Введение в специальность

ИСТОЧНИКИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ БИОСФЕРЫ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА

Различают источники загрязнения биосферы природные и про­мышленные.

Пр иродные источники загрязнения вызваны естественными процессами (извержением вулканов, почвенная пыль и т. д.).

Промышленные источники загрязнения биосферы можно раз­делить на материальные (т. е. вещества), включающие механи­ческие, химические и биологические загрязнения, и энергетиче­ские (физические) (рис. 10) [8].

Механические загрязнения — это аэрозоли, твердые тела и частицы, содержащиеся в воде и почве. Химические загрязне­ния — разнообразные газовые, жидкие и твердые химические со­единения, которые вступают во взаимодействие с биосферой. Био­логические загрязнения — микроорганизмы и продукты их жизне­деятельности. К энергетическим загрязнениям относят все виды энергии — тепловую, механическую, световую, электромагнитную, энергию ионизации.

Химические загрязнения — наиболее опасные виды загрязне­ний, так как они вызывают различного рода изменения в био­сфере, а следовательно, могут воздействовать и на организм человека.

Область биосферы постоянно расширяется; этому способствует научно-технический прогресс, в частности применение самолетов, ракет, космических кораблей, а также проникновение человека в земные недра, например бурение глубинных скважин вплоть до мантии Земли. Теперь биосфера включает в себя верхнюю часть твердой земной оболочки — литосферы, всю гидросферу и атмо­сферу вплоть до стратосферы.

В стратосфере кислород превращается в озон коротковолно­выми ультрафиолетовыми излучениями, а длинноволновая часть ультрафиолета вызывает разложение озона. Следовательно, зна­чительная часть ультрафиолетовых излучений затрачивается на обратимое превращение 30г^20з, и все живое на Земле предохра-

МАТЕРИАЛЬНЫЕ (МЕХАНИЧЕСКИЕ, ХИМИЧЕСКИЕ И БИОЛОГИЧЕСКИЕ)

8.

Ю

А

-г я

Рис. 10. Классификация промышленных источников загрязнения биосферы

Няется от разрушительного действия мощных излучений. Гало­гены и оксиды азота, поступающие в атмосферу в возрастающих количествах с газовыми выбросами, проникают до стратосферы и разрушают защитную озонную оболочку. Поэтому нельзя допу­стить дальнейшего увеличения этих выбросов [20].

Основными источниками загрязнения атмосферы, водоемов и почвы являются вредные вещества, образующиеся в результате химико-технологических процессов.

Атмосфера загрязняется в наибольшей степени отходя­щими газами, включающими соединения серы, особенно диоксид серы, содержащийся в дымовых газах от сжигания сернистых уг­лей и мазута, а также в отходящих газах цветной металлургии, известерегенерационных печей (ИРП), содорегенерационных кот - лоагрегатов (СРКА) сульфатноцеллюлозного производства и ряда других производств, потребляющих серу, серную кислоту и их производные.

Оксиды азота образуются за счет окисления атмосферного азота в металлургических, электрических печах при высоких тем­пературах.

Основными источниками загрязнения атмосферы являются тепловые электростанции и автотранспорт (угарный газ и арома­тические углеводороды), а также предприятия черной и цветной металлургии (пыль, диоксид серы, оксиды азота, оксид углерода, углеводороды).

Весьма значительные количества газопылевых выбросов дает промышленность строительных материалов.

Химическая промышленность выбрасывает в атмосферу зна­чительно меньше вредных веществ, но многообразие химических производств, в том числе особо вредных, часто делает эти выбросы наиболее опасными. Токсичны органические растворители, ами­ны, альдегиды, хлор и его производные, оксиды азота, синильная кислота, фторсодержащие соединения, диоксид серы, фосфор, ртуть, сероводород, сероуглерод, металлоорганические соединения и др. Значительные количества вредных веществ возвращаются в атмосферу при производстве кислот, щелочей, удобрений, цемен­та, соды, аммиака, искусственных волокон, красителей, ядохими­катов, резиновых изделий, органических растворителей и т. д. [8].

Особый вид загрязнений воздушного бассейна представляют радиоактивные вещества, выделение которых возможно главным образом при авариях на АЭС или при испытании атомного и водо­родного оружия.

Наиболее массовыми загрязняющими веществами атмосферы являются диоксид серы, оксид углерода, оксиды азота, различные углеводороды и пыль. На их долю приходится до 85 % от общего количества вредных веществ, выбрасываемых в воздушный бас­сейн [8|.

Водоемы загрязняются сточными водами, содержащими различные химические соединения.

Сточные воды — это сложные многокомпонентные растворы, содержащие растворимые и нерастворимые вещества, агрессив­ные, токсичные, пожаро - и взрывоопасные. Нередко в сточных водах находятся вещества, обладающие резким неприятным запа­хом: сульфиды, дисульфиды, сероводород, метилмеркаптан и дру­гие, которые называют дурнопахнущими.

Ниже представлены источники и характерные загрязнения сточных вод:

Производства

Минеральных удобрений и неорга - Неорганические кислоты, щелочи, соли

Нических солей (фториды, сульфаты, фосфаты и др.)

Основного органического и нефте - Жирные кислоты, ароматические соеди - химического синтеза нения, спирты, альдегиды и др.

Синтетических смол, полимеров, Высокомолекулярные вещества, моно-

Синтетических волокон и т. д. меры, частицы полимеров и др.

Целлюлозы и бумаги Волокно, сернистые соединения и хло­

Риды, наполнители и др. Нефтеперерабатывающие заводы, пред - Нефтепродукты, масла и смолы, по-

Приятия по термической переработке верхностно-активные вещества и др.

Топлив

Предприятия цветной металлургии Свинец, медь, цинк, ртуть, хром и

Кадмий

В состав сточных вод входят:

Реакционные воды, которые загрязнены как исходными веще­ствами, так и продуктами реакций;

Промывные воды, образующиеся в технологических процессах при промывке сырья и продуктов;

Охлаждающие воды, которые используются для охлаждения продуктов и аппаратов, а также в системах оборотного водоснаб­жения.

Кроме того, в химико-технологических процессах образуются воды, содержащиеся в сырье и исходных продуктах, маточные водные растворы, водные экстракты и абсорбционные жидкости. Нередко сточные воды называют по веществу, составляющему их основу, например фенолсодержащие, серусодержащие, нефть­содержащие, волокносодержащие, корусодержащие и т. д.

Сточные воды образуются также при работе вакуум-насосов, барометрических конденсаторов смешения, при гидрозолоудале­нии, конденсации паров воды (конденсаты) и т. д.

Производственные сточные воды разного состава и хозяйствен­но-бытовые сточные воды имеют раздельные системы канализа­ции (водоотведения).

Почва засоряется твердыми отходами производства: шла - мами, огарками, шлаками и пустой породой при добыче и обога­щении промышленного сырья (терриконики). Естественно, что в почву попадают и загрязнения газопылевых выбросов и некоторых стоков. Отдельные твердые отвалы растворяются в дождевых (ливневых) грунтовых водах.

Большая часть используемых минеральных удобрений вымы­вается из почвы в реки, озера и моря, что вызывает зарастание водоемов растительностью, уменьшение содержания в них кисло­рода, ведущее к гибели рыб, и наносит ущерб флоре и фауне.

Отрицательное воздействие промышленных загрязнений на организм человека вызвано тем, что они содержат вредные ве­щества.

Вредные вещества — это вещества, которые при контакте с организмом человека, в случае нарушения требований безопас­ности, могут вызвать производственные травмы, профессиональ­ные заболевания или отклонения в состоянии здоровья.

Вредные вещества по степени воздействия подразделяют на четыре класса опасности: / — чрезвычайно опасные, 2 — высоко­опасные, 3 — умеренно опасные, 4 — малоопасные. Класс опасно­сти вредных веществ устанавливается в зависимости от различных норм и показателей, и прежде всего от предельно допустимой кон­центрации (ПДК) вредного вещества, под которой понимают кон­центрацию, не вызывающую каких-либо болезненных изменений в организме человека.

Вредные вещества проникают в организм человека в виде па­ров, газов и пыли, оказывая на его клетки и ткани воздействие, влекущее за собой нарушение нормальной жизнедеятельности.

Проникают они чаще всего через дыхательный тракт, реже — через пищеварительный тракт или кожу. Ингаляционный путь поступления наиболее опасен, так как огромная всасывающая поверхность легочных альвеол, усиленно омываемых кровью, по­зволяет ядам быстро и почти беспрепятственно проникнуть к важ­нейшим жизненным центрам.

Вредные вещества могут оказывать на организм как местное, так и общее действие. Первое — это результат раздражения тка­ней в месте попадания ядов. Так действуют кислоты, щелочи, не­которые соли и газы (хлор, диоксид серы, хлороводород, аммиак).

При общем действии яды всасываются в кровь, разносятся по организму и отравляют ткани и внутренние органы. К ним можно отнести пары ртути, сероводорода, оксид углерода.

Степень ядовитости веществ характеризуют следующие факто­ры: химическая структура; свойства и физическое состояние ве­щества (летучесть, растворимость, дисперсность, агрегатное со­стояние); концентрация вещества, длительность воздействия и температура; комбинированное действие ядов, причем токсичность каждого из них может усиливаться или видоизменяться (хлор и диоксид серы, метилмеркаптан и диоксид серы).

В гомологическом ряду предельных углеводородов сила нар­котического действия возрастает с увеличением числа атомов угле­рода в молекуле.

Соединения с разветвленной боковой цепью действуют слабее, чем нормальные изомеры; циклические соединения, как правило, токсичнее, чем соединения с открытой цепью; ненасыщенные со­единения часто более токсичны, чем насыщенные. Наблюдается возрастание токсичности химических элементов с повышением атомной массы и валентности.

Чем выше растворимость ядов в воде и в жидкостях, тем ток­сичность их выше. Хорошо растворимый хлорид бария высоко­токсичен, а нерастворимый в воде сульфат бария не только не ядо­вит, но и используется в медицине как рентгеноконтрастное вещество. С повышением дисперсности увеличивается токсичность вещества. Наиболее опасны яды, находящиеся в паро - и газо­образном состоянии.

В производстве применяют многочисленные вредные вещества: некоторые из них, попадая в организм, в зависимости от причи­ненной ими формы отравления (острой или хронической) могут вызвать поражение различных органов и систем. Так, при остром отравлении бензолом поражается преимущественно центральная нервная система, при хроническом — органы кроветворения.

Аналогично действуют на организм человека оксиды серы и азота. Кроме того, нарушается механизм дыхания. При повышен­ной влажности смесь оксидов серы и твердых частиц (пыли и са­жи) образует ядовитый фотохимический туман — смог, который особенно вредно действует на людей. Характерно, что такие ту­маны обладают значительным последействием, в результате кото­рого возможны случаи повышенной смертности уже после прекра­щения смога.

Некоторые токсичные вещества (ртуть, свинец и др.) вызы­вают исключительно или преимущественно хронические инток­сикации (отравления). Особо следует учитывать способность не­которых химических веществ хорошо растворяться в жирах, что определяет их способность проникать в нервные клетки, весьма богатые липоидами. К числу таких веществ относят метиловый спирт, тетраэтилсвинец и др.

При комбинированном действии вредных веществ особенно характерно суммирование их токсического эффекта. В частности, это определенно установлено в отношении токсичных веществ, обладающих наркотическим действием. Отклонение от правила суммирования встречается относительно редко.

Следовательно, допустимой концентрацией любых атмосфер­ных загрязнений считается лишь такая, которая не оказывает на человека ни прямого, ни косвенного вредного и неприятного воз­действия, не снижает работоспособности, не влияет на самочув­ствие и настроение. Ниже приведены ПДК (в мг/м3) некоторых веществ:

Метилмеркаптан 9-10~6 Хлор 0,01

Сероводород 0,008 Диоксид серы 0,05

Пылевые частицы в атмосфере не только отрицательно влияют на здоровье населения, но и могут явиться ядрами конденсации для влаги, в связи с чем образуются туманы (даже при неполном насыщении воздуха водяными парами), увеличивается число пас­мурных дней, возрастает влажность воздуха и понижается его температура. Туманы, а также непосредственно сама пыль оказы­вают весьма вредное влияние на световой режим населенных мест, поглощая значительную часть солнечной радиации.