднення повітря специфічними речовинами залежить від виду промисловості, розвинутої у місті. Якщо у великому місті розміщені підприємства декількох галузей промисловості, то формується дуже високий рівень забруднення повітря, однак проблема зниження викидів багатьох специфічних речовин дотепер залишається невирішеною.
ХІМІЧНЕ ЗАБРУДНЕННЯ ПРИРОДНИХ ВОД
Усяка водойма або водне джерело поєднана з навколишньою його зовнішнім середовищем. На нього впливають умови формування поверхневого або підземного водного стоку, різноманітні природні явища, індустрія, промислове і комунальне будівництво, транспорт, господарська і побутова діяльність людини. Результатом цих впливів стає привнесення у водне середовище нових, невластивих їй речовин - забруднювачів, що погіршують якість води. Зазвичай виділяють хімічне, фізичне і біологічне забруднення. Хімічне забруднення являє собою зміну природних хімічних властивостей води за рахунок збільшення вмісту в ній шкідливих домішок як неорганічної (мінеральні-ні солі, кислоти, луги, глинисті частки), так і органічної природи (нафта і нафтопродукти, органічні залишки, поверхнево-активні речовини, пестициди).
Основними неорганічними (мінеральними) забруднювачами прісних і морських вод стали різноманітні хімічні сполуки, токсичні для мешканців водного середовища. Це сполуки миш'яку, свинцю, кадмію, ртуті, хрому, міді, фтору. Більшість з них виявляється в воді внаслідок людської діяльності. Важкі метали вбираються фітопланктоном, а потім передаються по харчовому ланцюзі більше високоорганізованим організмам.
До небезпечних забруднювачів водного середовища можна віднести неорганічні кислоти і підстави, що зумовлюють широкий діапазон рН промислових стоків (1,0-11,0) і здатних змінювати рН водного середовища до значень 5,0 або вище 8,0, тоді як риба в прісній і морській воді може існувати тільки в інтервалі рН 5,0-8,5. До основних джерел забруднення гідросфери мінеральними речовинами і біогенними елементами слід віднести підприємства харчової промисловості і сільське господарство. З зрошуваних земель щорічно вимивається близько 6 млн. Т солей. Відходи, що містять ртуть, свинець, мідь, зібрані в окремих районах біля берегів, однак деяка їхня частина виноситься далеко за межі територіальних вод. Забруднення ртуттю істотно знижує первинну продукцію морських екосистем, стримуючи розвиток фітопланктону. Відходи, що містять ртуть, зазвичай зосереджуються в донних відкладеннях заток або естуаріях рік. Подальша її міграція супроводжується накопиченням метилової ртуті і її включенням у трофічні ланцюги водних організмів.
ЗАБРУДНЕННЯ СВІТОВОГО ОКЕАНУ
Нафта і нафтопродукти
Нафта являє собою в'язку маслянисту рідину темно-коричневого кольору і володіє слабкої флуоресценції. Нафта складається переважно з насичених аліфатичних і гідроароматичних вуглеводнів. Основні компоненти нафти - вуглеводні (до 98%) - підрозділяються на 4 класи.
1. Парафін (алкени) (до 90% від загального складу) - стійкі речовини, молекули яких виражені прямим і розгалуженим ланцюгом атомів вуглецю. Легкі парафіни мають максимальну летючість і розчинність в воді.
2. Ціклопарафіни (30-60% від загального складу) - насичені циклічні сполуки з 5-6 атомами вуглецю в кільці. Крім циклопентана і циклогексану в нафті зустрічаються біциклічні і поліциклічні сполуки цієї групи. Ці сполуки дуже стійкі й погано піддаються биоразложению.
3. Ароматичні вуглеводні (20-40% від загального складу) - ненасичені циклічні сполуки ряду бензолу, що містять у кільці на 6 атомів водню менше, ніж циклопарафіни. У нафти присутні леткі сполуки з молекулами лій у вигляді одинарного кільця (бензол, толуол, ксилол), потім біциклічні (нафталін), напівциклічні (пірен).
4. Олефіни (алкени) (до 10% від загального складу) - ненасичені нециклічні сполуки з одним або двома атомами водню у кожного атома вуглецю в молекулі, що має пряму або розгалужену ланцюг.
Нафтова плівка видозмінює сполуку спектра й інтенсивність проникнення у воду світла. Пропускання світла тонкими плівками сирої нафти становить 1-10% (280 нм), 60-70% (400 нм). Плівка товщиною 30-40 мкм повністю поглинає інфрачервоне випромінювання. Змішуючись з водою, нафта формує емульсію двох типів: пряму - "нафта у воді» і зворотну - «вода в нафти». Прямі емульсії, складені з крапельок нафти діаметром до 0,5 мкм, менш стійкі й характерні для нафти, яка містить поверхнево-активні речовини. При видаленні летучих фракцій нафта утворює в'язкі зворотні емульсії, які можуть залишатися на поверхні, переноситися течією, викидатися на берег і осідати на дно.