68 Вопрос

Химическая эволюции — первый этап эволюции жизни, в ходе которого органические, пребиотические вещества возникли из неорганических молекул под влиянием внешних энергетических и селекционных факторов и в силу развертывания процессов самоорганизации, свойственных всем относительно сложным системам, которыми бесспорно являются все углерод-содержащие молекулы.

Все процессы, происходящие на нашей планете, как природные, так и антропогенные - по сути своей представляют движение химических элементов, превращение, преобразование их соединений.

Возникновение жизни из неживого (косного) вещества было химическим процессом, который осуществляется в строго определенной последовательности и закономерности. Воззрения Э. Геккеля стали основой истоков химической гипотезы эволюции, согласно которым сначала появились соединение углевода под действием чисто химических и физических причин. Эти вещества представляли собой не растворы, а взвеси маленьких «комочков», способных к росту и накоплению вещества. Рост происходил до определенного предела, за которым следовало деление. В результате дифференцировки «комочков» в них возникало ядро. Появилась ядерная клетка - исходная форма для живых существ на земле.

Концепция А.И. Опарина и его последователей основана на представлениях о восстановительной (метан, аммиак), окислительной (фотохимическое расщепление Н₂О и СО₂) и нейтральной (СО₂ и N₂) составляющих первичной древней атмосферы Земли.

В водной среде, наполненной «первородными» химическими веществами - аммонийными и фосфорными солями, - в достатке света и тепла осуществлялся абиогенный синтез всевозможных несложных органических соединений. Как следствие сложных физико-химических процессов возникла первичная живая система - коллоидная слизь, проявлявшая функции ассимиляции и роста.

Коллоидная слизь, или устойчивые полужидкие сгущения, - коацерваты (от лат. коацерватус) могли разрушаться, создаваться вновь, а при достижении определенного размера распадаться на дочерние образования, т.е. делиться. Отдельные «капли» могли образовывать группы (колонии). В итоге произошел качественный скачок: сохранились лишь те «капли», которые заключали в себе материнские признаки и приобрели способность к воспроизводству. Эти «капли» смогли избирательно поглощать вещества из окружающего раствора и избавляться от ненужных соединений. Это стало началом обмена веществ и в дальнейшем привело к функциональной специализации отдельных частей коацерватов. Считается, что с возникновением самовоспроизводства коацерватная капля превратилась в простейшее живое образование, т.е. в одноклеточный организм.

Химическое загрязнение' — увеличение количества химических компонентов определённой среды, а также проникновение (введение) в неё химических веществ в концентрациях, превышающих норму или не свойственных ей. Наиболее опасно для природных экосистем и человека именно химическое загрязнение, поставляющее в окружающую среду различные токсиканты - аэрозоли, химические вещества, тяжелые металлы, пестициды, пластмассы, поверхностно-активные вещества и др.

До появления жизни на Земле протекали только геохимические процессы, которые сводились к разрушению первичных минералов под воздействием температурных перепадов и воды с последующей миграцией продуктов разрушения, и синтез новых минеральных образований при участии первичной атмосферы. Химические соединения геохимически были связаны миграционными процессами, происходящими в литосфере, гидросфере и атмосфере в большой геохимический круговорот (БГК). До зарождения жизни он носил абиотический характер, а основными его факторами были энергия Солнца и геохимическое воздействие воды.

Возникновение жизни на Земле не только сформировало биосферу, но и привело к новому типу перемещения химических элементов – биогенной миграции, называемой также биогеохимическим циклом (БГХЦ). Промышленный этап развития человечества сопровождается настолько интенсивными воздействиями на БГХЦ, что техногенная составляющая стала причиной гибели огромного числа видов флоры и фауны, появления многочисленных заболеваний у людей, животных и других представителей биосферы.

С естественными загрязнениями природа справляется лучше, чем с техногенными. Последние в первую очередь воздействуют на атмосферу и гидросферу, а горнорудная и газонефтяная промышленность, непосредственно воздействуя на литосферу, в конечном итоге отравляет воздушные бассейны промышленных центров, изменяет химический состав рек, озер и мирового океана в целом. Таким образом, антропогенное воздействие на атмосферу, гидросферу, литосферу и биосферу принимает планетарные масштабы и требует от мирового сообщества активной борьбы за сохранения среды обитания не только человека, но и всего живущего на Земле.

Виды химического загрязнения

• химическое загрязнение атмосферы

• химическое загрязнение Мирового океана

• химическое загрязнение почв

Загрязнение атмосферы

Существуют три основных источника загрязнения:

1. промышленность,

2. бытовые котельные,

3. транспорт.

Источники загрязнений

• теплоэлектростанции,

• металлургические предприятия,

• химические и цементные заводы.

Загрязняющие вещества

Обычно атмосферные загрязнители (загрязняющие вещества) делят на 2 вида:

1. первичные— поступающие непосредственно в атмосферу

2. вторичные— являющиеся результатом превращения последних (в результате химических, фотохимических, физико-химических реакций между загрязнителями и компонентами атмосферы).

Основными загрязняющими веществами являются:

1. Оксид углерода (1250 млн.т. в год). Это соединение, активно реагирует с составными частями атмосферы и способствует повышению температуры на планете и созданию парникового эффекта.

2. Сернистый ангидрид(до 170 млн.т.в год).

3. Серный ангидрид (ежегодно выбрасываются десятки миллионов тонн серного ангидрида). Источниками являются пирометаллургические предприятия цветной и чёрной металлургии, а также ТЭС Он подкисляет почву, обостряет заболевания дыхательных путей человека.

4. Сероводород и сероуглерод. Основными источниками выброса являются предприятия по изготовлению искусственного волокна, сахара, нефтеперерабатывающие и нефтепромыслы.

5. Оксиды азота (20 млн.т. в год). Основными источниками выброса являются предприятия, производящие азотные удобрения, азотную кислоту и нитраты, анилиновые красители, нитросоединения, вискозный шелк, целлулоид.

6. Соединения фтора. Источниками загрязнения являются предприятия по производству алюминия, эмалей, стекла, керамики, стали, фосфорных удобрений. Имеют токсический эффект.

7. Соединения хлора. Источники: химические предприятия, производящие соляную кислоту, хлоросодержащие пестициды, органические красители, гидролизный спирт, хлорную известь, соду.

Кроме того, имеет место аэрозольное загрязнение атмосферы вследствие:

• потребления ТЭС угля высокой зольности,

• сжигания остаточных нефтепродуктов

• создания искусственных насыпей из переотложенного материала при добыче полезных ископаемых

• массовых взрывных работ

• производства цемента

Загрязнение Мирового океана

Химическое загрязнение— изменение естественных химических свойств воды за счёт увеличения содержания в ней вредных примесей как неорганической, так и органической природы.

Неорганическое загрязнение

Основными неорганические загрязнители:

• соединения мышьяка, свинца, кадмия, ртути, хрома, меди, фтора

• неорганические кислоты и основания, обуславливающие широкий диапазон рН промышленных стоков

Негативное действие

Тяжелые металлы, обладающие токсическим эффектом, попадая в воду, поглощаются фитопланктоном и передаются по пищевой цепи более высокоорганизованным организмам. Кроме того, они могут вызвать болезнь Минамата.

Органическое загрязнение

Основными органическими загрязнениями являются нефтепродукты.

Последствия

• суспензии осаждаются и заливают дно, задерживая развитие или полностью прекращают жизнедеятельность микроорганизмов, которые участвуют в процессе самоочищения вод.

• при гниении этих осадков могут образовываться соединения и отравляющие вещества, которые приводят к загрязнению всей воды

• затруднение проникновения света в глубь воды и замедление процессов фотосинтеза

• образование на воде пленки, препятствующей газообменом между водой и атмосферой, уменьшение содержания кислорода в воде, необходимого для жизнедеятельности организмов, живущих в воде

• образование среды для патогенных организмов

• возникновение возбудителей таких болезней, как брюшной тиф, дизентерия, холера

Загрязнение почвы

Основные виды загрязнений

• Загрязнение почв кислотообразующими соединениями

• Загрязнение почв тяжелыми металлами

• Применение удобрений

• Загрязнение почв пестицидами

• Загрязнение нефтью и нефтепродуктами

Основные источники загрязнений

1. Жилые дома и бытовые предприятия.

2. Промышленные предприятия.

3. Теплоэнергетика.

4. Сельское хозяйство.

5. Транспорт.

Последствия

1. Попадание в почву болезнетворных бактерий, возбудителей таких заболеваний, как тифа, дизентерии, туберкулеза, полиомиелита, газовой гангрены, сибирской язвы, ботулизма и некоторых других микробов.

2. Попадание в почву веществ, способных оказывать токсическое воздействие на живые организмы и их сообщества.

3. Загрязнение почв и нарушение нормального круговорота веществ.

4. Накопление в почве свинца и его отрицательное воздействие на здоровье человека.