Тема 20. Химическое загрязнение окружающей среды и его последствия

Определения и обозначения

Химическое загрязнение окружающей среды — поступление в природные объекты веществ, способных нарушать их естественное состояние и вредить живым организмам. Оно может затрагивать воздух, воду, почву и сами организмы. Это понятие помогает описать не просто присутствие вещества в природе, а неблагоприятное изменение среды.

Загрязнитель — вещество, попавшее в окружающую среду в количестве или форме, при которых оно оказывает неблагоприятное воздействие. Один и тот же компонент может быть естественным для среды, но стать загрязнителем при высокой концентрации или в опасной форме. Различие помогает не путать вещество с объектом, который его выделяет.

Предельно допустимая концентрация (ПДК) — установленная нормативом концентрация вещества, при превышении которой возрастает риск вреда для человека или окружающей среды. Значение сравнивают с концентрацией, измеренной в пробе воздуха, воды или почвы. ПДК нужна для оценки состояния среды и контроля загрязнения.

Биоаккумуляция — накопление загрязняющего вещества в организме, если оно поступает быстрее, чем выводится. Вещество может сохраняться в тканях даже при небольшом поступлении за один раз. Понятие помогает объяснить, почему загрязнитель способен воздействовать на организм через пищу.

Как это устроено

Химические загрязнители поступают в среду из разных источников. Промышленные предприятия выбрасывают в воздух газы и пыль, а со сточными водами могут выпускать растворённые вещества. Транспорт сжигает топливо и образует выхлопные газы, сельское хозяйство вносит в почву удобрения и средства защиты растений, а добыча полезных ископаемых сопровождается пылью и отходами. Бытовые отходы тоже опасны, если вещества из них вымываются или попадают в окружающую среду при неправильном хранении.

Попав в природный объект, загрязнитель не обязательно остаётся на месте. Газы и частицы переносятся воздушными потоками, оседают на поверхности или вымываются дождём. Растворённые вещества движутся с водой, а из почвы могут проникать в грунтовые воды; наоборот, загрязнённая вода способна оставлять вещества на берегах и полях. Так загрязнение одного объекта может перейти в другой, а затем достичь организмов.

Опасность определяется не одним названием вещества. Значение имеют его химические свойства: одни соединения быстро разрушаются или выводятся, другие долго сохраняются и способны накапливаться. Чем выше концентрация и дольше воздействие, тем больше вероятность вредных последствий, хотя чувствительность организмов тоже различается. Поэтому при оценке учитывают состав вещества, его количество, длительность контакта и путь поступления.

Загрязнители могут оказывать токсическое действие — нарушать работу клеток, органов и систем организма. Даже без немедленной гибели организмов загрязнение способно ухудшать их рост, размножение и устойчивость к изменениям среды. Если чувствительные виды исчезают или их численность сокращается, меняются связи в экосистеме и снижается биоразнообразие. Некоторые вещества накапливаются в организмах и переходят к тем, кто ими питается, поэтому загрязнитель может достигнуть верхних звеньев пищевой цепи.

ПДК позволяет сопоставить измеренное содержание вещества с нормативом и выявить ситуацию, требующую внимания. Однако значение ниже ПДК само по себе не гарантирует отсутствия риска при любых обстоятельствах: важны продолжительность воздействия и особенности конкретного вещества. Предупредить загрязнение обычно эффективнее, чем устранять его последствия после распространения. Для этого очищают выбросы и стоки, безопасно обращаются с отходами и регулярно контролируют содержание загрязнителей.

Источники химического загрязнения и его последствия

Таблица помогает связать конкретный природный объект с источником, типом вещества и возможным вредом. При анализе сначала определите, откуда поступает загрязнитель, затем проследите, куда он может переместиться. Выбирайте меры, которые уменьшают поступление вещества у источника, а не только устраняют последствия.

Разбор задач

Для выброса предприятия указаны источник и состав загрязнителей. Определите, какие вещества могут попасть в атмосферный воздух и к какому типу загрязнения это относится. Например, в составе выброса названы оксид серы и пыль. Важно разделить источник, вещества и объект, куда они поступают.

1. Установите источник: предприятие выбрасывает продукты своей деятельности.
2. Выберите из состава оксид серы и пыль — именно они являются загрязнителями, если их содержание и форма оказывают неблагоприятное воздействие.
3. Поскольку вещества поступают в атмосферу, речь идёт о загрязнении атмосферного воздуха; газ и твёрдые частицы относятся к разным видам загрязнителей.

Ответ: в воздух могут попасть оксид серы и пыль; это химическое загрязнение атмосферного воздуха. Само предприятие является источником, а не загрязнителем. Если часть выброса позднее осядет или растворится в осадках, загрязнение может затронуть также почву и воду.

Концентрация вещества в пробе воды составляет 0,08 мг/л, а его ПДК — 0,05 мг/л. Определите, превышена ли ПДК и во сколько раз. Сравнивать нужно величины в одинаковых единицах, а затем найти отношение измеренной концентрации к нормативу. Такое отношение показывает кратность превышения.

1. Запишите данные: фактическая концентрация равна 0,08 мг/л, ПДК равна 0,05 мг/л.
2. Сравните значения: 0,08 больше 0,05, значит норматив превышен.
3. Разделите фактическую концентрацию на ПДК: 0,08 / 0,05 = 1,6.

Ответ: ПДК превышена в 1,6 раза. Полученное число означает, что измеренная концентрация составляет 160 % от нормативного значения. Для оценки последствий дополнительно нужны сведения о веществе и длительности воздействия.

Загрязнитель поступает в водоём, накапливается в водных организмах и затем попадает в пищу человека. Объясните возможный путь воздействия и предложите меры для его предотвращения. В условии уже указано, что вещество накапливается, поэтому необходимо учесть биоаккумуляцию. Решение должно разорвать путь загрязнителя к людям и прежде всего уменьшить его поступление в водоём.

1. Проследите путь: загрязнитель попадает в воду, затем в организм водного растения или животного и накапливается в тканях.
2. При употреблении загрязнённого организма в пищу вещество поступает к человеку; повторное поступление может увеличить его содержание в организме.
3. Предотвращайте сброс у источника, очищайте сточные воды, контролируйте содержание вещества в водоёме и соблюдайте ограничения на вылов или употребление загрязнённых организмов.

Ответ: возможный путь — сточные воды, водные организмы, пища человека. Основные меры — прекратить или уменьшить сброс, обеспечить очистку стоков и контролировать загрязнение воды и водных организмов. Одного предупреждения потребителей недостаточно, если источник загрязнения продолжает действовать.

Типичные ошибки

Ошибка — считать загрязнением любое присутствие вещества в природе. Её допускают, потому что слово «загрязнитель» воспринимают как постоянное свойство вещества, хотя важны концентрация, форма и воздействие. Проверьте себя: спросите, может ли это количество или форма реально нарушать состояние среды.

Ошибка — полагать, что концентрация ниже ПДК всегда означает полное отсутствие риска. Так считают, потому что ПДК принимают за границу между абсолютно безопасным и опасным. Проверьте себя: учитывайте длительность воздействия, свойства вещества и особенности организма, а не только одно измеренное значение.

Ошибка — смешивать источник загрязнения и сам загрязнитель. Например, предприятие называют загрязнителем, хотя оно является источником, а загрязнителями служат выделяемые им вещества. Чтобы проверить себя, сформулируйте отдельно, кто или что выделяет вещество и что именно попадает в среду.

Ошибка — думать, что загрязнители остаются только в месте выброса. Её допускают, когда не учитывают движение воздуха и воды, оседание частиц и поступление веществ в организмы. Проверьте себя: проследите возможные переходы между воздухом, водой, почвой и пищевыми цепями.

Связь с другими темами

Для изучения загрязнения пригодятся знания о составе воздуха и воды, растворах и концентрациях. Они помогают понимать, в какой среде находится вещество и как сравнить его содержание с нормативом. Основы химических реакций и свойств веществ нужны, чтобы оценить, может ли загрязнитель растворяться, превращаться или сохраняться.

Тема связана с изучением свойств веществ, их токсичности и природоохранных технологий. Эти знания позволяют объяснять вред загрязнителей и выбирать способы очистки выбросов и стоков. Они также нужны при оценке качества воды, воздуха и почвы: измеренные данные сопоставляют с нормативами и учитывают возможные пути переноса вещества.

Что запомнить

• Источники химического загрязнения бывают природными и связанными с деятельностью человека.
• Загрязнители могут переходить между воздухом, водой, почвой и живыми организмами.
• Опасность вещества зависит от его свойств, концентрации и длительности воздействия.
• ПДК используют для оценки допустимого содержания вещества в среде.
• Некоторые загрязнители способны накапливаться в организмах и передаваться по пищевым цепям.
• Снижение загрязнения начинается с предупреждения выбросов и сбросов и правильного обращения с отходами.