Химическое загрязнение окружающей среды и его последствия.

За последние десятилетия стало очевидным, что человек перенасытил природу загрязняющими веществами. Согласно расчетам, поступление их из антропогенных источников в 10, а то и в 1000 раз, чем из естественных, в зависимости от вещества.

Остро встает проблема – уберечь окружающую среду и здоровье человека.

В условиях возрастающего антропогенного воздействия на природу увеличиваются техногенные потоки различных загрязняющих веществ, усиливается их давление на все компоненты биосферы и слагающие ее наземные и водные экосистемы. Однако, несмотря на повсеместно проявляемое беспокойство по поводу загрязнения окружающей среды, по-прежнему ежегодно многие миллионы тонн различных экологически вредных веществ выбрасываются в атмосферу, в океан, заносятся во внешние слои литосферы. Известно, что менее 10% добываемого сырья превращается в готовую продукцию; остальное - отходы, загрязняющие природную среду. Уже сегодня в банке данных Chemical Abstract Services (США) имеются сведения о почти 8 млн. различных химических соединений, причем несколько десятков тысяч из этого количества находят широкое применение в многообразных сферах жизни и постоянно используются людьми.

Экологически Опасные Факторы (ЭОФ) представляют собой такие воздействия окружающей среды, которые способствуют и/или приводят к качественным и количественным нарушениям в экосистемах (от любого сообщества живых существ и среды их обитания, вплоть до биосферы в целом), к тем изменениям, которые оказывают влияние на жизнеспособность и адаптацию популяций, размножение, рост. поведение и выживание отдельных особей (В. В. Худолей, И. В. Мизгирев).
ЭОФ химической природы – это химические вещества, которые в определенных концентрациях приводят к качественным и количественным нарушениям в экосистемах. К ЭОФ химической природы относятся, в первую очередь, следующие группы веществ:
-тяжелые металлы,

- диоксины и диоксиноподобные соединения,

- ДДТ и другие пестициды,

- нитриты, нитраты и нитрозосоединения,

- полициклические ароматические углеводороды.

Без угарного газа не смогут существовать многие отрасли промышленности: в технике CO – ценное топливо, в металлургии мы используем его восстановительные свойства для получения чистых металлов, в военной промышленности он применяется для приготовления фосгена.

Летальный исход для человека может наступить при 10-минутном вдыхании воздуха, содержащего 5,7г/м³ угарного газа. Ядовитость CO обусловлена тем, что этот оксид соединяется с гемоглобином крови, в результате чего кровь не способна переносить достаточно кислорода из легких к тканям. Сродство гемоглобина к угарному газу гораздо больше, чем к кислород. Поэтому достаточно самой ничтожной концентрации CO, чтобы значительно понизить способность крови воспринимать кислород и тем самым вызвать удушье.

Однако при вдыхании чистого воздуха или, еще лучше, чистого кислорода угарный газ постепенно удаляется из крови.

Малозаметная «вуаль», состоящая из диоксида углерода, воды, озона и метана, является в атмосфере своеобразным фильтром: пропуская около 70% солнечного излучения, она задерживает отражаемые Землей тепловые лучи. Вследствие этого у поверхности нашей планеты, словно под стеклянной крышей оранжереи, температура поддерживается более или менее на одном ровне - - 40 до 40 ^О С. Однако все возрастающее количество сжигаемого топлива приводит к тому, что содержание углекислого газа в атмосфере неуклонно увеличивается и достигает сейчас 0,6% в составе воздуха при скорости 2мг/м³ в год, что неизбежно приводит к повышению средней температуры поверхности Земли на 2 – 4^оС. Если не остановить это губительное для человечества увеличение содержания углекислого газа в атмосфере, то под море уйдут Гамбург и Гонконг, Лондон и Копенгаген, Европа станет засушливой зоной с массой вредных насекомых и болезнетворных микроорганизмов.

Термин «кислотные дожди» ввел английский химик А.Смит более 100 лет. Еще 200 лет назад дождевая и снеговая вода была практически нейтральной с рН = 7. Причиной возникновения кислотных дождей являются массовые промышленные выбросы диоксида серы и оксидов азота в атмосферу. Взаимодействуя с атмосферной влагой, SO₂ создает кислую среду. Растворимость его в воде достаточно велика и составляет 40 объемов на один объем воды. В районах сосредоточения промышленных производств 60% кислотности дождевой воды дает серная кислота, 30% - азотная, 5% - соляная и только 2% - углекислый газ.

Диоксид серы, попавший в атмосферу, претерпевает химические превращения, которые ведут к образованию кислот. Частично диоксид серы в результате окисления превращается в триоксид серы (серный ангидрид) SO₃:
2SO₂ + О₂ → 2SO₃

который реагирует с водяным паром атмосферы, образуя серную кислоту (при наличии катализатора V₂O₅) :

SO₃ + Н₂О → H₂SO₄.

Основная часть диоксида серы, выбрасываемого в влажном воздухе образует аэрозоль сернистой кислотой и изображают условной формулой Н₂SO₃:

SO₂ + H₂O → H₂SO₃

Сернистая кислота во влажном воздухе постепенно окисляется до серной:
2H₂SO₃ + O₂ → 2H₂SO₄

Вдыхание влажного воздуха, содержащего диоксид серы опасно для людей, страдающих сердечно-сосудистыми и легочными заболеваниями, в тяжелых случаях может возникнуть отек легких. Кислотные дожди разъедают изделия из металлов, краски, синтетические соединения, разрушают архитектурные памятники.

Мировой рекорд по выпадению кислотного дождя пока принадлежит шотландскому городу Питлохри, где 10 апреля 1974 года выпал дождь с рН = 2,4! Это же что-то у столового уксуса.

Первым шагом в предотвращении загрязнения окружающей среды, обеспечении безопасности жизнедеятельности человека является контроль содержания загрязняющих веществ (загрязнителей) в объектах окружающей среды – в воздухе, почве, воде, продуктах питания.Одна из особенностей ситуации на сегодняшний день заключается в том, что изменения в окружающей среде, возникающие при химическом загрязнении, опережают темпы развития методов контроля и прогнозирования ее состояния. Необходим качественно новый подход к описанию состояния окружающей среды как динамической химико-биологической системы. Необходимы данные о том, как ведут себя, какие испытывают превращения, к каким последствиям приводят те или иные химические вещества, попадающие в биосферу. При этом традиционные методы химического и биологического анализов служат основой для количественной оценки состояния и динамических характеристик природных экосистем.

Кроме того, необходимо иметь в виду, что в основе процессов жизнедеятельности, как и в основе изменения химического состава окружающей среды, лежат химические взаимодействия (реакции), представляющий собой превращение исходных веществ в продукты трансформации. Любой химико-биологический процесс представляет собой совокупность химических актов, определяющих механизмы процессов. Соответственно для описания и управления динамически равновесным состоянием экосистем в условиях возрастающих масштабов человеческой деятельности необходимо знание химических механизмов взаимодействия между человеком, средой обитания и отдельными экологическими подсистемами.

Экономическое развитие общества тесно связано с потреблением энергии в растущем количестве. Основные источники энергии - уголь, нефть, природный и попутный нефтяной газы. Ресурсы ископаемого топлива сокращаются, что заставляет нас думать о повышении эффективности их использования. В то же время необходимость защиты окружающей среды заставляет приложить усилия, направленных на совершенствование технологий использования природного сырья, а также на создание новых источников энергии. В решении этих проблем ведущая роль принадлежит химии.