Общая характеристика загрязнения биосферы ксенобиотиками.

Основным фактором, определяющим темпы и объемы ксенобиологических исследований в мире, является огромное количество химических веществ, поступающих в обращение, и связанный с этим риск. В настоящее время зарегистрировано более 7 млн. химических соединений. Их число возрастает примерно на 10% в год, и около 15% из числа вновь синтезированных веществ применяются практически. В Российском регистре потенциально опасных химических и биологических веществ на 30 сентября 2003 г. числится 2510 наименований. Согласно существующему положению, каждое из внедряемых химических соединений должно пройти токсикологическое испытание. Полученная информация дает представление о величине среднесмертельной дозы (ЛД 50) и степени токсичности вещества, характере вызываемой им интоксикации, уровне максимально переносимой дозы, его способности аккумулироваться в организме, оказывать избирательное действие, позволяет выявить видовую, половую, возрастную чувствительность и определить ориентировочный уровень доз для последующих углубленных исследований.

По Б.А. Курляндскому (2003) в оценке действия ксенобиотиков можно выделить следующие иерархические уровни:

1. Исследование влияния ксенобиотиков на организм в зависимости от области обращения токсиканта: пищевая, промышленная, экологическая ксенобиология (токсикология).

2. Исследования, связанные с изучением влияния ксенобиотиков на функциональные системы: иммунитета, поведения, сердечно-сосудистой системы, развития и др., включая геноксенобиологию (геномика, протеомика).

3. Исследование отдельных групп веществ: линотоксинов, диоксинов, фуранов, галогенированных углеводорода, тяжелых металлов, витаминов, микроэлементов (токсикодинамика, токсикокинетика, биотрансформация, апоптоз-некроз, окислительный стресс).

В последние годы методология анализа риска и особенно один из ее основных элементов – оценка риска здоровью человека, приобретают важное значение в ксенобиологии. Это связано с вероятностным характером и многофакторной обусловленностью взаимодействия человека с ксенобиотиками. Современная методология оценки риска базируется на упрощенной формуле: риск = f [(опасность) х (вероятность экспозиции) х (доза – ответ) х (восприимчивый организм)].

В странах постсоветского периода значительная часть населения (до 75%) проживает в условиях загрязнения окружающей среды. Так, в России 15 млн. человек подвергается воздействию взвешенных веществ, 14 млн. – действию бенз(а)пирена, 5 млн. проживает на территориях с повышенным содержанием в воздухе двуокиси азота, сероуглерода, формальдегида и окиси углерода. Одной из важных проблем являются острые отравления неинфекционной этиологии. В 2002 г. из 268511 госпитализированных больных с диагнозом острого отравления химической этиологии, включая 43213 детей до 14 лет, погибло 52465.

Разрушение живой природы юга Вьетнама в ходе (1961–1975 гг.) военных действий армии США диоксинсодержащим гербицидом с условным содержанием «оранжевого агента» можно рассматривать как первый опыт человечества по преднамеренному химическому уничтожению экологических систем (экоцид). Многолетние исследования тропического центра (РАН, РАМН) показали, что угрозу здоровью человека и благополучию популяций представляют нарушения, которые возникают в период первичного токсического действия «оранжевого агента», а также во время контактов человека и животных с загрязненной диоксинами окружающей средой до настоящего времени (30-летний период естественного восстановления загрязненных биосистем оказался недостаточным): у людей возникают необратимые заболевания, раннее старение, медико-генетические аномалии.

Важнейшим направлением развития ксенобиологии является применение пестицидов и агрохимикатов. Особенно важными в последнее время стали исследования, посвященные:

· токсикогеномике пестицидов;

· иммунотоксикологии пестицидов, в том числе изучению иммунодефицитного состояния как условия и как следствия воздействия пестицидов, затрагивающего все звенья системы иммунитета, межклониальные отношения, регуляторные медиаторные системы, а также изучению синдрома множественной химической чувствительности MCS (Multiple Chemical Sensitivity);

· комбинированному действию остаточных количеств различных пестицидов и других химических загрязнителей, поступающих в организм человека с пищевыми продуктами, водой и воздухом;

· токсиколого-гигиеническим аспектам новых технологий выращивания сельскохозяйственных культур с применением избирательно устойчивых к пестицидам, генетически модифицированных растений;

· изучению различной чувствительности к патогенному действию пестицидов у разных возрастных групп населения, а также у людей с врожденными и приобретенными дефицитными состояниями.

Последние годы характеризуются резко возросшим вниманием к проблемам обеспечения биобезопасности. По В.А. Тутельяну к агентам биобезопасности относят: прионы (простые белки, вызывающие заболевания инфекционной природы), вирусы, бактерии и их токсины, микроскопические грибы и микотоксины, водоросли и фикотоксины, простейшие и паразиты, растения и фитотоксины, животные, а также генетически модифицированные микроорганизмы, растения и животные, генетические конструкции. Источником и носителем всех этих агентов может быть пища. Биологические токсины при их остром воздействии на человека по степени опасности располагаются в последовательности: бактериальные токсины > фикотоксины > фитотоксины > микотоксины. Антропогенные химические загрязнители и пищевые добавки замыкают этот ряд. При хроническом воздействии наиболее важны микотоксины (афлатоксин В₁, охратоксин А). По данным ВОЗ в мире ежегодно регистрируется от 1,5 до 2,0 млрд. случаев диарей инфекционной природы, причем 2,2 млн. – со смертельным исходом. В странах с развитой экономикой до 30% населения имеют хотя бы один эпизод диарей в год.

Микотоксины – вторичные метаболиты (более 300) плесневых грибов (более 10000 штаммов, относящихся к 350 видам). Поражают растительные объекты. Могут накапливаться в продуктах животного происхождения. Наиболее широко распространенными в мире микотоксинами являются фузариотоксины, а среди них – дезоксиноваленол (ДОН) и зеараленон. Частота обнаружения ДОН в качестве природного загрязнителя пшеницы достигла 50–100%.

Фикотоксины вырабатываются водорослями. Из 5000 видов водорослей лишь 75 видов являются токсинопродуцирующими. В максимальных концентрациях токсины аккумулируются в мидиях и меньше – в устрицах. Так называемые амнестические отравления моллюсками вызываются домоевой кислотой, диаретические отравления – окадаевой кислотой и ее производными (динофизистоксины). Нейротоксикозы вызывают бреветоксины. За последние 20 лет описаны тысячи случаев отравлений некоторыми видами рыб, причиной которых является токсин динофлагеллят-сигуатоксин. К высокоактивным токсинам, обладающим нейротропным действием, относится тетродотоксин, продуцируемый некоторыми рыбами семейства Tetradontida.

Фитотоксины являются постоянными компонентами растений (фитоалексины, цианогенные, гликозиды, амигдамен, линамарин, пирролизидиновые алкалоиды и др.). Многие из них выполняют функции природных пестицидов, защищая растения от насекомых и травоядных животных. Фитотоксины, хотя и проявляют высокую токсичность, существенной опасности для здоровья населения не представляют (такие растения не употребляются с пищей). Исключение для Беларуси составляют высокотоксичные циклопептиды шляпочных грибов вида Amanita – аматоксины (циклические онтапептиды) и фаллотоксины (циклические гептапептиды).

Интенсивное развитие биотехнологии, в частности, генной инженерии, поставило в ранг первостепенных новую проблему биобезопасности: контроль за генетически модифицированными микроорганизмами и генетически модифицированными источниками пищи.

Согласно представлениям А.И. Арчакова и В.М. Говоруна (2003), индивидуальная переносимость химических соединений, толерантность организма человека к токсинам и ядам обусловлены генетическими особенностями каждого индивидуума. Два научных направления – токсикогенетика и токсикогеномика разрабатывают новые методы для оценки рисков развития побочных эффектов ксенобиотиков в зависимости от индивидуального гено- и фенотипа.

Токсикогеномика основана на новейших высокопроизводительных технологиях анализа генетического материала. Выявление генетических факторов, которые детерминируют индивидуальные особенности реакции организма на действие химикатов, позволит целенаправленно прогнозировать побочные эффекты, а также разрабатывать и применять препараты для определенных групп населения согласно генетическим особенностям или генетическому паспорту пациентов.

Вариабельность генома человека (около 3 млрд. пар оснований) по современным оценкам составляет 2–10 млн. пар оснований, часть из которых и определяет индивидуальные особенности ответа на воздействие ксенобиотиков. Известно, что вариабельность некоторых цитохромов суперсемейства цитохромов Р-450 обуславливает различную скорость биотрансформации ксенобиотиков. Так называемые «быстрая» и «медленная» группы пациентов отличаются по показателям накопления и выведения химических соединений в 10–100 раз. Достоверная информация по индивидуальной реактивности на поступление ксенобиотиков получена в медицинской практике. Так, в США развитие побочных реакций при введении лекарств (ксенобиотиков) явилось причиной госпитализации 2 млн. человек и 100000 смертельных случаев только в 1994 году. Побочные реакции на прием лекарственных препаратов занимают 4–6-е место среди причин смертей в США.

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.

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 загрязнений - 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.

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:

Основными источниками искусственных аэрозольных загрязнений 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 шихт, 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.

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 с олефинами. В атмосфере концентрируются различные перекиси, которые в сумме и образуют характерные для фотохимического тумана оксид анты. 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.

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, поверхностноактивные вещества, пестициды).

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:

Степень токсичности (примечание):

- отсутствует + - очень слабая ++ - слабая +++ - сильная ++++ - очень сильная

Кроме перечисленных в таблице веществ, к опасным заразителям водной среды можно отнести неорганические кислоты и основания, обуславливающие широкий диапозон 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. Среди основных источников загрязнения гидросферы минеральными веществами и биогенными элементами следует упомянуть предприятия пищевой промышленности и сельское хозяйство. С орошаемых земель ежегодно вымывается около 6 млн.т. солей. К 2000 году возможно увеличение их массы до 12 млн.т./год. Отходы, содержащие ртуть, свинец, медь локализованы в отдельных районах у берегов, однако некоторая их часть выносится далеко за пределы территориальных вод. Загрязнение ртутью значительно снижает первичную продукцию морских экосистем, подавляя развитие фитопланктона. Отходы, содержащие ртуть, обычно скапливаются в донных отложениях заливов или эстуариях рек. Дальнейшая ее миграция сопровождается накоплением метиловой ртути и ее включением в трофические цепи водных организмов. Так, печальную известность приобрела болезнь Минамата, впервые обнаруженную японскими учеными у людей, употреблявших в пищу рыбу, выловленную в заливе Минамата, в который бесконтрольно сбрасывали промышленные стоки с техногенной ртутью.

Органическое загрязнение.Среди вносимых в океан с суши растворимых веществ, большое значение для обитателей водной среды имеют не только минеральные, биогенные элементы, но и органические остатки. Вынос в океан органического вещества оценивается в 300 - 380 млн.т./год. Сточные воды, содержащие суспензии органического происхождения или растворенное органическое вещество, пагубно влияют на состояние водоемов. Осаждаясь, суспензии заливают дно и задерживают развитие или полностью прекращают жизнедеятельность данных микроорганизмов, участвующих в процессе самоочищения вод. При гниении данных осадков могут образовываться вредные соединения и отравляющие вещества, такие как сероводород, которые приводят к загрязнению всей воды в реке. Наличие суспензий затрудняют также проникновение света в глубь воды, и замедляет процессы фотосинтеза. Одним из основных санитарных требований, предъявляемых к качеству воды, является содержание в ней необходимого количества кислорода. Вредное действие оказывают все загрязнения, которые, так или иначе, содействуют снижению содержания кислорода в воде. Поверхностно активные вещества - жиры, масла, смазочные материалы - образуют на поверхности воды пленку, которая препятствует газообмену между водой и атмосферой, что снижает степень насыщенности воды кислородом. Значительный объем органических веществ, большинство из которых не свойственно природным водам, сбрасывается в реки вместе с промышленными и бытовыми стоками. Нарастающее загрязнение водоемов и водостоков наблюдается во всех промышленных странах. Информация о содержании некоторых органических веществ в промышленных сточных водах предоставлена ниже:

В связи с быстрыми темпами урбанизации и несколько замедленным строительством очистных сооружений или их неудовлетворительной эксплуатацией водные бассейны и почва загрязняются бытовыми отходами. Особенно ощутимо загрязнение в водоемах с замедленным течением или непроточных (водохранилища, озера).

Разлагаясь в водной среде, органические отходы могут стать средой для патогенных организмов. Вода, загрязненная органическими отходами, становится практически непригодной для питья и других надобностей. Бытовые отходы опасны не только тем, что являются источником некоторых болезней человека (брюшной тиф, дизентерия, холера), но и тем, что требуют для своего разложения много кислорода. Если бытовые сточные воды поступают в водоем в очень больших количествах, то содержание растворимого кислорода может понизится ниже уровня, необходимого для жизни морских и пресноводных организмов.

4. Проблема загрязнения Мирового океана (на примере ряда органических, соединений).

Нефть и нефтепродукты. Нефть представляет собой вязкую маслянистую жидкость, имеющую темно-коричневый цвет и обладающую слабой флуорисценцией. Нефть состоит преимущественно из насыщенных алифатических и гидроароматических углеводородов. Основные компоненты нефти - углеводороды (до 98%) -подразделяются на 4 класса:

а) Парафины (алкены) - (до 90% от общего состава) - устойчивые вещества, молекулы которых выражены прямой и разветвленной цепью атомов углерода. Легкие парафины обладают максимальной летучестью и растворимостью в воде.

б) Циклопарафины - ( 30 - 60% от общего состава) - насыщенные циклические соединения с 5-6 атомами углерода в кольце. Кроме циклопентана и циклогексана в нефти встречаются бщиклические и полициклические соединения этой группы. Эти соединения очень устойчивы и плохо поддаются биоразложению.

в) Ароматические углеводороды - (20 - 40% от общего состава) - ненасыщенные циклические соединения ряда бензола, содержащие в кольце на 6 атомов углерода меньше, чем циклопарафины. В нефти присутствуют летучие соединения с молекулой в виде одинарного кольца (бензол, толуол, ксилол), затем бициклические (нафталин), полуциклические (пирен).

г)Олефины(алкены) - (до 10% от общего состава) - ненасыщенные нециклические соединения с одним или двумя атомами водорода у каждого атома углерода в молекуле, имеющей прямую или разветвленную цепь.

Синтетические поверхностно-активные вещества.Детергенты (СПАВ) относятся к обширной группе веществ, понижающих поверхностное натяжение воды. Они входят в состав синтетических моющих средств (СМС), широко применяемых в быту и промышленности. Вместе со сточными водами СПАВ попадают в материковые воды и морскую среду. СМС содержат полифосфаты натрия, в которых растворены детергенты, а также ряд добавочных ингредиентов, токсичных для водных организмов: ароматизирующие вещества, отбеливающие реагенты (персульфаты, пербораты), кальцинированная сода, карбоксимети л целлюлоза, силикаты натрия. В зависимости от природы и структуры гидрофильной части молекулы СПАВ делятся на анионоактивные, катионоактивные, амфотерные и неионогенные. Последние не образуют ионов в воде. Наиболее распространенными среди СПАВ являются анионоактивные вещества. На их долю приходится более 50% всех производимых в мире СПАВ. Присутствие СПАВ в сточных водах промышленнрсти связано с использованием их в таких процессах, как флотационное обогащение руд, разделение продуктов химических технологий, получение полимеров, улучшение условий бурения нефтяных и газовых скважин, борьба с коррозией оборудования. В сельском хозяйстве СПАВ применяется в составе пестицидов.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: