ХИМИЯ ЭКЗАМЕН. Химия окружающей среды или экологическая химия раздел химии, изучающий химические и биохимические превращения, происходящие в окружающей природной среде, или экосфере
 Скачать 240.25 Kb.
|
|
10 БИЛЕТ Влияние антропогенного воздействия на естественные биогеохимические циклы. Под влиянием человеческой деятельности происходят большие изменения в распределении химических элементов в биосфере, природная и антропогенная трансформация веществ, а также переход химических элементов из одних соединений в другие. Природный биологический круговорот веществ нарушен человеком из-за антропогенных пустынь, индустриальных и городских земель, пашен, садов, вторичных низко продуктивных лесов, истощённых пастбищ и т.д. Нарушению круговорота веществ способствовали такие факторы: 1. Эрозия почвенного покрова и возрастания твёрдого стока в океан; 2. Перемещение огромных масс земной коры; 3. Извлечение из недр значительных количеств руд, горючих и других ископаемых; 4. Перераспределение солей в почвах, грунтовых и речных водах под влиянием оро-шаемого земледелия; 5. Применение минеральных удобрений и ядохимикатов; 6. Загрязнение среды сельскохозяйственными, промышленными и коммунальными от-ходами; 7. Поступление в природную среду энергетических загрязнений. Что именно из антропогенных действий влияет на определенные биогеохимические циклы: Круговорот воды: забор больших количеств пресной воды из рек, озер и водоносных горизонтов (приводит к истощению запасов грунтовых вод или к вторжению соленой океанической воды в подземные водоносные горизонты), сведение растительного покрова суши в интересах развития сельского хозяйства, при добыче полезных ископаемых, строительстве дорог, автостоянок, жилья и других видах деятельности ( приводит к уменьшению просачивания поверхностных вод под землю, что сокращает пополнение запасов грунтовых вод, увеличивает риск наводнений и повышает интенсивность поверхностного стока, тем самым, усиливая эрозию почв). Круговорот углерода: сведение лесов и другой растительности без достаточных лесовосстановительных работ (в связи с чем уменьшается общее количество растительности, способной поглощать СО2) и сжигание углеродосодержащих ископаемых видов топлива и древесины. Круговорот азота: сжигание древесины или ископаемого топлива (оксид азота затем соединяется в атмосфере с кислородом и образует диоксид азота, который при взаимодействии с водяным паром может образовывать азотную кислоту), производство азотных удобрений и их широкое применение, Увеличение количества нитрат-ионов и ионов аммония в водных экосистемах при попадании в них загрязненных стоков с животноводческих ферм, смытых с полей азотных удобрений, а также очищенных и неочищенных коммунально-бытовых канализационных стоков. Круговорот фосфора: добыча больших количеств фосфатных руд для производств минеральных удобрений и моющих средств, увеличение избытка фосфат-ионов в водных экосистемах при попадании в них загрязненных стоков с животноводческих ферм, смытых с полей фосфатных удобрений, а также очищенных и неочищенных коммунально-бытовых стоков. Круговорот серы: сжигание серосодержащих углей и нефти для производства электроэнергии, различные технологические процессы (переработка нефти, выплавка металлов из серосодержащих медных, свинцовых и цинковых руд). 11 БИЛЕТ Загрязняющие вещества – это вещества, которые оказывают отрицательное воздействие на окружающую среду либо непосредственно, либо после химических изменений в атмосфере, либо в сочетании с другими веществами и загрязняющими воздействиями. Загрязнение – изменение природной среды (атмосферы, воды) в результате наличия в ней примесей. При этом различают загрязнения: антропогенные – вызванные деятельностью человека и естественные – вызванные природными процессами. Источником загрязнений является хозяйственная деятельность человека: промышленность, сельское хозяйство, транспорт. Доля того или иного источника загрязнения может значительно колебаться в зависимости от региона. Эта проблема становится все более актуальной в связи с ростом народонаселения, развитием вредных ресурсоемких промышленных производств в различных регионах Украины. Подобная тенденция требует необходимости развития природоохранных мероприятий, позволяющих сохранить здоровую окружающую среду. 12 БИЛЕТ Преде́льно допусти́мая концентра́ция (ПДК) — утверждённый в законодательном порядке санитарно-гигиенический или рыбохозяйственный норматив. Под ПДК понимается такая максимальная концентрация химических элементов и их соединений в окружающей среде, которая при повседневном влиянии в течение длительного времени на организм человека не вызывает патологических изменений или заболеваний, устанавливаемых современными методами исследований, в любые сроки жизни настоящего и последующего поколений. На состоянии растений и животных могут отражаться концентрации, существенно меньше ПДК. Например, загрязнения воздуха сернистым газом до концентрации в 10 раз меньшей ПДК вызывает хроническое или кратковременное поражение листьев растений, замедление роста, снижение урожайности Что такое предел допустимой концентрации? Максимальное содержание загрязняющего вещества в компонентах окружающей среды, при постоянном контакте с которым в течение длительного времени не возникает негативных последствий в организме человека или другого рецептора. 13 БИЛЕТ Самыми опасными тяжелыми металлами являются: кадмий, медь, мышьяк, никель, ртуть, свинец, цинк, хром, кобальт. Они попадают в окружающую среду и наносят вред. Тяжелые металлы загрязняют все слои биосферы. В результате антропогенной нагрузки в атмосферу попадают выбросы дыма, пыли и аэрозоли, которые выпадают в виде кислотных дождей. Далее тяжелые металлы накапливаются в почве, а затем проникают в подземные воды. Почва является основной средой, в которую попадают тяжёлые металлы, в том числе из атмосферы и водной среды. Она служит источником вторичного загрязнения приземного воздуха и вод. Из почвы тяжёлые металлы усваиваются растениями, которые затем попадают в пищу. Основным источником поступления тяжелых металлов в почву является антропогенная деятельность (добыча и переработка полезных ископаемых, сжигание топлива, движение транспорта, деятельность сельского хозяйства). Тяжелые металлы накапливаются в почве, особенно в верхних гумусовых горизонтах, и медленно удаляются при выщелачивании, потреблении растениями, эрозии и дефляции – выдувании почв. При попадании тяжелых металлов в воду они наносят вред живым организмам. Основными загрязнителями выступают: Добыча и переработка нефтепродуктов; Горнодобывающие предприятия; Тепловые электростанции; Металлургические комбинаты; Гальванические и электротехнические предприятия; Заводы по производству пластмасс, красок, композитных материалов; Комбинаты по выпуску сельхозудобрений; Полигоны захоронения бытовых и промышленных отходов. Тяжелые металлы поступают в атмосферу Выбросами промышленных предприятий, а сбросы сточных вод создают предпосылки для поступления тяжелых металлов в почву, подземные воды и открытые водоемы. Дальность распространения и уровни загрязнения атмосферы зависят от мощности источника, условий выбросов и метеорологической обстановки. 14 БИЛЕТ В число негативных для почвы последствий загрязнения входят: Ухудшение роста растений; Снижение общей плодородности грунта; Гибель полезных растительных культур; Ухудшение качества воды; Уменьшение количества питательных веществ в земле и т.д. Выбросы промышленных загрязнений, энергетических систем, автотранспорта в атмосферу оказывает прямое воздействие на все живое. Губится природа, погибают растения и животные, происходит повышенная заболеваемость населения Тяжелые металлы, которые могут быть найдены в Вашей питьевой воде очень вредны для вашего здоровья. Их длительное воздействия на организм человека может привести к развитию рака, повреждению органов, нервной системы, а в крайних случаях, к смерти. Ртуть – провоцирует общее отравление организма, которое выражается ухудшением памяти, слуха, нарушением координации. При воздействии паров концентрируется в мозге. Накапливаясь в почках, нарушает работу этих органов. Свинец – воздействует на нервную систему, вызывая головные боли, ослабление внимания и головокружения. Особенно остро проявляется у детей, ведет к замедлению умственного развития. Негативно влияет на сердечно-сосудистую систему, работу ЖКТ. Медь – вызывает язвенную болезнь, гастрит, нарушения работы почек, печени, ЦНС, снижает иммунный ответ организма. Кадмий – приводит к заболеваниям костной системы, сопровождаемых ломкостью, искривлением и хрупкостью костей. Будучи канцерогеном, приводит к раку прямой кишки и легких. Кобальт – при чрезмерных концентрациях вызывает заболевание щитовидной железы, приводит к сердечной недостаточности и бронхиальной астме. Никель – чреват аллергическими реакциями, повышенной возбудимостью нервной системы. Цинк – снижает иммунитет, способен вызвать бесплодие, также является канцерогеном. 19 БИЛЕТ Атмосфера – воздушная оболочка земного шара, вращающаяся вместе с Землёй. Верхнюю границу атмосферы условно проводят на высотах 150-200 км. Нижняя граница – поверхность Земли. Атмосферный воздух представляет собой смесь газов. Большая часть его объёма в приземном слое воздуха приходится на азот (78%) и кислород (21%). Атмосфера Земли имеет толщину около 500 километров. Она разделена на пять основных слоев, а именно: тропосфера, стратосфера, мезосфера, термосфера и экзосфера. Атмосфера сокращается с каждым сегментом, пока постепенно не превращается в межпланетное пространство. Тропосфера – это первый слой атмосферы, ближайший к поверхности Земли. Он простирается на 7-20 километров над уровнем моря. В состав атмосферного воздуха, которым дышит каждый из нас, входят несколько газов, основными из которых являются: азот, кислород, водород, двуокись углерода (углекислый газ) и инертные газы Кроме того, в воздухе всегда находится некоторое кол-во водяных паров, кол-во которых всегда изменяется с переменой температуры: чем выше температура, тем содержание пара больше и наоборот. 20 БИЛЕТ НИЖНИЙ СЛОЙ АТМОСФЕРЫ До 80% всей массы атмосферы составляет тропосфера – нижний приземный слой атмосферы. Тропосфера в полярных поясах расположена на уровне до 8-10 км над земной поверхностью, в тропическом поясе – максимально до 16-18 км. Между Тропосферой и вышележащим слоем стратосферой находится тропопауза – переходный слой. В тропосфере температура снижается по мере увеличения высоты, аналогично с высотой уменьшается атмосферное давление. Средний градиент температуры в тропосфере составляет 0,6°С на 100 м. Температура на разных уровнях данной оболочки определяется особенностями поглощения солнечного излучения и эффективностью конвекции. Почти вся деятельность человека осуществляется в тропосфере. Большая доля водяного пара содержится в тропосфере, что обусловливает формирование почти всех облаков. Также в тропосфере сконцентрированы практически все аэрозоли (пыль, дым, т.д.), образующиеся на земной поверхности. 21 БИЛЕТ Химия нижних слоев атмосферы и ее загрязнение. Атмосферный воздух – это сложная смесь газов. На 99,9% он состоит из азота N2, кислорода O2 и благородных газов (аргона Ar и других). Содержание этих газов в воздухе практически постоянно. Кроме того, в состав воздуха входят диоксид углерода (от 0,02 до 0,04%) и водяной пар (его содержание местами достигает 3%). В воздухе могут находиться в следовых количествах также метан CH4, водород H2, аммиак NH3, сероводород H2S, оксиды азота NO и NO2, озон O3 и другие газы. Они образуются, например, при извержении вулканов, в результате биологических процессов, на промышленных предприятиях. Кроме того, в нижних слоях атмосферы есть большое количество взвешенных твердых и жидких частиц, образующих аэрозоли – пыль, дым, туман. Нередко деятельность человека становится причиной возникновения природных катастроф, в частности, лесных пожаров, которые также увеличивают содержание диоксида углерода в атмосфере. Они же приводят к истреблению огромного количества растений, которые усваивающих диоксид углерода в процессе фотосинтеза. Кроме того, человек уничтожил уже около 25% растительности суши в результате распашки земель, строительства городов и дорог, вырубки лесов. Опасность для окружающей среды и здоровья людей представляют и многие региональные экологические проблемы, связанные с загрязнением атмосферы. Отходы предприятий и транспорта существенно нарушают природные атмосферные процессы в индустриальных районах. Наибольшее количество диоксида серы образуется при сжигании каменного угля и нефти, в которых постоянно присутствуют серосодержащие соединения. Кислотные дожди поражают растительность, губят живые организмы водоемов и почвы, вызывают заболевания людей. Кислоты разрушают металлы 23 БИЛЕТ Химический состав нижних слоев воздуха: % об.: Азот – 78,09 Кислород – 20,94 Аргон – 0,93 Диоксид углерода – 0,033 Неон – 1,8·10-3 Гелий – 5,2·10-4 Ксенон – 8·10-6 Оксид азота- 2,5·10-4 Водород – 5·10-5 Метан – 5·10-4 Диоксид азота – 1,5·10-4 Озон – 2·10-6 Диоксид серы – 2·10-8 Оксид углерода – 1·10-5 Загрязнение атмосферы представляет собой совокупность экологических проблем, связанных с выбросом химических веществ и скоплением концентрации природных газов в воздушной среде. Привнесение чужеродных веществ в атмосферную оболочку изменяет естественное соотношение газов, что негативно отражается на жизни и развитии биосферы. Лесные пожарища, отходы промышленных предприятий и выхлопные газы автомобилей относят к главным источникам загрязнения. Фотохимический смог — это форма смога, характеризующая загрязнение атмосферы, при котором высокие концентрации оксидов азота и летучие органические соединения смешиваются в результате действия солнечного света, способствующего серии фотохимических реакций, которые приводят к образованию озона и других вторичных загрязнителей — фотооксидантов. Кислотный дождь-это дождь или любая другая форма осадков, которая является необычно кислой, а это означает, что она имеет повышенный уровень ионов водорода (низкий рН). Он может оказывать вредное воздействие на растения, водных животных и инфраструктуру. Кислотные дожди вызываются выбросами диоксида серы и оксида азота, которые вступают в реакцию с молекулами воды в атмосфере с образованием кислот. 25 БИЛЕТ Загрязняющее вещество – вещество или смесь веществ, количество и/или концентрация которых - превышают нормативы, установленные для химических и иных веществ, а также для микроорганизмов; - оказывают негативное воздействие на окружающую среду. Существует два типа источников загрязнения: естественные и антропогенные. Естественный источник – это вулканы, пыльные бури, выветривание, лесные пожары, процессы разложения растений и животных. Антропогенные в основном делят на три основных группы: промышленные, бытовые источники, транспорт. Все виды загрязнителей можно разделить по их природе на: - Физические (тепловое, шумовое, электромагнитно, световое, радиоактивное) - Химические (тяжелые металлы, пестициды, пластмассы и др. химические вещества) – тяжелые металлы, пестициды, нефть и нефтепродукты; - Биологические (биогенное, микробиологическое, генетическое) - Информационные (информационный шум, ложная информация, факторы беспокойства) По происхождению загрязняющие вещества делятся на: - загрязняющие вещества природного происхождения – попадающие в природную среду в результате естественных, обычно катастрофических процессов (пример – загрязнение прилегающих территорий пеплом при извержении вулкана) - загрязняющие вещества антропогенного происхождения. По характеру загрязняющие вещества делятся на: - первичные (поступившие в окружающую среду непосредственно из источников загрязнения) - вторичные, образующиеся из первичных в объектах окружающей среды в результате биогенных и абиогенных трансформаций. Кроме того, существуют классификации загрязнителей по их происхождению (сельскохозяйственные, промышленные, бытовые), по степени их опасности (классы опасности) и ряд других. Свойства основных загрязняющих веществ Атмосфера 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. тонн. Оксид углерода является соединением, активно реагирующим с составными частями атмосферы, и способствует повышению температуры на планете, и созданию парникового эффекта. Сернистый ангидрид. Выделяется в процессе сгорания серу содержащего топлива или переработки сернистых руд. Часть соединений серы выделяется при горении органических остатков в горнорудных отвалах. 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. |