94

Тема № 1. Основные понятия химии окружающей среды

(Слайд 1)

План

1. Химическая экология и экологическая химия

2. Загрязнение окружающей среды

3. Химические загрязняющие вещества, их источники и распространение в биосфере

4. Классификация веществ по характеру взаимодействия на живые организмы

1. Химическая экология и экологическая химия

Одним из научных направлений и отраслей современной эко­логии является химическая экология. Близка к ней по содержа­нию экологическая химия. Рассмотрим различие этих наук.

С 1950-х гг. отмечается быстрое изменение материального со­става окружающей среды, что связано с возрастающим техно­генным воздействием, с быстрым развитием промышленности, транспорта, химизации сельского хозяйства, а также с интенсив­ной урбанизацией (ростом и развитием городов). Растущие объемы промышленного производства, распространение про­мышленных химических продуктов по всему миру и тенденции к их рассеянию приводят к появлению в заметных концентрация химических реагентов вдали от места их производства или потребления. Отмечено изменение химического состава биосфе­ры, что ухудшает условия существования животных, растений и Человека. К настоящему времени возникла необходимость более глубокого изучения химических продуктов и материалов, вы­пускаемых промышленностью, чтобы по-новому взглянуть на те мимические процессы, которые протекают в природных средах к «сфере, гидросфере и литосфере).

(Слайд 2)

В условиях возрастающих штабов человеческой деятельности необходимо знание химических механизмов взаимодействия между человеком, средой обитания и отдельными экосистемами. Так возникают химическая экология и экологическая химия.

(Слайд 3)

Биологический аспект такого взаимодействия находится в ведении химической экологии как науки о химических взаимодействиях между живыми организмами или между живой и неживой природой. Химический аспект каса­ется в основном качественного и количественного состава хи­мических загрязнений и их превращений в окружающей среде. Эти вопросы находятся в компетенции экологической химии. Экологическая химия — это наука о химических процессах и взаи­модействиях в окружающей среде, а также о последствиях таких взаимодействий. Эти процессы определяют состав и свойства объектов окружающей среды.

(Слайд 4)

Термины «химическая экология» и «экологическая химия» подчеркивают взаимосвязь химии и экологии.

(Слайд 5)

Экология, возник­шая как наука о взаимоотношениях живых организмов и их со­обществ между собой и со средой обитания, трансформирова­лась в науку о структуре природы. Химия как наука о веществах и их взаимных превращениях описывает состав и свойства компо­нентов природы на атомно-молекулярном уровне. Обе эти дис­циплины, взаимно дополняя одна другую, должны создать науч­ные основы природопользования и охраны природы, способ­ствовать оптимизации взаимодействия человека с природой.

(Слайд 6)

Экологическая химия — это химия окружающей среды. Такое краткое определение экологической химии дает известный уче­ный Дж. Бокрис, автор фундаментального труда «Химия окру­жающей среды». Эта наука дает представление о химических процессах, протекающих в окружающей среде под влиянием ант­ропогенной деятельности, о воздействии загрязняющих веществ на состояние среды, включая флору, фауну и человека. Экологи­ческую химию можно также определить как науку, изучающую хи­мические основы экологических явлений и проблем. Экологическая химия тесно связана с другими областями знаний: биологией, медициной, физикой, метеорологией, науками о Земле, сель­скохозяйственной химией, почвоведением и др. Экологическая химия является комплексным научным направлением, тесно связанным с перечисленными направлениями.

Цель экологической химии состоит в изучении изменений химического состава окружающей среды и прогнозировании возможных экологических последствий таких изменений.

Экологическая химия дает экологическую оценку химиче­ских веществ, преимущественно на примере промышленных продуктов. Но в последние годы при изучении этих вопросов стало ясно, что природные вещества могут оказывать на биосферу такое же, а иногда и большее воздействие, чем антропоген­ные. Природные вещества ни в коей мере нельзя считать всегда экологически безопасными.

Сравним результаты изменений окружающей среды, вызван­ные деятельностью человека и естественными причинами. Со­поставление проведем по трем критериям: количественному показателю, скорости и токсичности. Изменения природной сре­ды в масштабах планеты, вызванные антропогенным вмешатель­ством, количественно незначительны по сравнению с естест­венными изменениями. Только в отдельных районах Земли за­грязнения могут достигать порядка нескольких процентов и более. Однако естественные изменения в природной среде про­исходят столь медленно, что для всего живого на Земле сохраня­ется возможность генетически приспособиться к изменениям окружающей среды. Антропогенное же вмешательство проявля­ется весьма быстро и не оставляет шансов на это приспособле­ние, особенно для высших организмов. Например, обогащение земной атмосферы кислородом от 1 до 21% продолжалось от 1 до 1,5 млрд лет, что составляет примерно 0,004% в 200—300 тыс. лет, тогда как в результате человеческой деятельности содержание СО2 в воздухе возросло на те же 0,004% в течение нескольких последних десятилетий. Третья особенность антропогенного воздействия на природу состоит в том, что при этом образуются высокотоксичные для всего живого продукты. Возникновение токсичных загрязнений может быть связано как с накоплением природных веществ (например, тяжелых металлов — свинца, хрома, кадмия и др.), так и с получением новых веществ (пести­цидов и др.). В любом случае важно раннее распознавание влия­ния промышленных химических продуктов и продуктов превра­щения природных соединений на окружающую среду.

Односторонний взгляд на химию как на единственную причи­ну нарушения экологического равновесия в природе и виновницу экологических бед неправомочен и в корне неверен. Современ­ный человек уже не сможет обойтись без многих химических ма­териалов и продуктов химической промышленности. Но главное в том, что химическая наука и химическая промышленность по­могают решать экологические проблемы, разрабатывая новые ме­тоды очистки отходящих газов и сточных вод, предлагая эффек­тивные способы переработки промышленных и бытовых отходов в новую полезную продукцию, внедряя малоотходные, безотход­ные, экологически безвредные технологические процессы (экотехнологии). Для использования таких процессов необходимо знать свойства химических продуктов, уметь прогнозировать по­ведение химических веществ в окружающей среде и предвидеть вредное воздействие на биосферу (экотоксикология). Это нужно для того, чтобы заблаговременно принимать необходимые защит­ные меры, например, заменять вещества безвредными для окружающей среды продуктами. Нужно разрабатывать критерии отбора таких веществ.

(Слайд 7)

Можно сформулировать три основные задачи экологиче­ской химии, от решения которых зависит сохранение среды обитания.

1. Разработка энерго- и ресурсосберегающих технологий, све­дение к минимуму выбросов в атмосферу и гидросферу. Это достигается комплексным использованием сырья, внедрением безотходных производств, водооборотных схем, заменой отдель­ных стадий процессов экологически более чистыми процессами и т. д.

2. Повышение эффективности очистки выбрасываемых в ат­мосферу газов и сбрасываемых в водоем сточных вод от наиболее вредных веществ.

3. Оценка воздействия на окружающую среду загрязняющих веществ и прогнозирование их дальнейшего поведения, распро­странения и превращения в другие вещества под влиянием фак­торов среды.