2. Основные загрязнители окружающей среды

Вещества, загрязняющие окружающую среду, очень условно могут быть классифицированы на:

1. Основные загрязнители (окись углерода, диоксид серы, окислы азота, углеводороды, твердые частицы - сажа, зола, пыль).

2. Полициклические ароматические углеводороды (ПАУ).

ПАУ-это высокомолекулярные органические соединения бензольного ряда, различающиеся по числу бензольных колец (от 2 до 7). Они имеют как природное, так и техногенное происхождение. Техногенные ПАУ образуются при сжигании углеводородного топлива в промышленности и энергетике, производстве кокса, работе двигателей внутреннего сгорания. Из-за своей токсичности и канцерогенные ПАУ отнесены к приоритетным загрязняющим веществам. С прогрессом аналитической техники их определение все больше используется при эколого-геохимических оценках техногенеза. К ПАУ относятся сотни соединений, среди которых наиболее токсичны 3,4-бензпирен (БП) и 1,12-бензперилен (БПЛ), особенно часто определяемые в объектах окружающей среды. 3,4-бензпирен в 70 - 80% случаев занимает первое место среди веществ, определяющих высокий уровень загрязнения в российских городах и других городах СНГ. Полициклические ароматические углеводороды обладают канцерогенным действием. В настоящее время известно более 200 представителей этой группы химических соединений, которые в большинстве своем образуются при термическом воздействии на продукты питания. Источниками поступления ПАУ в окружающую среду являются практически все производства, включающие процессы горения (ТЭЦ, котельные, нефтехимические и асфальтобитумные производства, производство алюминия, пиролиз), а также автотранспорт, горящие свалки и т.д. В связи с этим определение его содержания в воздушных средах является крайне актуальной задачей. Основные ПАУ:

Нафталин

Антрацен

Фенантрен

Пентацен

Пирен

бледно-жёлтые кристаллы, хорошо растворимые в эфире и бензоле, ограниченно — в спирте, нерастворимы в воде; t_пл 150°C, t_кип 390 °С. П.— компонент антраценовой фракции каменноугольной смолы;

Азулен Азулен — активное вещество, полученное из цветов ромашки аптечной. Оказывает противовоспалительное, успокаивающее действие, снимает покраснение, раздражение, зуд в коже головы. Широко используется в парикмахерской практике и входит в состав многих средств по уходу за кожей. Азулены, группа органических соединений, содержащих семичленный цикл, конденсированный с пятичленным; простейший представитель — азулен (I). А. в большей степени проявляют свойства ароматических, чем ненасыщенных, соединений. Поэтому А. относят к т. н. небензоидным ароматическим соединениям.

Тетралин

Наиболее известным представителем данного класса химических соединений является бенз(а)пирен, который может образовываться в процессе жарке кофейных зерен (до 0,5 мкг/кг), а также в подгоревшей хлебной корке (до 0,5 мкг/кг). Кроме этого к образованию бенз(а)пирена может привести сушка зерна дымом из бурого угля или мазутом (до 4 мкг/кг), домашнее копчение рыбы или мяса (до 1,5 мкг/кг), а в некоторых случаях встречаются и более высокие концентрации - до 50 мкг/кг.

3,4-Бензпирен (бенз(a)пирен)

Молекулярная масса 252,3 Желтые пластинки и иглы; t пл. 179 °C Растворимость: растворим в бензоле, толуоле, ксилоле; умеренно растворим ЕtОН, МеОН. Канцероген! Важным фактором в канцерогенезе полициклическими углеводородами является относительная скорость синтеза и разрушения канцерогенных промежуточных соединений. Бенз(а)пирен относится к веществам 1-го класса опасности. Среднесуточная ПДК бенз(а)пирена в воздухе населенных мест составляет 0,001 мкг/м³, в воздухе рабочей зоны – 0,15 мкг/м³.

Полициклические ароматические углеводороды (ПАУ) представляют собой высокомолекулярные органические соединения, основным элементом структуры которых является бензольное кольцо. Известны несколько сотен индивидуальных ПАУ, различающихся по числу бензольных колец и особенностям их присоединения друг к другу. Это кристаллические соединения (за исключением ряда производных нафталина) с высокой температурой плавления и кипения. Растворимость ПАУ в воде сравнительно невелика. Почвы играют роль своеобразного «депо», куда ПАУ попадают в результате антропогенных выбросов и природных поступлений. Их наличие в почвах может играть индикаторную роль, отражая наличие источника загрязнения. Исследования генезиса, превращений и особенностей поведения ПАУ в почвах, особенно охватывающие широкую гамму этих соединений, пока еще не многочисленны. Буквально единичные публикации посвящены анализу распределения гаммы ПАУ по генетическому профилю почв в связи с почвообразовательными процессами и характером техногенного воздействия на почвенный покров. Между тем система ПАУ–почва очень информативна. С одной стороны, почвы представляют собой достаточно устойчивую среду, в которой можно вполне корректно осуществлять наблюдение за эволюцией состава ПАУ и использовать их как маркеры почвообразовательного процесса. С другой стороны, изучение молекулярного состава данных соединений перспективно для получения информации о путях образования каждого молекулярного типа, особенностях их накопления и распределения в почвах фоновых и техногенных территорий и о функциональном состоянии почв. В этом плане важное диагностическое значение имеет количество ароматических колец в молекуле ПАУ, характер их присоединения, наличие или отсутствие алкильных замещений различной степени сложности в боковых звеньях молекул и др. ПАУ составляют лишь небольшую часть органического вещества, но определяющую трансформирующую активность среды. Количественное определение полициклической ароматики, и особенно в объектах фонового мониторинга, представляет собой сложную задачу. В отличие от многих других загрязняющих веществ, ПАУ в ходе аналитического определения могут претерпевать определенные изменения. Согласно наибольшее количество и качественное разнообразие ПАУ наблюдается в тех продуктах, органическое вещество которых подвергалось воздействию повышенных температур.

3. Тяжелые металлы.

Термин "тяжелые металлы" связан с высокой относительной атомной массой. Эта характеристика обычно отождествляется с представлением о высокой токсичности. Одним из признаков, которые позволяют относить металлы к тяжелым, является их плотность. В современной цветной металлургии различают тяжелые цветные металлы - плотность 7,14-21,4 г/см³ (цинк, олово, медь, свинец, хром и др.) Согласно одной классификации, к группе тяжелых металлов принадлежит более 40 элементов с высокой относительной атомной массой и относительной плотностью больше 6. По другой классификации, в эту группу включают цветные металлы с плотностью большей, чем у железа (свинец, медь, цинк, никель, кадмий, кобальт, олово, сурьма, висмут, ртуть).

Источники. Добыча и переработка не являются самым мощным источником загрязнения среды металлами. Валовые выбросы от этих предприятий значительно меньше выбросов от предприятий теплоэнергетики. Не металлургическое производство, а именно процесс сжигания угля является главным источником поступления в биосферу многих металлов. В угле и нефти присутствуют все металлы. Значительно больше, чем в почве, токсичных химических элементов, включая тяжелые металлы, в золе электростанций, промышленных и бытовых топок. Выбросы в атмосферу при сжигании топлива имеют особое значение. Например, количество ртути, кадмия, кобальта, мышьяка в них в 3-8 раз превышает количество добываемых металлов. Известны данные о том, что только один котлоагрегат современной ТЭЦ, работающий на угле, за год выбрасывает в атмосферу в среднем 1-1,5 т паров ртути. Тяжелые металлы содержатся и в минеральных удобрениях. Наряду со сжиганием минерального топлива важнейшим путем техногенного рассеяния металлов является их выброс в атмосферу при высокотемпературных технологических процессах (металлургия, обжиг цементного сырья и др.), а также транспортировка, обогащение и сортировка руды. Техногенное поступление тяжелых металлов в окружающую среду происходит в виде газов и аэрозолей (возгона металлов и пылевидных частиц) и в составе сточных вод. Металлы сравнительно быстро накапливаются в почве и крайне медленно из нее выводятся: период полуудаления цинка - до 500 лет, кадмия - до 1100 лет, меди - до 1500 лет, свинца - до нескольких тысяч лет.

4. Пестициды

Пестициды ( лат. pestis зараза, повальная болезнь + caedo убивать) - собирательное название химических и биологических средств, используемых для борьбы с вредителями и болезнями растений, с сорной растительностью, вредителями зерна и зернопродуктов, древесины, шерсти, кожи, изделий из хлопка, с эктопаразитами домашних животных, с переносчиками заболеваний человека и животных.

Пестициды в зависимости от предназначения подразделяются на :

гербициды (средства уничтожения сорняков) - До середины XIX века трудоемкая и часто неэффективная ручная обработка была единственным способом борьбы с сорными растениями. Позднее стали применять механическую обработку. Но только в XX веке открытие гербицидов избирательного действия дало возможность отказаться от нехимических способов контроля во многих странах. Применение гербицидов способствовало значительному увеличению урожайности и качества конечной продукции.,

инсектициды (средства уничтожения насекомых) - С внедрением новых сельскохозяйственных культур некоторые животные получают внезапно в свое распоряжение огромное количество пищи, и тогда — в соответствии с одним из основных законов биологии — возрастает численность этих видов,

фунгициды (средства уничтожения грибков),

дефолианты (средства уничтожения листвы растений),

зооциды (средства уничтожения грызунов) В течение последних лет борьбу с грызунами проводят при помощи отравы кишечного действия: стрихнина, белого мышьяка, желтого фосфора, фосфида цинка, которые одинаково токсичны как для грызунов, так и для людей.)

По принадлежности к классу химических соединений наибольшее применение имеют пестициды:

• хлорорганические;

• фосфорорганические;

• производные дитиокарбаминовых кислот ;

• хлорфеноксикислоты;

• динитрофенольные ;

• ртутьорганические соединения;

• медьсодержащие препараты и др

Обработка полей пестицидами

Хлорорганические пестициды широко применяются для борьбы с вредителями зерновых, технических культур, плодовых деревьев, виноградников, овощных культур, лесонасаждений. Большинство из них плохо растворимы в воде, хорошо - в органических растворителях, и особенно в жирах. Их особенность - стойкость в окружающей среде. Например, ДДТ, гептахлорциклогексан (ГХЦГ) были обнаружены в почве через 4-12 лет после их применения. Они длительное время задерживаются в верхних слоях почвы, медленно мигрируют в глубину, накапливаются в продуктах растительного и животного происхождения.

Фосфорорганические пестициды нестойки в окружающей среде, большинство из них разлагается в течение 1-2 месяцев. Остатки пестицидов в продуктах питания разрушаются при термической обработке. Их особенность - способность легко проникать через кожу. Обладают низкой и средней летучестью.