"Химия", Габриелян О.С., Остроумов И.Г., Сладков С.А.
Химическое загрязнение возникает, когда опасные вещества изменяют состав воздуха, воды или почвы. Его источниками бывают промышленность, транспорт и бытовая деятельность. Загрязнители могут накапливаться и переходить из одного компонента природы в другой, нарушая жизнь организмов. Для контроля используют ПДК, а для защиты — очистку выбросов и стоков, переработку отходов, малоотходные технологии и оборотное водоснабжение.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Химическое загрязнение окружающей среды — поступление в воздух, воду и почву веществ, изменяющих их состав и опасных для организмов. Важно учитывать не только название вещества, но и его количество, свойства и длительность воздействия. Это определение помогает отличать опасное влияние от обычного присутствия веществ в природе.
Загрязнитель — химическое вещество или смесь веществ, попадающие в окружающую среду в количествах, нарушающих её состояние. Загрязнителями могут быть газы, растворённые вещества, частицы пыли или отходы. Понятие нужно, чтобы установить источник вреда и выбрать способ его удаления.
Предельно допустимая концентрация, или ПДК, — наибольшая концентрация вещества, которая при длительном воздействии не вызывает заметного вреда здоровью человека. Фактическое содержание вещества сравнивают с ПДК. Так оценивают качество воздуха, воды и почвы и решают, нужны ли защитные меры.
Безотходное производство — производство, в котором отходы максимально сокращаются и используются как сырьё или перерабатываются. Полностью безотходный процесс встречается редко, поэтому на практике стремятся к максимально замкнутому использованию материалов. Это уменьшает расход природных ресурсов и количество загрязнений.
Источниками загрязнения становятся промышленные печи, химические реакторы, шахты, предприятия металлургии и энергетики: при сжигании топлива и переработке сырья образуются газы, пыль и сточные воды. Транспорт выбрасывает продукты сгорания топлива, потому что в двигателе топливо окисляется не всегда полностью. В быту загрязнение создают сжигание мусора, применение моющих средств, удобрений и неправильное хранение бытовых отходов.
Вещества накапливаются, когда поступают быстрее, чем разрушаются, растворяются или удаляются из среды. В атмосфере их переносят воздушные потоки, а затем они оседают с пылью и осадками. В воде загрязнители могут растворяться или переходить в донные отложения, а в почве задерживаться частицами глины и гумуса.
Компоненты природы связаны между собой круговоротами веществ, поэтому загрязнение не остаётся в одном месте. Газ из трубы выпадает с дождём в почву и водоём, загрязнённая вода орошает поля, а частицы почвы сносятся в реки. Растения поглощают вещества корнями и листьями, животные получают их с пищей, поэтому загрязнители переходят по пищевым цепям.
Загрязнённый воздух раздражает дыхательные пути, вызывает болезни и снижает работоспособность человека, а токсичные вещества могут повреждать органы. В воде ядовитые соединения вызывают гибель рыб и других водных организмов, уменьшают содержание кислорода и нарушают питьевое водоснабжение. Загрязнение почвы подавляет почвенные микроорганизмы, ухудшает рост растений и может привести к попаданию вредных веществ в урожай.
ПДК используют как числовой норматив: измеряют фактическую концентрацию и сравнивают её с установленным значением. Если концентрация выше ПДК, источник загрязнения должен снизить выброс или сток, а территорию проверяют дополнительно. Защита эффективнее, когда загрязнение предупреждают у источника: применяют очистные установки, перерабатывают отходы, уменьшают расход сырья и возвращают воду в производство.
| Компонент окружающей среды | Основные источники загрязнения | Примеры загрязнителей | Возможные последствия | Способы защиты |
|---|---|---|---|---|
| Атмосфера | Промышленные трубы, транспорт, сжигание топлива и отходов | Пыль, оксиды серы и азота, угарный газ, летучие токсичные вещества | Болезни органов дыхания, смог, кислотные осадки, угнетение растений | Фильтры, электрофильтры, газоочистка, герметизация оборудования, чистое топливо |
| Гидросфера | Промышленные и коммунальные стоки, сельскохозяйственный смыв, аварийные разливы | Нефтепродукты, соли тяжёлых металлов, кислоты, щёлочи, моющие вещества | Отравление организмов, цветение воды, снижение содержания кислорода, непригодность воды | Механическая, химическая и биологическая очистка, оборотное водоснабжение, контроль стоков |
| Почва и литосфера | Свалки, горные разработки, осадки из атмосферы, внесение химикатов | Пестициды, нефтепродукты, тяжёлые металлы, промышленные отходы | Снижение плодородия, гибель почвенных организмов, накопление токсинов в растениях | Переработка отходов, безопасное хранение, рекультивация, сокращение применения опасных веществ |
Таблицу удобно читать по строкам: сначала определить, какой компонент природы загрязняется, затем найти источник и конкретные вещества. Последние два столбца показывают, к чему приводит загрязнение и какие меры связаны именно с этим источником. Один объект может встречаться сразу в нескольких строках, потому что выбросы, стоки и отходы переходят между компонентами природы.
В воздухе обнаружена фактическая концентрация вещества c = 0,08 мг/м³, а его ПДК равна 0,05 мг/м³. Нужно определить, соблюдается ли норматив. Смысл решения состоит не в нахождении разности, а в сравнении двух величин.
Ответ: ПДК превышена в 1,6 раза, поэтому источник должен принять меры по снижению выброса.
Предприятие выбрасывает пыль и газообразные токсичные вещества. Нужно подобрать защиту, учитывая физическое состояние загрязнителей. Один аппарат не всегда способен одинаково эффективно удалить частицы и растворённые или газообразные соединения.
Ответ: сначала удаляют пыль механическим или электрическим способом, затем очищают газовый поток подходящим поглотителем или реагентом.
Предприятие загрязняет воздух, воду и почву отходами производства. Нельзя ограничиться одной очистной установкой, потому что загрязнители имеют разные пути распространения. Решение строят как последовательность мер от предотвращения образования отходов до безопасного обращения с остатками.
Ответ: необходима система из предотвращения образования отходов, очистки выбросов и стоков, повторного использования воды, переработки и безопасного хранения остатков.
Любое присутствие вещества считают загрязнением. Такая ошибка возникает потому, что забывают о природном фоне и о зависимости вреда от концентрации. Проверьте себя: выясните свойства вещества, его количество и сравните содержание с нормативом.
ПДК принимают за полную безвредность. ПДК относится к установленным условиям, длительности воздействия и защите здоровья человека, а не означает безопасность любого количества для всех организмов. Проверьте, не превышена ли норма и не рассматриваете ли вы другой организм или иной срок воздействия.
Разбавление стоков называют очисткой. При этом загрязнитель не исчезает, а только распределяется в большем объёме воды. Самопроверка проста: спросите, уменьшилась ли масса вещества; если нет, полноценной очистки не произошло.
Учитывают только очистку готовых отходов. Такой подход пропускает возможность уменьшить отходы ещё на стадии производства. Проверьте план защиты: в нём должны быть малоотходная технология, повторное использование сырья и воды, переработка и лишь затем безопасное хранение остатков.
До изучения темы нужны знания о составе и свойствах воздуха, воды и почвы, химических реакциях, растворах и массовой доле вещества. Они помогают понять, откуда берутся загрязнители и как определить их содержание.
Тема пригодится при изучении химической технологии, производства серной кислоты, аммиака и металлов, а также рационального природопользования. В каждом случае важно связать получение продукта с расходом сырья и очисткой отходов.
С биологией и географией тема связана через влияние токсичных веществ на организмы, пищевые цепи, круговороты веществ и состояние природных зон. Поэтому химическое загрязнение рассматривают не отдельно, а как изменение всей экосистемы.
Чем химическое загрязнение отличается от природного изменения состава среды?
Природные изменения обычно связаны с естественными процессами: вулканизмом, выветриванием или круговоротом веществ. Химическое загрязнение вызывается поступлением веществ в количествах и формах, которые нарушают состояние среды и вредят организмам.
Почему одна и та же концентрация вещества может быть опасной для одного организма и менее опасной для другого?
Организмы отличаются чувствительностью, массой тела, способом питания и способностью обезвреживать вещества. Поэтому одинаковая концентрация может по-разному влиять, например, на человека, рыбу и растение.
Что означает предельно допустимая концентрация?
Предельно допустимая концентрация, или ПДК, — наибольшее содержание вещества, которое при длительном воздействии не должно вызывать заметного вреда здоровью человека. Фактическую концентрацию сравнивают с ПДК, чтобы оценить соблюдение нормы.
Почему разбавление загрязнённых стоков не решает проблему загрязнения?
При разбавлении количество загрязняющего вещества не уменьшается: оно лишь распределяется в большем объёме воды. Загрязнитель всё равно может попасть в водоём, донные отложения и организмы.
Как химическая промышленность может одновременно производить необходимые вещества и защищать окружающую среду?
Предприятия должны предотвращать образование отходов, очищать выбросы и сточные воды, возвращать воду в производство и перерабатывать остатки. Такой подход позволяет получать нужную продукцию, уменьшая расход сырья и нагрузку на природу.
§ 38. Охрана окружающей среды от химического загрязнения
