Биология

Биология

Министерство Общего Профессионального Образования

Российской Федерации

КГТУ

Кафедра Биохимии

Контрольная работа № 1 вар. 11

По предмету Биология

Выполнил

студент группы

_________ Д____ О.А.

Проверил :

г. Краснодар

1999г.

350000

Содержание

1. Вступление 2

2. Дыхание живых организмов . 3

2.1. Что такое дыхание. 4

2.2. Дыхание клетки 5

2.3. Дыхание различных организмов 6

3. Значение дыхания и химизм процесса 8

3.1. Значение дыхания 9

3.2. Химизм процесса в клетке 10

3.2. Химизм процесса в клетке 10

4. Охрана воды воздуха и почв. 11

4.1. Что и от чего надо охранять 2

4.2. Источники загрязнений. 3

4.3. 4

4.4. Загрязнение природных вод 5

4.5. Загрязнение мирового океана 6

4.6. Загрязнение почвы. 7

4.7. Радиация . 8

5. Общие мероприятия по предотвращению загрязнений 20

5.1. . 21

5.2. .

6. Использование достижений биологических наук в практической

деятельности человека 3

6.1. Введение. 21

6.2. Биология разных направлений.

6. Заключение 4

7. Список литературы: 5

1.Вступление

Работая над этой к.р. я старался наиболее полно раскрыть темы моего

варианта, но при поиске и обработке найденной литературы выяснилось что –

невозможно достаточно полно изложить конкретный вопрос не изучая

сопутствующие темы . Поэтому если в процессе поиска литературы мне

попадались темы перекликающиеся с вопросами из других вариантов я

старался не оставлять их в стороне . В первой части описываются процессы

происходящие при дыхании живых организмов, значение дыхания и химизм этого

процесса т.е. в основном справочные данные. Вторая часть развернута более

глубоко т.к. проблема загрязнения окружающей среды практически во всех

странах мира стоит на первом месте. При выборе темы к.р. у меня было 2

варианта на выбор - первый и одиннадцатый поэтому в процессе работы над

литературой и написания черновиков я собирал данные по обоим вариантам .

На первый вопрос первого варианта набралось достаточно много материала, я

включил его третьей частью моего реферата .

2. Дыхание живых организмов .

Первоначально люди называли дыханием просто вдыхание и выдыхание воздуха.

Долгое время считали даже, что человек никак не изменяет состав воздуха при

дыхании, и вообще вдыхает воздух, только чтобы охладить «перегретые»

лёгкие. Чтобы опровергнуть эту точку зрения, английский натуралист Роберт

Гук провёл любопытный опыт : предлагал членам Королевского общества дышать

воздухом из герметичного пакета, снова и снова вдыхая использованный

воздух. Несмотря на свою убеждённость в исключительно «охлаждающей» роли

дыхания, почтенные академики вскоре прекращали опыт, жалуясь на «недостаток

воздуха».

Позднее стало известно, что для дыхания живым организмам необходим

содержащийся в воздухе кислород. Для чего нужна непрерывная подача

кислорода? Чтобы в организме шли процессы «медленного горения» (или,

точнее, окисления) и выделялась энергия, необходимая для жизни.

Дыхание происходит в клетках. Поэтому самый простой тип дыхания —

клеточный. Его мы встречаем у простейших водных организмов, например, у

инфузории туфельки и амёбы. Растворённый в воде кислород они впитывают

прямо из воды, и туда же выводится углекислый газ. Очень сходно, «напрямую»

осуществляется дыхание и у некоторых многоклеточных, например, у

кишечнополостных (медуз, гидры, полипов) и плоских червей.

У более сложных форм клетки, находящиеся далеко от воды, начинают

«задыхаться». Появляется непрямое дыхание — дыхание через особые органы.

Такие органы должны всегда оставаться влажными, чтобы впитывать кислород: у

разных животных это жабры, лёгкие, трахеи.

Водные и наземные животные столкнулись с различными проблемами при

дыхании. В воздухе кислорода довольно много — 21%. Зато необходимо

постоянно поддерживать влажной дыхательную поверхность.

В воде дыхательная поверхность пересохнуть не может, зато растворённого

кислорода здесь содержится примерно в 40 раз меньше, чем в воздухе.

Поэтому, чтобы не погибнуть от удушья, например, живущие на дне морские

черви должны непрерывно волнообразно покачиваться. Тогда их тела постоянно

омывает свежая вода. У акул жабры извлекают из воды в полтора раза меньше

кислорода, чем у костных рыб, и потому они тоже должны, чтобы не

задохнуться, постоянно быть в движении.

У сухопутных животных, избравших для себя кожный тип дыхания (например, у

безлёгочных саламандр, в значительной степени — у других земноводных и у

дождевых червей), кожа, постоянно выделяет слизь и влагу. «Иногда, когда

дождевой червь пытается переползти через каменистый участок или

асфальтированную дорожку в сухую солнечную погоду, — пишут биологи

К. Вилли и В. Детье, — его органы, выделяющие слизь, оказываются не в

состоянии восполнить потерю влаги в результате испарения; кожа становится

сухой, червь задыхается и погибает».

Кстати, и человек дышит не только лёгкими, но и кожей, хотя кожное

дыхание незначительно (1—2% общего объёма дыхания). У некоторых

млекопитающих, например, лошади, кожное дыхание имеет большее значение и

его доля может возрастать до 8%. Хотя перейти полностью на кожный тип

дыхания, как это могут делать земноводные, звери, конечно, неспособны. У

насекомых тело покрыто хитиновым панцирем, и кожное дыхание для них

невозможно. Дышат они совершенно особым способом — трахейным. Трахеи

насекомых это сеть тончайших разветвленных трубочек, пронизывающих всё их

тело. Почти в каждом сегменте тела у насекомых есть пара дыхалец —

отверстий, ведущих в систему трахей. Крупные насекомые, двигая мускулами

брюшка активно вентилируют свои трахеи. Всё-таки трахейный тип дыхания —

не самый совершенный, и чем больше насекомое, тем труднее воздуху поступать

в глубину его тела. Это одна из причин, почему размеры насекомых имеют

жестко заданный «потолок». Большинство водных животных избрали жаберный тип

дыхания. Жабры — это особые разветвленные выросты тела — наружные (как,

скажем, у аксолотлей) или внутренние (как у костных рыб или многих

ракообразных). Чтобы не задохнуться, таким животным приходится постоянно

омывать их свежей водой. Рыбы делают это так: набирают воду в рот, а затем,

закрыв рот, выталкивают её через жаберные щели. Жабры густо пронизаны

кровеносными сосудами: кровь разносит кислород по всему телу.

Между прочим, человек тоже может дышать не только воздухом, но и жидкостью.

В опытах млекопитающие без вреда для себя часами дышали жидким

перфторуглеродом. Годится для дыхания и вода — было бы в ней достаточно

кислорода . Следует отметить, что жабры рыб оказываются совершенно негодным

органом дыхания на суше: они быстро слипаются и их общая площадь

уменьшается настолько, что рыбе, несмотря на избыток кислорода в атмосфере,

начинает его не хватать.

Наземные позвоночные пользуются лёгочным типом дыхания. Они весьма

оригинально решили уже упомянутую проблему поддержания дыхательной

поверхности влажной. Просто разместили её внутри своего тела! В ряду от

двоякодышащих рыб и земноводных вплоть до млекопитающих внутренняя

поверхность лёгких непрерывно растет. Первоначальный простой «мешок»

дробится на тысячи обособленных мешочков (альвеол). В результате у человека

общая внутренняя поверхность лёгких возрастает до 100 кв. м.

Особого упоминания заслуживает дыхательная система птиц. Не удивительно ли,

что, часто взмахивая крыльями в полёте, птица не проявляет никаких

признаков «одышки», не задыхается? Оказывается, в её теле помимо лёгких

есть ещё особые воздушные мешки. Они не только облегчают общий вес птицы. В

момент выдоха воздух из этих мешков поступает в лёгкие. Таким образом птицы

дышат и на вдохе, и на выдохе.

3. Значение дыхания и химизм процесса

4. Что и от чего надо охранять .

На всех стадиях своего развития человек был тесно связан с окружающей его

природой. Но с тех пор как появилось высокоиндустриальное общество,

опасное вмешательство человека в природу резко усилилось, расширился

объём этого вмешательства, оно стало выражать разнообразные проявления

и сейчас грозит стать глобальной опасностью для человечества. Расход

невосполнимых видов сырья повышается, все больше пахотных земель выбывает

из экономики, так на них строятся города и заводы. Человеку приходится все

больше вмешиваться в хозяйство биосферы - той части нашей планеты, в

которой существует жизнь. Биосфера Земли в настоящее время подвергается

нарастающему антропогенному воздействию. При этом можно выделить несколько

наиболее существенных процессов, любой из которых не улучшает

экологическую ситуацию на планете. Наиболее масштабным и значительным

является химическое загрязнение среды несвойственными ей веществами

химической природы. Среди них - аэрозольные и газообразные загрязнители

промышленно-бытового происхождения. Прогрессирует и накопление углекислого

газа в атмосфере. Дальнейшее развитие этого процесса будет усиливать

нежелательную тенденцию в сторону повышения среднегодовой температуры на

планете. Все загрязняющие атмосферный воздух вещества в большей или меньшей

степени оказывают отрицательное влияние на здоровье человека.

Вызывает тревогу у экологов и продолжающееся загрязнение Мирового

океана нефтью и нефтепродуктами, достигшее уже 1/5 его общей поверхности.

Нефтяное загрязнение таких размеров может вызвать существенные нарушения

газо- и водообмена между гидросферой и атмосферой. Не вызывает сомнений

и значение химического загрязнения почвы пестицидами и ее повышенная

кислотность, ведущая к распаду экосистемы. В целом все рассмотренные

факторы, которым можно приписать загрязняющий эффект, оказывают заметное

влияние на процессы, происходящие в биосфере.

1. Источники загрязнений.

Сейчас есть колосальное количество источников загрязнений окружающей

среды. Рассмотрим некоторые из них :

1) Промышленность – загрязнение атмосферы и сточных вод .

Это - теплоэлектростанции, которые вместе с дымом выбрасывают в воздух

сернистый и углекислый газ; металлургические предприятия, особенно цветной

металлургии, которые выбрасывают в воздух оксилы азота, сероводород,

хлор, фтор, аммиак, соединения фосфора, частицы и соединения ртути и

мышьяка; химические и цементные заводы. Вредные газы попадают в воздух в

результате сжигания топлива для нужд промышленности, отопления жилищ,

работы транспорта, сжигания и переработки бытовых и промышленных отходов.

Атмосферные загрязнители разделяют на первичные, поступающие

непосредственно в атмосферу, и вторичные, являющиеся результатом

превращения последних. Так, поступающий в атмосферу сернистый газ окисля-

ется до серного ангидрида, который взаимодействует с парами воды и

образует капельки серной кислоты. При взаимодействии серного ангидрида с

аммиаком образуются кристаллы сульфата аммония. Подобным образом, в

результате химических, фотохимических, физико-химических реакций между

загрязняющими вещест вами и компонентами атмосферы, образуются другие

вторичные признаки. Основным источником пирогенного загрязнения на пла-

нете являются тепловые электростанции, металлургические и химические

предприятия, котельные установки, потребляющие более 170% ежегодно

добываемого твердого и жидкого топлива. Основными вредными примесями

пирогенного происхождения являются следующие:

_ а) Оксид углерода . 0. Получается при неполном сгорании углеродистых

веществ. В воздух он попадает в результате сжигания твердых отходов, с

выхлопными газами и выбросами промышленных предприятий. Ежегодно этого газа

поступает в атмосферу не менее 1250 млн.т. Оксид углерода является

соединением, активно реагирующим с составными частями атмосферы и

способствует повышению температуры на планете, и созданию парникового эффек-

та.

_ б) Сернистый ангидрид. . Выделяется в процессе сгорания

серосодержащего топлива или переработки сернистых руд (до 170 млн.т.

в год). Часть соединений серы выделяется при горении органических

остатков в горнорудных отвалах. Только в США общее количество выброшенного

в атмосферу сернистого ангидрида составило 65 процентов от общемирового

выброса.

_ в) Серный ангидрид. Образуется при окислении сернистого

ангидрида. Конечным продуктом реакции является аэрозоль или раствор

серной кислоты в дождевой воде, который подкисляет почву, обостряет

заболевания дыхательных путей человека. Выпадение аэрозоля серной кислоты

из дымовых факелов химических предприятий отмечается при низкой облачности

и высокой влаж-

ности воздуха. Листовые пластинки растений, произрастающих на расстоянии

менее 11 км. от таких предприятий, обычно бывают густо усеяны мелкими

некротическими пятнами, образовавшихся в местах оседания капель серной

кислоты.

Пирометаллургические предприятия цветной и черной металлургии, а также

ТЭС ежегодно выбрасывают в атмосферу десятки миллионов тонн серного ан-

гидрида.

_ г) Сероводород и сероуглерод. Поступают в атмосферу раздельно или

вместе в другими соединениями серы. Основными источниками выброса

являются предприятия по изготовлению искусственного волокна,

сахара,коксохимические, нефтеперерабатывающие, а также нефтепромыслы. В

атмосфере при взаимодействии с другими загрязнителями подвергаются

медленному окислению до серного ангидрида.

_ д) Оксилы азота. .Основными источниками выброса являются

предприятия, производящие азотные удобрения, азотную кислоту и нитраты,

анилиновые красители, нитросоединения, вискозный шелк, целлулоид.

Количество оксилов азота, поступающих в атмосферу, составляет 20 млн.т. в

год.

_ е) Соединения фтора. Источниками загрязнения являются

предприятия по производству алюминия, эмалей, стекла, керамики, стали,

фосфорных удобрений. Фторосодержащие вещества поступают в атмосферу в виде

газообразных соединений - фтороводорода или пыли фторида натрия и кальция.

Соединения характеризуются токсическим эффектом. Производные фтора

являются сильными инсектицидами.

_ ж) Соединения хлора. Поступают в атмосферу от химических

предприятий, производящих соляную кислоту, хлоросодержащие пестициды,

органические красители, гидролизный спирт, хлорную известь, соду. В

атмосфере встречаются как примесь молекулы хлора и паров соляной кислоты.

Токсичность хлора определяется видом соединений и их концентрацией. В

металлургической промышленности при выплавке чугуна и при переработке

его на

сталь происходит выброс в атмосферу различных тяжелых металлов и ядовитых

газов. Так, в расчете на 11 т. передельного чугуна выделяется кроме 12,7

кг. сернистого газа и 14,5 кг. пылевых частиц, определяющих количество

соединений мышьяка, фосфора, сурьмы, свинца, паров ртути и редких

металлов,смоляных веществ и цианистого водорода.

2) Транспорт – загрязнение атмосферы .

Это автомобили, работающие на бензине (около 60 %), затем самолеты

(примерно 5 % ), автомобили с дизельными двигателями (около 10 %),

тракторы и другие сельскохозяйственные машины (около 10 % ),

железнодорожный и водный транспорт (примерно 5 %). К основным загрязняющим

атмосферу веществам, которые выбрасывают подвижные источники (общее число

таких веществ превышает 40), относятся оксид углерода , углеводороды и

оксиды азота . Оксид углерода и оксиды азота поступают в атмосферу только

с выхлопными газами, тогда как не полностью сгоревшие углеводороды

поступают как вместе с выхлопными газами (что составляет примерно 60 % от

общей массы выбрасываемых углеводородов), так и из картера (около 20 %),

топливного бака (около 10 %) и карбюратора (примерно 10 %); твердые примеси

поступают в основном с выхлопными газами (90 %) и из картера (10 %).

Наибольшее количество загрязняющих веществ выбрасывается при разгоне

автомобиля, собенно при быстром, а также при движении с малой скоростью (из

диапазона наиболее экономичных). Относительная доля (от общей массы

выбросов) углеводородов и оксида углерода наиболее высока при торможении и

на холостом ходу, доля оксидов азота - при разгоне. Из этих данных следует,

что автомобили особенно сильно загрязняют воздушную среду при частых

остановках и при движении с малой скоростью.

Создаваемые в городах системы движения в режиме "зеленой волны",

существенно сокращающие число остановок транспорта на перекрестках,

призваны сократить загрязнение атмосферного воздуха в городах. Большое

влияние на качество и количество выбросов примесей оказывает режим работы

двигателя, в частности соотношение между массами топлива и воздуха, момент

зажигания, качество топлива, отношение поверхности камеры сгорания к ее

объему и др. При увеличении отношения массы воздуха и топлива, поступающих

в камеру сгорания, сокращаются выбросы оксида углерода и углеводородов, но

возрастает выброс оксидов азота

Несмотря на то что дизельные двигатели более экономичны, таких

веществ, как СО, HnCm, NОx, выбрасывают не более, чем бензиновые, они

существенно больше выбрасывают дыма (преимущественно несгоревшего

углерода), который к тому же обладает неприятным запахом создаваемым

некоторыми несгоревшими углеводородами). В сочетании же с создаваемым

шумом дизельные двигатели не только сильнее загрязняют среду, но и

воздействуют на здоровье человека гораздо в большей степени, чем

бензиновые.

Самолеты также вносят определенный вклад в загрязнение окружающей среды. К

тому же турбореактивные двигатели (так же как дизельные) при посадке и

взлете выбрасывают хорошо заметный на глаз шлейф дыма. Значительное

количество примесей в аэропорту выбрасывают и наземные передвижные

средства, подъезжающие и отъезжающие автомобили.

Согласно полученным оценкам, в среднем около 42 % общего расхода

топлива тратится на выруливание самолета к взлетно-посадочной полосе

(ВПП) перед взлетом и на заруливание с ВПП после посадки (по времени в

среднем около 22 мин). При этом доля несгоревшего и выброшенного в

атмосферу топлива при рулении намного больше, чем в полете. Помимо

улучшения работы двигателей (распыление топлива, обогащение смеси в зоне

горения, использование присадок к топливу, впрыск воды и др.),

существенного уменьшения выбросов можно добиться путем сокращения

времени работы двигателей на земле и числа работающих двигателей при

рулении (только за счет последнего достигается снижение выбросов в 3 - 8

раз).

В последние 10 - 15 лет большое внимание уделяется исследованию тех

эффектов, которые могут возникнуть в связи с полетами сверхзвуковых

самолетов и космических кораблей. Эти полеты сопровождаются

загрязнением стратосферы оксидами азота и серной кислотой (сверхзвуковые

самолеты), а также частицами оксида алюминия (транспортные космические

корабли). Поскольку эти загрязняющие вещества разрушают озон, то

первоначально создалось мнение (подкрепленное соответствующими модельными

расчетами), что планируемый рост числа полетов сверхзвуковых самолетов и

транспортных космических кораблей приведет к существенному уменьшению

содержания озона со всеми последующими губительными воздействиями

ультрафиолетовой радиации на биосферу Земли. Однако более глубокий подход

к этой проблеме позволил сделать заключение о слабом влиянии выбросы

сверхзвуковых самолетов на состояние стратосферы. Так, при современном

числе сверхзвуковых самолетов и выбросе загрязняющих веществ на высоте

около 16 км относительное уменьшение содержания О3 может составить примерно

0.60 ; если их число возрастет до 200 и высота полета будет близка к 20 км,

то относительное уменьшение содержания О3 может подняться до 17%.

Глобальная приземная температура воздуха за счет парникового эффекта,

создаваемого выбросами сверхзвуковыми самолетами может повысится не более

чем на 0,1(C/

3) Вещества используемые в быту - загрязнение атмосферы и сточных вод

Более сильное воздействие на озонный слой и глобальную температуру

воздуха могут оказать хлорфторметаны (ХФМ0 фреон-11 и фреон-12 ( газы,

образующиеся в частности, при испарении аэрозольных препаратов, которые

используются (преимущественно женщинами) для крашения волос. Поскольку ХФМ

очень инертны, то они распространяются и долго живут не только в

тропосфере, но и в стратосфере. Обладая довольно сильными полосами

поглощения в окне прозрачности атмосферы (8-12 мкм), фреоны усиливают

парниковый эффект. Наметившееся в последние десятилетия темпы роста

производства фреонов могут привести к увеличению содержания фреона-11 и

фреона-12 в 2030 г. до 0,8 и 2,3 млрд (при современных значениях 0,1 и 0,2

млрд). Под влиянием такого количества фреонов общее содержание озона в

атмосфере уменьшится на 18%, а в нижней стратосфере даже на 40; глобальная

приземная температура возрастет на 0,12-0,21(С.

В заключение можно отметить, что все эти антропогенные эффекты

перекрываются в глобальном масштабе естественными факторами, например,

загрязнением атмосферы вулканическими извержениями.

2. Химическое загрязнение атмосферы.

Свой реферат я начну с обзора тех факторов, которые приводят к

ухудшению состояния одной из важнейших составляющих биосферы -

атмосферы. Человек загрязняет атмосферу уже тысячелетиями, однако

последствия употребления огня, которым он пользовался весь этот период,

были незначительны. Приходилось мириться с тем, что дым мешал дыханию и

что сажа ложилась черным покровом на потолке и стенах жилища. Получаемое

тепло было для человека важнее, чем чистый воздух и незаконченные стены

пещеры. Это начальное загрязнение воздуха не представляло проблемы, ибо

люди обитали тогда небольшими группами, занимая непомерно обширную

нетронутую природную среду. И даже значительное сосредоточение людей на

сравнительно небольшой территории, как это было в классической древности,

не сопровождалось еще серьезными последствиями.

Так было вплоть до начала девятнадцатого века. Лишь за последние

сто лет развитие промышленности "одарило" нас такими производственными

процессами, последствия которых вначале человек еще не мог себе

представить. Возникли города-миллионеры, рост которых остановить нельзя.

Все это результат великих изобретений и завоеваний человека.

2.1. Основные загрязняющие вещества.

В основном существуют три основных источника загрязнения атмосферы:

промышленность, бытовые котельные, транспорт. Доля каждого из этих

источников в общем, загрязнении воздуха сильно различается в зависимости от

места. Сейчас общепризнанно, что наиболее сильно загрязняет воздух

промышленное производство. Источники загрязнения - теплоэлектростанции,

которые вместе с дымом выбрасывают в воздух сернистый и углекислый газ;

металлургические предприятия, особенно цветной металлургии, которые

выбрасывают в воздух оксиды азота, сероводород, хлор, фтор, аммиак,

соединения фосфора, частицы и соединения ртути и мышьяка; химические и

цементные заводы. Вредные газы попадают в воздух в результате сжигания

топлива для нужд промышленности, отопления жилищ, работы транспорта,

сжигания и переработки бытовых и промышленных отходов.

Атмосферные загрязнители разделяют на первичные, поступающие

непосредственно в атмосферу, и вторичные, являющиеся результатом

превращения последних. Так, поступающий в атмосферу сернистый газ

окисляется до серного ангидрида, который взаимодействует с парами воды и

образует капельки серной кислоты. При взаимодействии серного ангидрида с

аммиаком образуются кристаллы сульфата аммония.

Подобным образом, в результате химических, фотохимических, физико-

химических реакций между загрязняющими веществами

и компонентами атмосферы, образуются другие вторичные признаки. Основным

источником пирогенного загрязнения на планете являются тепловые

электростанции, металлургические и химические предприятия, котельные

установки, потребляющие более 70% ежегодно добываемого твердого и жидкого

топлива. Основными вредными примесями пирогенного происхождения

являются следующие:

а) Оксид углерода. Получается при неполном сгорании углеродистых веществ.

В воздух он попадает в результате сжигания твердых отходов, с выхлопными

газами и выбросами промышленных предприятий. Ежегодно этого газа поступает

в атмосферу не менее 1250 млн. т. Оксид углерода является соединением,

активно реагирующим с составными частями атмосферы и способствует

повышению температуры на планете, и созданию парникового эффекта.

б) Сернистый ангидрид. Выделяется в процессе сгорания серосодержащего

топлива или переработки сернистых руд (до 170 млн. т. в год). Часть

соединений серы выделяется при горении органических остатков в горнорудных

отвалах. Только в США общее количество выброшенного в атмосферу сернистого

ангидрида составило 65 % от общемирового выброса.

в) Серный ангидрид. Образуется при окислении сернистого ангидрида.

Конечным продуктом реакции является аэрозоль или раствор серной кислоты

в дождевой воде, который подкисляет почву, обостряет заболевания

дыхательных путей человека. Выпадение аэрозоля серной кислоты из дымовых

факелов химических предприятий отмечается при низкой облачности и высокой

влажности воздуха. Листовые пластинки растений, произрастающих на

расстоянии менее 11 км. от таких предприятий, обычно бывают густо

усеяны мелкими некротическими пятнами, образовавшихся в местах оседания

капель серной кислоты. Пирометаллургические предприятия цветной и черной

металлургии, а также ТЭС ежегодно выбрасывают в атмосферу десятки миллионов

тонн серного ангидрида.

г) Сероводород и сероуглерод. Поступают в атмосферу раздельно или

вместе с другими соединениями серы. Основными источниками выброса являются

предприятия по изготовлению искусственного волокна, сахара,

коксохимические, нефтеперерабатывающие, а также нефтепромыслы. В атмосфере

при взаимодействии с другими загрязнителями подвергаются медленному

окислению до серного ангидрида.

д.) Оксилы азота. Основными источниками выброса являются предприятия,

производящие азотные удобрения, азотную кислоту и нитраты, анилиновые

красители, нитросоединения, вискозный шелк, целлулоид. Количество оксилов

азота, поступающих в атмосферу, составляет 20 млн. т. в год.

е) Соединения фтора. Источниками загрязнения являются предприятия по

производству алюминия, эмалей, стекла, керамики, стали, фосфорных

удобрений. Фторосодержащие вещества поступают в атмосферу в виде

газообразных соединений - фтороводорода или пыли фторида натрия и

кальция. Соединения характеризуются токсическим эффектом. Производные

фтора являются сильными инсектицидами.

ж) Соединения хлора. Поступают в атмосферу от химических предприятий,

производящих соляную кислоту, хлоросодержащие пестициды, органические

красители, гидролизный спирт, хлорную известь, соду. В атмосфере

встречаются как примесь молекулы хлора и паров соляной кислоты.

Токсичность хлора определяется видом соединений и их концентрацией. В

металлургической промышленности при выплавке чугуна и при переработке

его на сталь происходит выброс в атмосферу различных тяжелых металлов и

ядовитых газов. Так, в расчете на 1 т. передельного чугуна выделяется кроме

12,7 кг. сернистого газа и 14,5 кг пылевых частиц, определяющих количество

соединений мышьяка, фосфора, сурьмы, свинца, паров ртути и редких

металлов, смоляных веществ и цианистого водорода.

2.2. Аэрозольное загрязнение атмосферы.

Аэрозоли - это твердые или жидкие частицы, находящиеся во взвешенном

состоянии в воздухе. Твердые компоненты аэрозолей в ряде случаев особенно

опасны для организмов, а у людей вызывают специфические заболевания. В

атмосфере аэрозольные загрязнения воспринимаются в виде дыма, тумана,

мглы или дымки. Значительная часть аэрозолей образуется в атмосфере при

взаимодействии твердых и жидких частиц между собой или с водяным паром.

Средний размер аэрозольных частиц составляет 1-5 мкм. В атмосферу Земли

ежегодно поступает около 1 куб. км пылевидных частиц искусственного

происхождения. Большое количество пылевых частиц образуется также в ходе

производственной деятельности людей. Сведения о некоторых источниках

техногенной пыли приведены ниже:

ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ПРОЦЕСС.

ВЫБРОС ПЫЛИ, МЛН. Т/ГОД

1. Сжигание каменного угля 93,600

2. Выплавка чугуна 20,210

3. Выплавка меди (без очистки) 6,230

4. Выплавка цинка 0,180

5. Выплавка олова (без очистки) 0,004

6. Выплавка свинца 0,130

7. Производство цемента 53,370

Основными источниками искусственных аэрозольных загрязнения воздуха

являются ТЭС, которые потребляют уголь высокой зольности, обогатительные

фабрики, металлургические, цементные, магнезитовые и сажевые заводы.

Аэрозольные частицы от этих источников отличаются большим разнообразием

химического состава. Чаще всего в их составе обнаруживаются соединения

кремния, кальция и углерода, реже - оксиды металлов: железа, магния,

марганца, цинка, меди, никеля, свинца, сурьмы, висмута, селена, мышьяка,

бериллия, кадмия, хрома, кобальта, молибдена, а также асбест.

Еще большее разнообразие свойственно органической пыли, включающей

алифатические и ароматические углеводороды, соли кислот. Она образуется

при сжигании остаточных нефтепродуктов, в процессе пиролиза на

нефтеперерабатывающих, нефтехимических и других подобных предприятиях.

Постоянными источниками аэрозольного загрязнения являются

промышленные отвалы - искусственные насыпи из переотложенного

материала, преимущественно вскрышных пород, образуемых при добыче

полезных ископаемых или же из отходов предприятий перерабатывающей

промышленности, ТЭС.

Источником пыли и ядовитых газов служат массовые взрывные работы. Так,

в результате одного среднего по массе взрыва (250-300 тонн взрывчатых

веществ) в атмосферу выбрасывается около 2 тыс. куб. м. условного оксида

углерода и более 150 т. пыли.

Производство цемента и других строительных материалов также

является источником загрязнения атмосферы пылью. Основные технологические

процессы этих производств - измельчение и химическая обработка

полуфабрикатов и получаемых продуктов в потоках горячих газов всегда

сопровождается выбросами пыли и других вредных веществ в атмосферу.

К атмосферным загрязнителям относятся углеводороды - насыщенные и

ненасыщенные, включающие от 1 до 13 атомов углерода. Они подвергаются

различным превращениям, окислению, полимеризации, взаимодействуя с

другими атмосферными загрязнителями после возбуждения солнечной радиацией.

В результате этих реакций образуются перекисные соединения, свободные

радикалы, соединения углеводородов с оксидами азота и серы часто в виде

аэрозольных частиц. При некоторых погодных условиях могут образовываться

особо большие скопления вредных газообразных и аэрозольных примесей в

приземном слое воздуха.

Обычно это происходит в тех случаях, когда в слое воздуха

непосредственно над источниками газопылевой эмиссии существует инверсия

- расположения слоя более холодного воздуха под теплым, что препятствует

воздушным массам и задерживает перенос примесей вверх. В результате

вредные выбросы сосредотачиваются под слоем инверсии, содержание их у

земли резко возрастает, что становится одной из причин образования ранее

неизвестного в природе фотохимического тумана.

2.3. Фотохимический туман (смог).

Фотохимический туман представляет собой многокомпонентную смесь газов

и аэрозольных частиц первичного и вторичного происхождения. В состав

основных компонентов смога входят озон, оксиды азота и серы,

многочисленные органические соединения перекисной природы, называемые в

совокупности фотооксидантами.

Фотохимический смог возникает в результате фотохимических реакций при

определенных условиях: наличии в атмосфере высокой концентрации оксидов

азота, углеводородов и других загрязнителей, интенсивной солнечной

радиации и безветрия или очень слабого обмена воздуха в приземном слое

при мощной и в течение не менее суток повышенной инверсии. Устойчивая

безветренная погода, обычно сопровождающаяся инверсиями, необходима для

создания высокой концентрации реагирующих веществ.

Такие условия создаются чаще в июне-сентябре и реже зимой. При

продолжительной ясной погоде солнечная радиация вызывает расщепление

молекул диоксида азота с образованием оксида азота и атомарного кислорода.

Атомарный кислород с молекулярным кислородом дают озон. Казалось бы,

последний, окисляя оксид азота, должен снова превращаться в молекулярный

кислород, а оксид азота - в диоксид. Но этого не происходит. Оксид азота

вступает в реакции с олефинами выхлопных газов, которые при этом

расщепляются по двойной связи и образуют осколки молекул и избыток озона.

В результате продолжающейся диссоциации новые массы диоксида азота

расщепляются и дают дополнительные количества озона.

Возникает циклическая реакция, в итоге которой в атмосфере постепенно

накапливается озон. Этот процесс в ночное время прекращается. В свою

очередь озон вступает в реакцию олефинами. В атмосфере концентрируются

различные перекиси, которые в сумме и образуют характерные для

фотохимического тумана оксиданты. Последние являются источником так

называемых свободных радикалов, отличающихся особой реакционной

способностью.

Такие смоги - нередкое явление над Лондоном, Парижем, Лос-

Анджелесом, Нью-Йорком и другими городами Европы и Америки. По своему

физиологическому воздействию на организм человека они крайне опасны для

дыхательной и кровеносной системы и часто бывают причиной преждевременной

смерти городских жителей с ослабленным здоровьем.

2.4. Проблема контролирования выброса в атмосферу загрязняющих веществ

промышленными предприятиями (ПДК).

Приоритет в области разработки предельно допустимых

концентраций в воздухе принадлежит СССР. ПДК - такие концентрации, которые

на человека и его потомство прямого или косвенного воздействия, не

ухудшают их работоспособности, самочувствия, а также санитарно-бытовых

условий жизни людей.

Обобщение всей информации по ПДК, получаемой всеми ведомствами,

осуществляется в ГГО (Главной Геофизической Обсерватории. Чтобы по

результатам наблюдений определить значения воздуха, измеренные значения

концентраций сравнивают с максимальной разовой предельно допустимой

концентрацией и определяют число случаев, когда были превышены ПДК, а

также во сколько раз наибольшее значение было выше ПДК. Среднее значение

концентрации за месяц или за год сравнивается с ПДК длительного действия -

среднеустойчивой ПДК. Состояние загрязнение воздуха несколькими веществами,

наблюдаемые в атмосфере города, оценивается с помощью комплексного

показателя - индекса загрязнения атмосферы (ИЗА). Для этого нормированные

на соответствующее значения ПДК и средние концентрации различных веществ с

помощью несложных расчетов приводят к величине концентраций

сернистого ангидрида, а затем суммируют.

Максимальные разовые концентрации основных загрязняющих веществ были

наибольшими в Норильске (оксилы азота и серы), Фрунзе (пыль), Омске

(угарный газ). Степень загрязнения воздуха основными загрязняющими

веществами находится в прямой зависимости от промышленного развития

города. Наибольшие максимальные концентрации характерны для городов с

численностью населения более 500 тыс. жителей. Загрязнение воздуха

специфическими веществами зависит от вида промышленности, развитой в

городе. Если в крупном городе размещены предприятия нескольких отраслей

промышленности, то создается очень высокий уровень загрязнения воздуха,

однако проблема снижения выбросов многих специфических веществ до сих пор

остается нерешенной.

3. Химическое загрязнение природных вод.

Всякий водоем или водный источник связан с окружающей его внешней

средой. На него оказывают влияние условия формирования поверхностного или

подземного водного стока, разнообразные природные явления, индустрия,

промышленное и коммунальное строительство, транспорт, хозяйственная и

бытовая деятельность человека. Последствием этих влияний является

привнесение в водную среду новых, несвойственных ей веществ -

загрязнителей, ухудшающих качество воды. Загрязнения, поступающие в водную

среду, классифицируют по разному, в зависимости от подходов, критериев

и задач. Так, обычно выделяют химическое, физическое и биологические

загрязнения.

Химическое загрязнение представляет собой изменение естественных

химических свойств вода за счет увеличения содержания в ней вредных

примесей как неорганической (минеральные соли, кислоты, щелочи, глинистые

частицы), так и органической природы (нефть и нефтепродукты, органические

остатки, поверхностно-активные вещества, пестициды).

3.1. Неорганическое загрязнение.

Основными неорганическими (минеральными) загрязнителями пресных и

морских вод являются разнообразные химические соединения, токсичные для

обитателей водной среды. Это соединения мышьяка, свинца, кадмия, ртути,

хрома, меди, фтора. Большинство из них попадает в воду в результате

человеческой деятельности. Тяжелые металлы поглощаются фитопланктоном, а

затем передаются по пищевой цепи более высокоорганизованным организмам.

Токсический эффект некоторых наиболее распространенных загрязнителей

гидросферы представлен в таблице 3.1.

Кроме перечисленных в таблице веществ, к опасным источникам инфекции

водной среды можно отнести неорганические кислоты и основания,

обуславливающие широкий диапазон рН промышленных стоков (1,0 - 11,0) и

способных изменять рН водной среды до значений 5,0 или выше 8,0 , тогда

как рыба в пресной и морской воде может существовать только в интервале

рН 5,0 - 8,5.

Таблица 3.1.

|Вещество |Планктон |Ракообразные |Моллюски |Рыбы |

| 1. Медь |+++ |+++ |+++ |+++ |

| 2. Цинк |+ |++ |++ |++ |

| 3. Свинец |- |+ |+ |+++ |

| 4. Ртуть |++++ |+++ |+++ |+++ |

| 5. Кадмий |- |++ |++ |++++ |

| 6. Хлор |- |+++ |++ |+++ |

| 7. Роданид |- |++ |+ |++++ |

| 8. Цианид |- |+++ |++ |++++ |

| 9. Фтор |- |- |+ |++ |

|10. Сульфид |- |++ |+ |+++ |

Степень токсичности (примечание):

- - отсутствует

+ - очень слабая

Страницы: 1, 2, 3