Химия и экология

Предмет и значение химии и экологии. Предмет исследований ХиЭ – хим. процессы в окр. среде, возникающие вследствие деятельности человека. Границы биосферы: верхняя тропосфера и стратосфера Земли. Методы анализа: высокоэффективное разделение (хроматография, мембранные процессы) и количественное определение с одновременной идентификацией (масс-спектрометрия, спектроскопия в инфракрасной области, атомно-абсорбционная), методы лаб. и численного моделирования хим. процессов в геосферах. ХиЭ изучает хим. процессы, протекающие в атмосфере, гидросфере, литосфере и биосфере; источники хим. загрязнений, последствия, методы анализа загрязнений.Основные понятия химии и экологии. Основные элементы: C, O_2, H₂ (макроэлементы), B, Cu, Mn, Zn, Mo, Co (микроэлементы). биогеохимические циклы – путь из внешней среды в организмы и из них опять во внешнюю среду.Поллютанты-это загрязняющие хим. ве-ва, поступ. в природу и достигающие таких конц., которые оказываются вредными живого и неживого (орг. и неорг. соед.). Эмиссия-выделение загрязняющего ве-ва в окружающую среду.Иммиссия- накопление организмами или экосистемой вредных ве-в, содержащихся в окр. среде. Ассимиляционная емкость экосистемы-показатель max вместимости кол-ва поллютантов, которое может быть за единицу времени накоплено, разрушено, трансформировано и выведено за пределы объема экосистемы. Цели и задачи химии в решении экологических проблем.Экологич. химия изучает как естественные хим. процессы, происход. в окр. среде, так и процесс её антропогенного загрязнения. Одна из задач экологической химии-разработка новых хим. технологий, значительно снижающих отрицательное воздействие на окр. среду, технологий утилизации и обезвреживания отходов, очистки воздуха и сточных вод, ремедиации (восстановления изначальных показателей) почв. Загрязняющие химические продукты: по природе загрязнителей (физические, хим., биологические); по агрегатному состоянию (газы, жидкости, тв отходы); по стойкости загрязнения в естественной среде (разлагаемые, устойчивые); по виду или качеству природной среды (загрязняющие ве-ва в атмосфере, гидросфере, литосфере); по способу поражения организма (пища, кожные контакты, дыхание); по источникам поступления, областям применения и характеру воздействия. Здесь можно выделить три группы ве-в: 1. Биоциды (инсектициды, гербициды, фунгициды) явл. значимыми хим. продуктами, т.к. долгое время применяются в окр. среде, а по своему назначению их действие направлено против живых существ. 2. Добавки к пищевым продуктам и косметическим средствам (консерванты, ароматизаторы, антиоксиданты), которые исп. человеком. 3. Удобрения, моющие средства и хлорированные ра-рители, используемые в больших кол-вах. Др. типом классификации хим. продуктов явл. деление их на природные и несвойственные окр. среде ве-ва (ксенобиотики). Ксенобиотики-ве-ва, по биологическим св-вам чуждые биосфере и полученные в результате хим. синтеза. Степень «несвойственности» таких хим. ве-в различна, так как по своей структуре они могут быть совсем близкими к природным ве-вам или полностью отличаться от них. Радиоактивные ве-ва-это хим. элементы или их соединения-источники ионизирующего излучения, которое возникает при их распаде. Биологическое действие на окр. среду вызвано их излучением). Доза излучения измеряется в единицах, соответствующих биологическому действию излучения, в бэрах (1 бэр = 0,01 Дж/кг). Для хим. воздействия такой единицы измерения не существует. Эпидемиологические исследования и эксперименты показали, что многие хим. ве-ва сопряжены с риском для здоровья человека и могут нанести непоправимый вред, если их конц. в окр. среде будет возрастать. К таким хим. продуктам относятся, например, соед. тяжелых Ме, диоксины, дибензофураны, бензантрацены, микотоксины, нафтиламины и нитрозоамины. Вредные хим. продукты-соед. тяжелых Ме, диоксины, дибензофураны, бензантрацены, микотоксины, нафтиламины и нитрозоамины. Материальный состав окружающей среды-это содержание хим. соед. и живых организмов в окр. среде. Понятие качество матер. состава окружающей среды включает также и оценку этой среды, т. е. принимается во внимание непосредственное состояние экосистемы-воды, воздуха и почвы, а также продуктов питания. Биологическое использование-кол-во ве-ва, поступившее в организм за какое-то время и участвующее в обмене ве-в. Пути проникновения (через кожу, органы дыхания или пищеварительный тракт). Значение состава окр. среды для человека определяется объемом суточного потребления-в среднем около 10 кг воздуха, двух литров воды и 1 кг тв продуктов питания. Роль химии и химич. соедин. во взаимодействиях в окруж. среде. Основные контролируемые параметры и нормирование загрязнений окружающей среды. ПДК-max конц. загрязняющего хим. ве-ва, которая при повседневном влиянии в течение длительного времени не вызывает негативных воздействий на организм человека или др. рецептора. ПДК В ВОДЕ-конц. ве-ва в воде, выше которой вода непригодна для одного или нескольких видов водопользования. ГОСТ 27065-86. ПДК почвы-max конц. загрязняющего почву ве-ва, не вызывающая негативного прямого или косвенного влияния на природную среду и здоровье человека. ГОСТ 27 59 3-88 ПДК атмосф.-max конц. примеси в атм., отнесенная к определенному времени осреднения, которая при периодическом воздействии или на протяжении всей жизни не оказывает на него вредного действия,. ГОСТ 17.2.1.04-77. ПДВ-научно-технический норматив, устанавливаемый из условия, чтобы содержание загрязняющих ве-в в приземном слое воздуха от источника или их совокупности не превышало нормативов качества воздуха для населения, животного и растительного мира. ГОСТ 17.2.1.04-77. ПДС в воду-масса ве-в в сточных водах, max допустимая к отведению с установленным режимом в данном пункте водного объекта в единицу времени с целью обеспечения норм качества в контрольном пункте (устанавливается с учетом ПДК ве-в в местах водопользования) ГОСТ 17.1.1.01-77. Для населенных пунктов: ЛД50-летальная доза токсина, вызыв. гибель 50 % образцов. По этому показателю все ве-ва делят на несколько групп: чрезвычайно токсичные (ЛД50<5 мг/кг), высокотоксичные (5-50 мг/кг), умеренно-токсичные (50-500 мг/кг), практически нетоксичные (0,5-5 г/кг), практически безвредные (>15г/кг). ЛД100 - летальная доза токсина, при введении которой в организм погибает 100% экспериментальных образцов. t0,5-время полувыведения (при получении дозы меньше летальной). Для различных токсинов этот показатель составляет от нескольких часов до десятков лет. ПДКр.з.-Это конц. токсиканта, которая при ежедневной работе в течение 8 часов или при др. продолжительности, не более 41 часа в неделю, на протяжении всего рабочего стажа не вызывает заболеваний или отклонений в здоровье. ПДКс.с.- среднесуточная ПДК токсиканта в воздухе населенных пунктов, кот. не оказывает на организм человека воздействия при неограниченно длительном вдыхании. Для объектов гидросферы используют следующие ПДК: ПДКв.-ПДК ве-ва в водоеме хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопо-льзования (мг/л), которая не оказывает влияния на организм человека в течение всей его жизни. ПДКв.р. - предельно допустимая конц. ве-ва в водоеме, который исп. для рыбохозяйственных целей (мг/л). ДОК-допустимое остаточное кол-во ве-ва в продуктах питания (мг/кг), которое, поступая в организм в течение всей жизни, не вызывает патологических отклонений. ПДКн.п.-ПДК вредного ве-ва в атмосферном воздухе населенного пункта. ПДКс.с.-среднесуточная ПДК вредного ве-ва в воздухе населенных мест (мг/м3), которая не должна оказывать вредного воздействия. ПДК м.р.-max разовая конц. вредного ве-ва в воздухе населенных мест (мг/м3), которая не должна вызывать рефлекторных реакций в организме человека.

Для хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования установлены лимитирующие признаки вредности: общесанитарный (воздействие вредного ве-ва на процессы естественного самоочищения воды в водоеме); органолептический (изменение свойств воды, обнаруживаемые осязанием и обонянием); санитарно-токсикологический (воздействие ве-ва на здоровье людей). Качество природной окружающей среды-такое состояние ее экологических систем, когда постоянно обеспечивается протекание обменных процессов энергии и ве-в между природой и человеком на уровне, обеспеч. воспроизводство жизни на Земле. Нормирование качества окр. природной среды-это процесс разработки и придания юридической формы научно обоснованным нормативам в виде показателей ПДвоздействий человека на окр. природную среду.Методика нормирования хим. ве-в включает этапы: 1. математическое моделирование эксперимента 2. изучение стабильности химических ве-в и определение величины показателя вредности (транслокационного, миграционного воздушного, миграционного водного, общесанитарного); 3. проверка полученных на лабораторной модели данных в природном эксперименте 4. изучение состояния здоровья населения 5. определение предельно допустимого уровня внесения (ПДУВ) хим. ве-в в конкретном почвенно-климатическом регионе.

Токсиканты окружающей среды-вредные ве-ва, которые распространяются в окр. среде за пределы своего первоначального местонахождения и оказывают скрытое вредное воздействие на животных, растения, человека. Подлинные токсиканты - это те ядовитые ве-ва, которые сам человек неосмотрительно включает в круговорот природы. Основное ядро токсикантов окружающей среды составляют пестициды - это собирательное название охватывает все средства борьбы с вредными организмами. Биоцид - те биологически активные ве-ва, которые попадают из промышленных сточных вод в биологический круговорот ве-в. Неорганические токсиканты. Особая групп-ионы Ме. Один ряд наиболее опасных Ме: Ag, Au, Cd, Cr, Hg, Mn, Pb, Sn, Te, W, Zn. Есть и другой ряд: Cr, Cd, Hg, Ni, Pb, Zn, Se. Из всех вредных и токсичных ве-в, регулярно попадающих в организм человека, 70 % поступает из пищи, 20 %-из воздуха, 10 %-из воды. Ме могут попадать из воздуха в виде мельчайших частичек, образующихся при сгорании угля, нефти, торфа и др. горючего, а также из дымов и выбросов плавильных печей и различных производств, связанных с обработкой Ме.

Все Ме по степени токсичности можно разделить на три группы: 1. Высокотоксичные Ме-Hg, U, In, Cd, Cu, Tl, As, Au, V, Pt, Be, Ag, Zn, Ni, Bi; 2. Умеренно токсичные-Mn, Cr, Pd , Pb, Os, Ba, Ir, Sn, Co, Ga, Mo, Sc, Sb, Ru, Rh, La, лантаноиды; 3. Малотоксичные -Al, Fe, Ge, Ca, Mg, Sr, Cs, Rb, Li, Ti,Na. Pb- вначале повышенная возбудимость и бессонница, позже утомляемость и депрессия. Более поздние симптомы заключаются в расстройстве фу-ции нервной системы и в поражении головного мозга; отрицательно влияет на глазную сетчатку и ухудшает зрение, вызывает ухудшение умственных способностей у населения. Cd (токсичнее свинца)-содержится в мазуте и дизельном топливе, в сплавах, в гальванических покрытиях, в кадмиевых пигментах, в пластмассах, электрических батарейках и т.д. Симптомы отравления-поражение почек и нервной системы, белок в моче, нарушение функции половых органов, острые костные боли в спине и ногах. Кроме того, кадмий вызывает нарушение фу-ции легких и обладает канцерогенным действием, накапл. в почках. Попадания кадмия в пищевые цепи – выбросы. Человек получает Cd в основном с растительной пищей (особенно грибы), так как он легко усваивается растениями из почвы (до 70%). Источники загрязнения кадмием: - сжигание каменного - фосфатные удобрения; - отходы производства пластмасс; - почки животных. Fe и Cu- переносчики кислорода в организме, Na и K регулируют клеточное осмотическое давление, Mg и Ca (и некоторые др. Ме) активизируют энзимы - биологические катализаторы. Многие Ме в виде конкретных соед. нашли применение в медицине в качестве лекарственных и диагностических средств. Активность Ме-зависит от формы, в которой они попадают в организм. Так, мышьяк ядовит в трехвалентном состоянии и практически не ядовит в пятивалентном состоянии. Дневная потребность цинка составляет 10 - 15 мг, но большие дозы уже отрицательно сказываются на организме.Ba-нежелательный Ме для живой клетки, но сульфат бария практически нера-рим в воде и выводится из организма (применяют при рентгене ЖКТ). Hg не оказывает отрицательного действия на организм в виде одновалентных соединений. Так, каломель (Hg₂Cl₂) почти неядовита, но двухвалентный ион Hg²⁺, как и пары ртути, оказывают токсическое действие. Биологическая активность Ме связана с их способностью повреждать клеточные мембраны, повышать проницаемость барьеров, связываться с белками, блокировать многие ферментные системы, что повреждает организм.

Ртуть как биоцид. Опасные соединения ртути обнаруживаются во всех трех средах обитания живых организмов.В процессы миграции метил ртути вмешивается и производственная деятельность человека. Каким бы путем ртуть ни попала в воду, микроорганизмы метилируют ее и при этом всегда образуется метилртуть CH3Hg+ или (CH3)2Hg - диметилртуть. (CH3)2Hg - жирора-римое ве-во, способное попадать в организм человека не только через пищевой тракт, но и через дыхательные пути и просто через кожу. Схема круговорота ртути в окружающей среде:

Тетраметильные и др. орган. производные олова и кремния широко производятся промышленностью и имеют свои области применения. Так, кремнийорганические соединения используются как смазочные материалы, как каучуки в медицине. Оловоорганические-хим. средства защиты растений (фунгициды, гербициды, инсектициды). Последствия воздействия метилртути: мутации у животных и их смертность. Воздействие ртути на организм человека вызывает поражение головного мозга, ограничение поля зрения вплоть до полной слепоты. Установлено также влияние на наследственность: метилртуть вызывает аномальные митозы (К-митозы), поломки хромосом в 1000 раз сильнее, чем при действиее такого яда, как колхицин.

Стойкие органические загрязнители (СОЗ), ДДТ и диоксины Особенности СОЗ:1. высокая токсичность. 2.длительная устойчивость в окружающей среде 3.способность накапливаться в организмах 4.способность к переносу на большие расстояния. Диоксины-полихлорированные полициклические соединения, кумулятивные яды и опасные ксенобиотики. Ксенобиотики - чужеродные живому организму ве-ва. Диоксины-экотоксиканты, обладающие мутагенным, иммунодепрессантным, канцерогенным, эмбриотоксическим действием. Они слабо расщепляются и накапливаются в организме, в биосфере.ЛД = 10-6 г на 1 кг живого веса.

Диоксины: 1.не разрушаются кислотами и окислителями в отсутствии катализаторов; 2.устойчивы в щелочах; 3.не ра-римы в воде; 4.не действует термическая обработка; 5.период их полураспада составляет от 10 до 20 лет. ДДТ (1,1,1-трихлор-2,2-бис(п-хлорфенил)этан по номенклатуре ИЮПАК (тривиальное название-дихлордифенилтрихлорметилметан)-инсектицид, применяемый против комаров, вредителей хлопка, соевых, бобов, арахиса. Способен накапливаться в орг-ме.1

Физико-химические св-ва диоксинов: Наряду с высокой липофильностью, т.е. способностью ра-ряться в орган. ра-рителях и удерживаться жировыми тканями, диоксины обладают высокой адгезией к частицам почвы, золы, донным отложениям. Диоксины как бы концентрируются на этих частицах, переходя из водной среды во взвеси, затем в микроорганизмы. Токсическое действие зависит от числа атомов хлора и их положения в структуре молекулы. Максимальной токсичностью обладает 2,3,7,8 тетрахлордибензодиоксин (2,3,7,8–ТХДД), затем1,2,3,7,8–пентахлор дибензодиоксин. Некоторые из диоксинов близки к отравляющим ве-вам типа зарина, замана и табуна. Однако их опасность состоит в способности вызывать аномалии в работе генетического аппарата организма. При этом различают первичные и вторичные эффекты влияния на организм. Комплекс 2,3,7,8–ТХДД с рецептором может принимать участие в подавлении гена на 16-й хромосоме человека, продуцирующего фермент: монодионоксиредуктазу. Диоксины накапливаются в ядре клетки. Попадая в организм, способствуют накоплению ряда биокатализаторов-гемопротеидов в количествах, опасных для функционирования клетки и всего организма. Поэтому даже слабое поражение диоксинами, проявляющееся в постоянной дискомфортности организма, высокой утомляемости, пониженной физич. и умственной работоспособности, в повышении чувствительности к биологическим инфекциям, может привести к плохим последствиям. Вторичные эффекты диоксинов связаны с тем, что гемопротеиды в комплексе с диоксинами включают механизм расходования энергетических ресурсов клетки на превращение О2, О2*, Н2О2, ОН*, что приводит к биодеградации гормонов, витаминов, липидов, разрушению биомембран. Особенно чувствительны к подобным воздействиям иммунные клетки. Ориентировочная доза допустимого поступления диоксинов в организм человека в нашей стране составляет 10 нг/кг (10–8 г/кг). В основном диоксины поступают в организм человека с пищевыми продуктами, прежде всего с мясом и молоком и главным источником-животными жирами. Источники диоксинов: 1.предприятия промышленного хлорорганич. синтеза тех органических соединений, которые содержат бензольные ядра. 2.Пиролитическая переработка и сжигание отходов этих производств, сжигание автомобильных шин, покрышек. 3.При электролизе ра-ров неорганических хлоридов на графитовых электродах возможно образование некоторого количества диоксинов. 4.целлюлозно-бумажное производство. 5.Источником диоксинов могут быть и горящая свалка бытовых отходов, содержащих изделия из поливинилхлорида, а также лесные пожары, если они возникли после обработки леса пестицидами. Проблемы мониторинга диоксинов. Мониторинг диоксинов осуществляется в США, Канаде, Японии, в большинстве стран Западной Европы. В России также проводятся эти работы, имеется 5 аккредитованных лабораторий мониторинга диоксинов. Определение основано на использовании газожидкостной хроматографии и масс– спектрометра высокого разрешения. Дорого.

Токсичные ве-ва в пищевых продуктах. Основные пути поступления токсичных ве-в в пищу человека: 1. пестициды, удобрения, агрохимикаты 2.продукты химического и микробного синтеза 3.атмосферные выбросы 4.атмосферные выбросы 5.пищевые добавки-переработанные пищевые продукты (консервы) 6.пестициды, удобрения и др агрохимикаты 7.сточные воды-водоемы(питьевая вода)8.сточные воды-водоемы-гидропланктон-планктоноядная рыба-хищная рыба.

Радионуклиды-это атомы радиоактивных химических элементов. Они попадают в пищевые продукты из атмосферы, почвы, воды и других источников. Радиоактивность-испускание различных видов радиоактивных излучений и элементарных частиц при самопр. превращ. атом. ядер в другие ядра.Подразделяется на естественную-распад неустойчивых изотопов, имеющихся в природе (космос, земля, человек) и искусственную - распад изотопов, полученных в результате ядерных реакций (медицинские приборы, полеты в самолете, телевизор, АЭС в безаварийном состоянии, ТЭЦ на угле). Наиболее значимыми радиоактивными элементами по токсичности - йод, цезий, полоний, плутоний, стронций, иттрий. Влияние радионуклидов на загрязнение пищевых продуктов. У цезия (Cs) известны изотопы от цезия-125 до цезия-145. Наиб. токсичен цезий-137, получаемый при делении ядер урана и плутония. Цезий является бета- и гамма-излучателем. При попадании в организм цезий почти полностью всасывается из ЖКТ в кровь и концентрируется в мышечной ткани. Средний период полувыведения из организма для взрослых составляет 110 суток. Период полураспада-30 лет. У стронция (Sr) известны изотопы от стронция-81 до стронция-97. Наиб. токсичен стронций-90. Он накапливается в костях, в результате чего может образовываться злокачественная опухоль костей. Стронций-90 является бета-излучателем. Период полураспада составляет 29,2 года, биологический период полувыведения — от 90 до 154 суток. Степень опасности радионуклидов при внутреннем облучении человека определяют факторы: 1.путь поступления в орг-м; 2.его распределение; 3.время пребывания. 4.энергия, излучаемая радионуклидами в единицу времени, 5.масса облучаемой ткани; 6.отношение массы облучаемой ткани к массе всего тела; 7.количество радионуклидов в органе. Радиоактивные элементы проникают в организм: через органы дыхания, желудочно-кишечный тракт и через кожу. Вначале они попадают в кровь, а затем током крови разносятся по всему телу или преимущественно в критические органы, где избирательно накапливаются. Наибольшую опасность представляет внутреннее облучение за счет потребления загрязненных радионуклидами продуктов питания. Наиболее радиочувствительными являются клетки постоянно обновляющихся тканей и органов-костный мозг, селезенка, половые железы и др. Влияние обработки пищевых продуктов токсичными ве-вами. Изменение св-в пищ. продуктов происходит при кулинар. обработке и добавлении стабилизаторов. При нагревании жиров образуются токсичные ве-ва Ненасыщенные жирные кислоты даже при комнатных температурах способны к самоокислению, в результате которого образуются алкил-, алкокси- и пероксирадикалы. С увеличением времени обработки жира, и с ростом температуры жирные кислоты образуют летучие альдегиды, наблюдаются также и реакции полимеризации. Пероксирадикалы и полимеризаты жирных кислот, образующиеся при нагревании до высокой температуры, либо при многократном нагревании, вызывали у подопытных животных раздражение пищеварительного тракта, увеличение размеров печени и замедление роста. Недостаток витамина Е усиливает проявление этих симптомов, главной причиной которых следует считать присутствие радикалов. При копчении образуются и полициклические углеводороды, которые вместе с дымом оседают на мясе. Полициклические ароматические углеводороды почти нера-римы в воде, имеют высокую tкипения и с трудом поддаются разрушению. Основным соед. этого класса является бензо(а)пирен.2 Все эти соед. имеют углубление в структуре молекулы, так называемую "вау-область", характерную для многих канцерогенных ве-в. При изготовлении вин образуются высшие спирты. Амиловые спирты (пентанолы) вызывают головную боль и угнетающе воздействуют на нервную систему в меньших конц.х, чем этанол. Наряду с состоянием возбуждения и бессонницей могут наблюдаться цветные галлюцинации. При выдержке вин в них образуются амилвалерианат, амилацетат, амилбутират, различные альдегиды и многие сложные эфиры валерьяновой ки-ты. Этанол в больших количествах наносит значительный вред здоровью. Конц. этанола в крови 1,4 промилле соответствует острому отравлению, 4-5 промилле приводят к летальному исходу. В меньших конц.х этанол подавляет активность нейронов, действуя как угнетающе, так и возбуждающе на центр. нервную систему. При систематическом употреблении наблюдаются ожирение и цирроз печени с необратимыми нарушениями обмена ве-в, заканчивающимися летальным исходом. Особенная сложность при алкогольн. отравлениях заключается в том, что этот токсин не выделяется из организма, а метаболизируется. Если, несмотря на систематическое употреблен. алкоголя, печень незначительно затронута циррозом, то при отказе от алкоголя может произойти регенерация ее функций. При обработке мяса и рыбы, а также при изготовлении сыра могут образовываться нитрозамины, если одновременно с процессом приготовления пищ. продуктов в кислой среде находятся нитриты.

Консервирование и упаковка продуктов. Распространенный консервант-сложный эфир п-оксибензойной кислоты. Чаще всего применяют метиловый и пропиловый эфиры. Консерванты, благодаря наличию фенольной группы высоким консервирующим эффектом, оказывают и определенное побочное физиологическое действие на человека. Отмечается дурманящее (анестезия) локальное действие, расширение сосудов, появление судорог. Сернистую ки-ту исп. для придания устойчивости винам. Запрещено повышать стойкость мяса и рыбы с помощью сернистой кислоты (сернистая ки-та устраняет гнилостный запах мяса, даже если начался микробиологический процесс его разложения). Для сохранения продуктов используют их обкуривание с помощью пропиленоксида, который с небольшими количествами НСl образует хлорпропанол, оказывающий на некоторые виды бактерий мутагенное действие. При консервировании продуктов питания ни в коем случае нельзя использовать антибиотики. Они создадут благоприятную среду для выращивания различных видов устойчивых к антибиотикам микроорганизмов.Вредные ве-ва могут содержаться и в упаковочном материале. К ним относятся пластификаторы пластмасс и незаполимеризованный мономер винилхлорид в поливинилхлориде. В организме винилхлорид под действием оксигеназы превращается в хлорэпоксиэтилен, обладающий канцерогенным действием. Упаковочный материал из бумаги и картона, а также импрегнированный картон содержат нитриты и нитраты, если в эти материалы добавлялся NaNO₃ в качестве наполнителя. В упаковочном материале помимо перечисленных могут находиться и др. вредные примеси, например, фунгициды в бумаге и свинец в Ме и глазурованной керамике.

Экологические аспекты химии атмосферы. Состав и строение атмосферы. Атмосфера-газообразная оболочка планеты, состоящая из различных газов, водяных паров и пыли. Компонентный состав атмосферы в целом представлен в таблице:

Квазипостоянные компоненты	Конц., об. %	Активные примеси (микрокомпоненты)	Конц., об. %
Азот	78	Вода	0–7
Кислород	21	Диоксид углерода	0,01–0,1
Водород	10-4	Озон	10-4
Аргон	0,9	Диоксид серы	10-4
Неон, ксенон, криптон	10-3	Метан	10-4

Земную атмосферу условно можно разделить на четыре основных слоя: тропосферу, стратосферу, мезосферу, термосферу. Тропосфера-ближайший к поверхности земли слой атмосферы. Толщина его неодинакова: над экватором — 16–18 км, над полюсами — 7–9 км. Стратосфера достигает высоты 50–60 км. Мезосфера простирается от 50 до 85 км. Термосфера достигает высоты 500 км. Верхние слои атмосферы отличаются высоким содержанием атмосферных ионов и свободных электронов, поэтому ее называют ионосферой. Причина повышения ионизации воздуха в ионосфере-разложение молекул газов атмосферы под действием ультрафиолетовой и рентгеновской солнечной радиации и космического излучения. Физико-химические процессы-гидродинамические, тепловые, электромагнитные, химические, фотохимические. Конц. и давление газов с возрастанием высоты уменьшаются. Распределение давления (Р_H) по высоте Н описывается барометрической формулой: Рн=Р0ехр(-р0gH/P0, Р0, р0-давление и плотность на высоте ур. моря, Н=0км,g-ускорение силы тяжести. Аналогичным образом уменьшается парциальное давление всех компонентов газовой смеси атмосферы, что следует учитывать при расчетах конц. загрязняющих примесей в атмосфере:n_H=n₀exp(-mg/kT), n_H-концентрация компонента атмосф. на высоте Н, n₀-концентрация компонента на высоте H₀, m-масса молекулы, g-ускорение силы тяжести, k-постоянная Больцмана, T- температура, К. Основные характерные особенности атмосферы: 1.Max конц. и р наблюдаются на высоте уровня моря. 2.С повышением высоты происходит уменьшение давления как атмосферы в целом, так и парциального давления отдельных компонентов, а также снижение температуры. 3.Перемешивание атмосферы происходит как в горизонтальном, так и в вертикальном направлении. Способы выражения конц. компонентов в газовых смесях (атмосфере). Объемные проценты показывают, сколько объемов данного газа содержится в 100 объемах газовой смеси. Для измерения объемной конц. исп. так называемая миллионная доля (млн, ppm). Массовые конц. определяют массу соответствующей примеси в единице объема, например мг/м³ или мкг/м³. Еще измеряют такие величины как Количество молекул в единице объема и Конц. или содержание примесей. Тропосфера-нижний, непосредственно соприкасающийся с земной поверхностью слой атмосферы. Состав: N₂, O₂, инертные газы (Ar He Kr Ne Xe Rn), CH₄, H_2, O_3, SO_2, H₂S, оксид углерода, а в дождевой воде в этот период были найдены NO₃^-, SO₄^2-, Cl^-, NH₄⁺ Одна из причин вариабельности воды-изменение парциального давления паров воды в зависимости от температуры. Именно поэтому содержание воды в воздухе снижается при перемещении к полюсам и по мере подъема в верхние слои атмосферы. Природные органические ве-ва в тропосфере. Биологические источники микрокомпонентов атмосферы–живой лес, микроорганизмы почвы (выделяют CH₄, NH₃ и оксиды азота) и морские микроорганизмы. Дисперсные системы в атмосфере. Аэрозоли-дисперсные системы, состоящие из твердых или жидких частиц, распределенных в газовой фазе. Источниками загрязнения тропосферы и атмосферы аэрозолями - морская соль, вулканическая деятельность, ветровая эрозия, массовое цветение растений, дым от лесных пожаров и т. д. Морская соль. Источник-морские брызги, переносимые ветром. Частицы соли из океанов очень гигроскопичны. Это приводит к образованию облаков из солевых аэрозолей. Морская соль (хлорид натрия) может принимать участие в различных химических реакциях, в частности с образованием кислотного дождя: H2SO4+NaCl =HCl+NaHSO4. Вулканические выбросы. Источник-действующие вулканы. Вредное действие обусловлено наличием газов, вулканической пыли. Пыль. Источник-почвы полупустынь и пустынь. Негативное влияние пыли на атмосферу невелико, поскольку она отличается слабой химической активностью. Метеоритная пыль. Ме, привносимые метеоритами, могут вступать в целый ряд химических реакций, поэтому считается, что метеоритная пыль оказывает существенное влияние на состав мезосферы и термосферы. Лесные пожары. Крупными источниками аэрозольных частиц (сажи) явл. лесные пожары, за счет которых в атмосферу поступает порядка 35 Гт/год аэрозолей. Основные критерии устойчивости аэрозолей:1.низкая скорость седиментации; 2.наличие броуновского движение частиц; 3.высокая удельная поверхность частиц; 4.критерий Рейнольдса меньше 1. Первый критерий. Внешн. сила воздействующая на аэрозоль – гравитация. Устойчивость определяется скоростью ее седиментации, поскольку на частицу действует только сила гравитация. По Стоксу скорость седиментации Wg прямо пропорциональна квадрату радиуса частицы r, плотности частицы ρ и обратно пропорционально вязкости воздуха μ: Wg ∼ f(r2ρ/μ). Устойчивость аэрозоля тем выше, чем меньше радиус частицы и чем меньше высота над уровнем моря (ниже скорость седиментации)Второй критерий связан с броуновским движением аэрозольных частиц. Скорость этого процесса возрастает с уменьшением размера частиц. Важным следствием броуновского движения является столкновение частиц и их последующая коагуляция. Скорость коагуляции пропорциональна коэффициенту диффузии частиц и квадрату конц. частиц. Третий критерий выполняется, если в численном выражении площадь поверхности частицы превосходит объем этой частицы, по крайней мере, в десять раз.Четвертый критерий. Выполнимость этого критерия определяется величиной гидродинамического критерия Рейнольдса: W d ρ/μ < 1, где W — скорость седиментации; d — диаметр частицы. Классификация аэрозолей по размерам частиц: Нижним пределом размера аэрозольной частицы считается величина порядка 1 нм = 10⁻⁷см. (подвержены броун.движ.) Размер порядка 10⁻⁶ см характеризует частицы более стабильные. Частицы размером 10⁻⁵ см условно называют «большими». Частицы размером 10⁻⁴ см (1 мкм) называются «гигантскими». Частицы размером 10⁻³ см (10 мкм) формируют важную группу атмосферных аэрозолей, образующих, в частности, облака. Размер 10⁻² см (100 мкм)-это размер капель измороси, морских аэрозолей. Размер 10⁻¹ см — типичный размер дождевых капель. Размер 1 см-это размер, соизмеримый с размером крупных дождевых капель, градин и снежинок.