3.Химическая природа экологических загрязнений

ЧС, вызванные химическим загрязнением (ХЗ) среды. ХЗ.

На ряду с вредными прирдными токсикантами воздух, вода, почва, растения, животные и человек подвергаются загрязнению синтетическими веществами (ксенобиотиками).

В биосфере содержится:

 более 9 млн. химических веществ, и только 1.5мл из них естественного происхождения;

Источниками химического загрязнение атмосферы являются:

 естественные источники - пыльные бури, пожары, вулканы, болота;

 искусственные источники – промышленные объекты энергетики, добычи ископакмых, транспорта, сельского хозяйства, коммунального хозяйства, 

Состав хим загрязнений в газообразной (90 %), аэрозольной и твердофазной формах (10 %).

Газообразное загрязнение. В мире ежегодно сжигается 1 млрд условного топлива , что приводит к образованию и выбрасыванию:

• около 500 млн. т оксида азота, 110 млн. т метана, 90 млн. т вредных углеводородов и др. веществ.

В составе газообразных полютантов автомобилей более 40 вредных веществ, 70 % из которых – окись углерода. Эти загрязнения атмосферы сосредоточены на высоте 1 метра от поверхности земли.

В РБ предприятия промышленности и транспорта выбрасывают в атмосферу:

• 1 млн. 240 тыс. т оксида углерода, 170 тыс. т оксида азота,

• 300 тыс. т углеводородов и летучих органических соединений

Оксид углерода – бесцветный газ, без запаха, 4 класс опасности, время жизни его в атмосфере – 2-4 мес. ( в углекислый газ), создающий парниковый эффект. Газ общеядовитого действия. При воздействии на человека вызывает:

 головную боль,  снижение умственной активности,  стук в висках,

 сонливость,  тошноту, рвоту, ухудшение остроты зрения,

 нарушение психосоматической функции,  изменение состава крови,

 тахикардию,  стенокардию,  токсическое поражение сердечной

мышцы,  инфаркт миокарда, гипертонию,  заболевания органов

дыхания,  почечную недостаточность,  ослабление зрения,  параличи,

 смерть.

Для оксида углерода ПДКсс = 3 мг/м³ и ПДКрз + 20 мг/м³ .

Мех д-я обусловлен метгемоглобинемией – инактивацией атома железа (4) в (6) в составе железопорфирина крови.

1)Диоксид серы (сернистый газ) – бесцветный газ 3 класса опасности, время его «жизни» в атмосфере составляет от несколько часов до нескольких суток, в зависимости от влажности воздуха. Под воздействием ультафиолетовой радиации пары воды + диоксид серы = серная кислота. Выпадая с дождём серная кислота разрушает деревья, вызывает коррозию металлических конструкций. У человека воздействие сернистого газа вызывает возникновение:

 хронического гастрита,  гепетита,  бронхита,  ларингита,  рака

лёгких,  заболевания почек.

Угнетает функцию клеток растений, листья покрываются бурыми пятнами  листья засыхают. Является главной составной частью сернистого смога.

ПДК сс = 0,05 мг/м³ и ПДКрз = 10 мг/м³ .

М-з д-я у растений сводится к феофитинизации магний порфирина листьев

У человека ожога тканей в результате дегидратации (отнятия молекул воды), инактивации ферментных систем и конформации белков в составе био мембран.

2)Оксиды азота (NO, NO₂) – бесцветный газ, 2 класса опасности, сохраняется в атмосфере до 3 суток  вступает в химическую реакцию  новые соединения  азотная кислота в виде аэрозолей. Доминируют в составе фото-химического смога, под воздействием солнечных лучей оксиды азота + углеводород  пероксилацетилнитриты и смог.

У человека оксиды азота вызывают:

 развитие бронхита и пневмонии,  увеличивает восприимчивость к

вирусным заболеваниям,  заболевания лёгких, в том числе и рака,

 необратимые изменения в сердечно-сосудистой системе,  мутагенез,

Оказывают отрицательное влияние на животный и растительный мир.

М-зм д-я аналогичен оксиду серы а также связан с образованием в организме мутагенов нитрозаминов, способных взаимодействовать с активной формой ДНК

3)Метан – малотоксичный газ при небольших концентрациях. При больших концентрациях у человека отмечают – головокружение, слабость, сонливость, головная боль.

М-з д-я связан с метаболическим превращением путем пероксидации избыточного количества метана в токсический спирт метанол и альдегид метаналь.

Фторуглеводороды (галогениды фтора)– главные разрушители озонового слоя Земли.

Выбрасываются и другие газообразные и летучие соединения

 фтор,  хлор, бром, сероводород,  сероуглерод,  формальдегид и др.

Наиболее токсичны из них галогены фтор, хлор и бром. Особенно хлор,

кот имеет чесночный запах и относится к сильным ядам.

М-зм д-я галогенов связан с их сильными окислительными св-вами,способностью отнимать электроны и разрушать химические связи других

веществ организма.

4)Аэрозольное загрязнение – взвешенные в газообразной среде частицы твёрдых (дым, пыль, сажа) или жидких (туман, облака, осадки) веществ. В образовании их участвуют солнечная радиация, водяной пар, диоксид азота, продукты горения и гниения).

( Ежегодно в мире выбрасывается:

250 млн. т пыли, 120 млн. т золы, 50 млн. т различных углеводородов )

В составе аэрозоля всегда присутствуют:

• сульфаты, органические соединения, сажа (твёрдый углерод), тяжёлые металлы, вода, диоксины, полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), в том числе бенз(а)пирен – выбрасывается нефтехимическими предприятиями и автотранспортом, вызывает:

 рак,  ишемическую болезнь сердца,  дерматиты,  мутации и др.

Наиболее опасные из них жирорастворимые (липофильные) вещества Диоксины и Тетраэтил свинца. Диоксины образуются в результате не полного сгорания пластмасс содержащих атомы хлора (ПВХ) отравляющего действия при пожарах и при сжигании в бытовых условиях.

Тетраэтил свинца металлорганическое соединение, кот добаляется в бензин для увеличения октанового числа и качества автомобильного топлива.

М-зм токс д-я тетраэтилсвинца связан со способностью растворяться в липидах биомембран клеток, нарушить функции мемран, взаимодействовать с ядерными белками.

Жилая среда человека в 2-4 раза, а иногда и в десятки раз более загрязнённая химическими веществами, чем улица. Источники загрязнения:

• химические загрязнения с улицы (оксид и диоксид азота, угарный газ, пыль, их количество или меньше или равно их содержанию на улице; сернистого газа и аэрозолей свинца – меньше, чем на улице);

• продукты деструкции полимерных и лакокрасочных материалов (ацетон, ацетальдегид, бензол, этиловый спирт, толуол, этилбензол, ксилол, фенол и др., больше всего их в новых зданиях и после ремонта в течение 6 месяцев);

• антропотоксины (продукты жизнедеятельности человека, имеется около таких 400 химических соединений, больше всего выделяется диметиламина, сероводорода, диоксида азота, оксида этилена, бензола, фенола, толуола, метилстирола, метанола);

• продукты сгорания бытового газа (угарный газ, формальдегид, бензол, оксиды азота);

• курение (выделяется 186 химических соединений, в том числе стирол, никотин, формальдегид, бенз(а)пирен).

Влияют на систему дыхания и цнс.

Загрязнение гидросферы. Представляет особую опасность для человека. В гидросферу ежегодно сбрасывается в мире около 10 млн. т нефти и нефтепродуктов и др. Основные источники загрязнения: атмосферные воды, вымывающие из воздуха загрязнители промышленного происхождения, при стекании они увлекают с собой мусор, фенолы, кислоты и др. (примерно 1 %); городские, в том числе бытовые стоки, содержащие фекалии, микроорганизмы, в том числе и патогенные (примерно 74 %); прмышленные сточные воды (примерно 25 %).

Водоём – сложная экологическая система существования биоценоза (сообщество животных и растений), где устанавливается экологическое равновесие. Загрязнение водоёма очень опасно для человека. Водоём теряет способность к самоочищению за счёт процессов осаждения, отложения, окисления примесей, нейтрализации кислот, гидролиза ионов тяжёлых металлов. Наиболее распространные загрязнители водоёмов:

• нефть и нефтепродукты образуют на воде плёнку, которые нарушают газообмен между водой и атмосферой, снижает насыщенность воды кислородом  гибель фитопланктона – источника корма для рыб и птиц;

• кислоты и щёлочи изменяют показатель рН  на флоре и фауне;

• микробиологическое загрязнение;

• фенолы, формальдегид, нитраты, соединения фтора, соли серной кислоты,

• аммиак, марганец, тяжёлые металлы, радионуклиды.

Особенно опасным является загрязнение подземных вод отходами животноводческих комплексов (подземные воды не самоочищаются). Большинство рек Беларуси загрязнены органическими и биогенными веществами, соединениями металлов, нитратами. Это загрязнение превышает ПДК в 3-14 раз, а количество нитратов в большинстве колодцев превышает ПДК в 3-4 раза.

Загрязнение литосферы происходит как непосредственно, так и в результате выпадения атмосферных осадков. Загрязнение почвы происходит в результате хозяйственной деятельности:

 Пестицидами, от 30 до 50 % продовольствия повреждаются насекомыми, грибками, птицами, грызунами и др. Потери продовольствия достигают величины, которой бы хватило прокормить ещё 1 млрд. человек. Борьбе с ними направлены ДДТ (дихлортрифенилтрихлорэтан) и др. пестициды .

При попадании в организм человека с водой и продуктами питания пестициды вызывают:  отравления и гибель,  угнетение иммунной и нервной системы,  поражение почек,  цирроз печени,  хронический гепатит,  мутагеннез,  рак.

М-зм д-я - они блокируют сайты мембранных рецепторов природных гормонов, что нарушает функции гормональной системы организма.

• Тяжёлыми металлами, к ним относятся химические элементы, имеющие плотность более 8 тыс. кг/м³, а также благородные и редкие металлы (свинец, кобальт, золото, серебро, мышьяк и др.).

Свинец используют при производстве кабелей, электрических аккумуляторов, красок, пигментов, химическом машиностроении, пиротехнике, полиграфии, с/х. Ежегодно в мире выбрасывается более 2 млн. свинца. В воздухе сейчас синца в 400 раз, а в скелете – в 1200 раз больше, чем 1000 лет назад.

У человека он вызывает:  нарушения обмена веществ, изменения синтеза гемоглобина,  поражает функцию почек, печени, желудка, ЦНС, сердечно-сосудистой системы,  изменяет остроту зрение,  нарушает детородную функцию,  вызывает параличи,  заболевания крови.

Кадмий применяется при производстве аккумуляторов, цветных металлов, сжигании, твёрдых отходов, угля, при производстве минеральных удобрений, красителей и др. Легко накапливается в живых организмах, главнм образом в почках, печени, скелете. Кадмий самый токсичный среди ТМ Вызывает:

 заболевания сердца,  гипертонию,  заболевания почек,  нарушает обмен кальция.

Мышьяк выделяется при сжигании угля, сланцев, нефти, торфа, при производстве суперфосфата, используется в медицине, оптике, электронике, в стекольной промышленности и др. Нарушает:

 процессы тканевого дыхания,  вызывает анемию,  вызывает уродства,

 вызывает развитие рака лёгких и кожи.

Ртуть широко используется в промышленности и с/х, Распространяется в атмосфере, гидросфере, в почве. При попадании в организм человека ртуть:

 включается в транспортные РНК,  нарушает биосинтез белков,  влияет на слух, зрение, осязание, деятельность НС, мозговую деятельность,  нарушает структуру соединительно ткани,  функцию коленного и локтевого сустава,  ослабляет иммунную систему,  вызывает инсульты,  обширный склероз,  нарушает развитие плода,  изменяет состав крови.

Фтор входит в состав напитков, питьевой воды, выбросов промышленности, зубной пасте, зубном элексире, некоторых удобрениях. В организме вызывает:

 нарушения плотности костей и зубов,  ускорение старения,  артриты,

 врожденные дефекты у новорожденных,  дебильность, болезни почек,

 замедление психических процессов,  рак.

Алюминий попадает в организм из консервных банок из алюминия, алюминиевой фальги, алюминиевой посуды, некоторых сортов сыра, дезодорантов, питьевой воды, сковородок и протвиней, постоянного употребления столовой соли др. В организме человека вызывает:

 анемию,  изменения в клетках мозга и нервной системы,  колиты,

 диализное слабоумие,  нарушения функции щитовидной и паращитовидной желёз,  болезни почек и печени и др.

Диоксины токсичны даже в малых концентрациях, в 67 раз более ядовиты, чем цианистый калий. ПДК в продуктах пит для диоксинов составляет 0.5 пг на кг жира. Накапливаются в рыбе, молоке, овощах. Свободно циркулируют в пищевых цепочках. Очень химически стойкие загрязнители. У человека вызывают: кожные заболевания, фиброз печени, повышенное содержание холестерина, расстройства желудка, нарушения работы сердечно-сосудистой системы, поджелудочной железы, изменения состава крови, сексуальные расстройства, потери зрения, слуха, обоняния, вкусовых ощущений, психические расстройства, заболевания раком.

• М-зм токс д-я диоксинов связан со способностью растворяться в липидах биомембран клеток, нарушить функции мемран и рецепторные связи гормональной системы, взаимодействовать с нуклеиновыми кислотами.

• канцерогенными веществами. Среди них важное место занимают асбест и др. минеральные волокна – эрионит, воллавтонит, аттапульгит, сепволит и др. (относятся к амфиболам и серпентинам). Вызывают развитие рака.

• нитратами и нитритами, применяющимися:

 в пищевой и стекольной промышленности,  получении ракетного топлива,

 пиротехнических и взрывчатых веществах,  порохе,  резиновом и текстильном производствах,  гальванотехнике и медицине,  в составе выхлопных газов транспорта.

Нитриты поступают в организм человека, в основном, с мясными и рыбными продуктами, а нитраты – с овощами. Токсичны для человека. Смертельная для него доза нитратов – 8-15 г, нитритов – 0,18 г (для детей и стариков) и 2,5 г (взрослых). У человека вызывают:

 рак (нитрит  нитросамин – сильный канцероген),  заболевания печени,

 генные мутации,  метгемоглобинемия  анемия  смерть.

Ме-зм д-я нитратов – аналогичен оксиду углерода (угарн газа) и в результате микробиологического превращения в НитрозАмины микрофлорой кишечника.