курсовая исследование аварийной экотоксологической ситуации и меры по ее устранению. Исследование аварийной экотоксикологической ситуации и меры по ее устранению (диоксины и диоксиноподобные вещества)

• Название: Исследование аварийной экотоксикологической ситуации и меры по ее устранению (диоксины и диоксиноподобные вещества)
• Анкор: курсовая исследование аварийной экотоксологической ситуации и меры по ее устранению
• Дата: 13.06.2022
• Размер: 286.5 Kb.
• Имя файла: Kursovaya_Ekotoxikologia.doc
• Тип: Курсовая; #588277
• страница: 1 из 4

ФГБОУ ВО «КУРГАНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ИМЕНИ Т.С.МАЛЬЦЕВА»

Агрономический факультет

Кафедра экологии и защиты растений

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине ЭКОТОКСИКОЛОГИЯ

на тему: «Исследование аварийной экотоксикологической ситуации и меры по ее устранению (диоксины и диоксиноподобные вещества)»

Выполнил: студент 2 курса очного отделения, направления подготовки экология и природопользование Зарипов Максим Равильевич

Номер зачетной книжки 18004

Проверил Паластрова Ольга Анатольевна

Лесниково-2020г

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ 3

1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДИОКСИНА И ДИОКСИНОПОДОБНЫХ ВЕЩЕСТВ 5

2 Токсикологическая характеристикаДИОКСИНА И ДИОКСИНОПОДОБНЫХ ВЕЩЕСТВ 12

3 ПОДХОД К ОТБОРУ ПРОБ 18

4 АНАЛИТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТОКСИКАНТА В ОБРАЗЦАХ 38

5 ВЫБОР ВИДА ИНДИКАТОРА 44

6 ТОКСИКОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОЦЕНКИ ВОЗДЕЙСТВИЯ ПРИСУТСТВУЮЩЕЙ ДОЗЫ ТОКСИКАНТА НА КОМПОНЕНТЫ БИОТЫ 48

выводы 49

49

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 50

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 51

ВВЕДЕНИЕ

Диоксины  — это глобальные экотоксиканты, обладающие мощным мутагенным, иммунодепрессантным, канцерогенным, тератогенным и эмбриотоксическим действием. Они слабо расщепляются и накапливаются как в организме человека, так и в биосфере планеты, включая воздух, воду, пищу. Величина летальной дозы для этих веществ достигает 10⁻⁶ г на 1 кг живого веса, что существенно меньше аналогичной величины для некоторых боевых отравляющих веществ, например, для зомана, зарина и табуна (порядка 10⁻³ г/кг) [1].

В настоящее время в результате хозяйственной деятельности человека в биосфере циркулирует большое число различных чужеродных для человека и животных соединений, или ксенобиотиков, многие из которых имеют исключительно высокую токсичность. Из органических соединений - загрязнителей выделены "приоритетные", то есть те из них, которые представляют наибольшую опасность для человека сейчас и в будущем. Это прежде всего полихлорированные диоксины, дибензофураны и другие родственные хлорсодержащие органические соединения, в том числе и пестициды, применяемые для борьбы с вредителями сельского хозяйства. За высокую токсичность их относят к особому классу загрязняющих веществ - так называемым экотоксикантам.

Диоксины и близкие им по структуре хлорорганические соединения обладают широким спектром биологического действия на человека и животных. В малых дозах они вызывают мутагенный эффект, отличаются кумулятивной способностью, ингибирующим и индуцирующим действием по отношению к некоторым ферментам живого организма. Их опасность очень велика даже в сравнении с тысячами других токсичных примесей. Комплексный характер действия этой группы соединений на человека и живые организмы приводит к подавлению иммунитета, поражению внутренних органов и истощению организма. В природной среде эти суперэкотоксиканты достаточно устойчивы и могут длительное время находиться в ней практически без изменений. Для них по существу отсутствует предел токсичности, а понятие ПДК (предельной допустимой концентрации) теряет смысл. Организм человека подвержен действию диоксинов и родственных им веществ через воздух (аэрозоли) и воду, а также пищевые продукты.

В связи с опасностью для здоровья человека и угрозой распространения диоксинов в природной среде в промышленно развитых странах созданы национальные программы и налажено международное сотрудничество по обмену информацией. С 1980 года ежегодно проводятся международные конференции по полихлорированным диоксинам, дибензофуранам и родственным соединениям. Сейчас такая программа создана и в России, в том числе и в одной из республик Урало-Поволжского региона, Башкортостане, где она успешно выполняется под руководством профессора В.Н. Майстренко. Опасность общепланетарного отравления среды обитания диоксинами и родственными им соединениями осознана сейчас не только экологами, биологами и химиками, исследующими биосферу, но и правительствами разных стран. Эта проблема, включающая в себя многие аспекты охраны окружающей среды и ставшая междисциплинарной, является актуальной, и ее рассмотрение представляет интерес для широкой общественности [2].

1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДИОКСИНА И ДИОКСИНОПОДОБНЫХ ВЕЩЕСТВ

Диоксины - обобщенное название большой группы полихлордибензопарадиоксинов (ПХДЦ), полихлордибензодифуранов (ПХДФ) и полихлордибефенилов (ПХДФ).  Диоксины - это твердые бесцветные кристаллические вещества, химически инертные и термически стабильные (разлагаются при нагревании выше 750 С).  Диоксин - один из самых вездесущих техногенных ядов, наступающих на людей с широкого фронта современного производства.

В природной среде диоксины быстро поглощаются растениями, почвой и различными материалами, практически не изменяются под влиянием физических, химических и биологических факторов.

Период полураспада диоксинов в природе превышает 10 лет. Из почв диоксины выдуваются вместе с органическими веществами и вымываются дождевыми потоками, переносятся в низменности и акватории, создавая новые очаги загрязнения (места скопления дождевой воды, озера, донные отложения рек, каналов, прибрежные зоны морей и океанов).

История человечества знает множество случаев появления в биосфере больших количеств потенциально опасных веществ. Воздействие этих чужеродных соединений  на живые организмы иногда было причиной трагических последствий, примером которых может служить история с инсектицидом ДДТ. Еще большую известность приобрел диоксин.

История "знакомства" человечества с диоксинами восходит к 30-м годам, когда в Аннистоне, штат Алабама, местная химическая компания "Монсанто" впервые занялась производством полихлорбифенила (ПХБ), которое, как нам теперь известно, неминуемо продуцирует также диоксиноподобные вещества. И первое случайное открытие, что такие вещества создают серьезный риск для рабочих химической промышленности, было сделано в начале 1930-х годов, когда заболело большинство рабочих компании "Монсанто". Развитие широкомасштабного производства и применения полихлорфенолов привело к появлению массовых профессиональных заболеваний хлоракне (рецидивирующее воспаление сальных желез), хотя само это заболевание известно с 1899 г.

Впервые опасность диоксинов стала очевидной для широкой общественности недалеко от Сент-Луиса. Это произошло, когда местный делец смешал химические отходы, содержащие диоксины, с техническими маслами и разбрызгал эту смесь на ипподроме, что привело к гибели животных и заболеваниям детей. Именно тогда была продемонстрирована чудовищная опасность диоксинов для живых существ - впервые из-за химического загрязнения был закрыт и эвакуирован целый город, Таймз Бич. 26 мая 1971 года около 10 кубометров того, что считалось техническим маслом, было разбрызгано по грунту на находившемся неподалеку ипподроме, чтобы пыль не мешала скачкам. Потребовалось три года работы лабораторий штата и правительства США, чтобы установить причину всех этих заболеваний и смертей.

В начале 70-х годов достоянием научного сообщества стали первые результаты анализа промышленных аварий на хлорфенольных производствах США, Великобритании, Германии, Чехословакии и Нидерландов с однозначным указанием на их диоксиновую природу. Наконец, появились многочисленные публикации, характеризующие стандартные химические данные об этих веществах - о методах синтеза диоксинов.

Следует еще раз подчеркнуть, что все эти данные были опубликованы в 1968-1974 гг. В последующие годы поток сообщений по диоксиновой проблематике приобрел лавинообразный характер.

В России же диоксиновая проблема была под пологом секретности и лишь с конца 1989 г. Эта проблема стала выносится на всеобщее обсуждение, уже после массовых отравлений рабочих уфимского «Химпром»в 1967 году.

В настоящее время считается строго доказанным, что диоксины имеют исключительно техногенное происхождение, хотя и не являются целью ни одной из существующих технологий. Их появление в окружающей среде обусловлено развитием разнообразных технологий, главным образом в послевоенный период, и в основном связано с производством и использованием хлорорганических соединений и утилизацией их отходов.

Основные источники, способствующие  поступлению  диоксинов в живую и неживую природу, следующие:

1. Функционирование несовершенных, экологически небезопасных технологий производства продукции химической, целлюлозно-бумажной, металлургической и иной промышленности. Для всех них характерны диоксиносодержащие отходы и сточные воды в период регулярной деятельности, а также большие дополнительные выбросы диоксинов в случае аварийной обстановки.

2. Использование химической и иной продукции, содержащей примеси диоксинов (или их предшественников) и/или образующей их в процессе использования или же в случае аварий.

3. Несовершенство и небезопасность технологий уничтожения, захоронения или же утилизации бытового мусора, отходов химических и иных производств.

Особенно большие количества ПХДД и ПХДФ образуются при сжигании отходов, в состав которых входят, например, ПВХ или другие широко используемые полимеры, содержащие галогены [3].

Физические и химические свойства

Молярная масса 321,98; Температура плавления 320—325 °C (не разлагается при температурах до 750 °C); растворимость в воде около 0,001 %.

Аномально высокие токсичные свойства диоксинов связаны со строением этих соединений, с их специфическими химическими и физическими свойствами.

• 
  Практически не растворимы в воде.
  
• 
  До температуры 900 °C на диоксины не действует термическая обработка.
  
• 
  Период их полураспада в окружающей среде приблизительно 10лет.
  
• 
  Попадая в организм человека или животных, накапливаются в жировой ткани и очень медленно разлагаются и выводятся из организма
  
• 
  Нейтрализуется в лабораторных условиях методами дехлорирования, например, нафтолятом натрия [4].
  

Источник поступления в окружающую среду

Диоксины никогда не производились и не производятся промышленно, они в малых количествах синтезируются для научно-исследовательских целей. Но диоксины образуются в виде примесей при производстве многих химических веществ, в состав которых входит хлор. Пик выброса диоксинов пришелся на 60-70-е годы двадцатого столетия в результате расширения производства отбеленной бумаги, ПВХ, ПХБ и других веществ, для синтеза которых использовался хлор. Эксперты Международной программы химической безопасности (МПХБ) предложили следующую классификацию источников диоксинов:

1. 
   Промышленные процессы. ТХДД образуется в результате химического синтеза при каталитическом хлорировании нехлорированного диоксина, при димеризации солей 2,4,5- три-хлорфенола (2,4,5-Т), производстве последнего из 1,2,4,5-тетрахлорбензола. ПХДД и ПХДФ образуются в качестве побочных продуктов в процессе производства хлорированных фенолов (ди-, три-, тетра- и пентахлорфенола), при получении гербицидов на основе хлорированных дифениловых эфиров. Следует отметить, что появление в объектах окружающей среды ТХДД связано, главным образом, с синтезом 2,4,5-Т, применением продуктов, полученных из этого соединения, и процессами сжигания.
   
2. 
   Загрязнение промышленных продуктов. Наиболее значимы уровни загрязнения диоксинами (главным образом ТХДД) гербицидов на основе 2,4-ди- и 2,4,5-трихлорфеноксиуксусных кислот (2,4-Д и 2,4,5-Т), а также широко используемых в течение почти 50 лет хлорфенолов в качестве фунгицидов, инсектицидов, антисептиков и дезинфектантов, бактерицидного препарата гексахлорофена, гербицидов, синтезированных из хлордифениловых эфиров, гексахлорбензола, ПХБ. Максимальные уровни диоксинов в 2,4-дихлорфеноксиуксусной кислоте и пентахлорфенолятах могут достигать 2 и 85 мкг/кг соответственно.
   
3. 
   Источники сильного загрязнения окружающей среды. К ним относятся промышленные аварии, нарушения правил захоронения промышленных отходов, интенсивное использование химических веществ в военных целях.
   
   • 
     Другие источники диоксинов в окружающей среде. К ним относятся термическое разложение технических продуктов, сжигание осадков сточных вод, муниципальных, медицинских и опасных отходов (например, изделий из ПВХ).
     
   • 
     металлообрабатывающая и металлургическая промышленность (при электролизных методах получения никеля и магния из их хлоридов, литья стали и меди, переплавке лома железа, а также при производстве алюминия);
     
   • 
     регенерация проволочных материалов;
     
   • 
     выхлопные газы автомобилей, работающих на бензине, содержащем свинцовые присадки, сжигание автомобильных масел и бензина;
     
   • 
     целлюлозно-бумажная промышленность, использующая отбеливание бумаги хлором (диоксины найдены в пульпе, фильтратах, сточных водах, твердых отходах, готовой продукции);
     
   • 
     возгорание и поломка электрического оборудования, где в качестве трансформаторной жидкости используются ПХБ;
     
   • 
     пожары в жилых помещениях и производственных строениях, где используются материалы из ПВХ;
     
   • 
     лесные пожары (леса, обработанные хлорфенольными пестицидами, а также дикие леса, где в образовании диоксинов принимает участие неорганический хлор);
     
   • 
     цементные печи, в которых происходит попутное сжигание твердых отходов;
     
   • 
     сжигание твердого топлива – торфа, угля, древесины;
     
   • 
     работа домашних печей, использующих “техногенную” древесину, уголь, нефть, мазут;
     
   • 
     крематории.
     

Распространение диоксинов в окружающей среде

Обычно особое внимание привлекают локальные загрязнения среды диоксинами, однако эти суперэкотоксиканты действительно распространены повсеместно. Они присутствуют во всех составляющих биосферы – и в воде, и в воздухе, и в почве. Более того, они мигрируют между этими средами. Так, к примеру, – выброс в атмосферу загрязненных диоксинами газов от мусоросжигательного завода или “диоксинового облака” химического производства приводит к попаданию диоксинов с осадками в водоемы и на почву; испаряясь с поверхности водяного зеркала, или с почвенной пылью диоксины снова оказываются в воздухе; смываясь атмосферными осадками, диоксины из почвы попадают снова в водоемы, а из последних опять могут загрязнять почву и воздух. Все это образует некий “порочный круг”, разорвать который весьма сложно. При этом ведь часть загрязнителей попадает в растения и биоту, приводя к возникновению таких же порочных трофических цепей. Безусловно, говоря о циркуляции в среде диоксинов, необходимо учитывать, так называемые, трансграничные переносы. Именно это во многом определяет и глобальность диоксиновой проблемы. Даже соблюдая все правила по обеспечению диоксиновой безопасности, никакое государство не застраховано от поступления диоксинов с водными и воздушными массами с сопредельных или даже весьма отдаленных территорий.

Почвенные грунты являются основным депо диоксина в окружающей среде. Для почвы концентрации диоксинов составляют от 12 до 14500 нг ТЭ/кг (Германия) и до 46200 нг ТЭ/кг (Россия, Чапаевск). Однако следует иметь в виду, что миграция диоксинов в почве зависит от сопутствующих загрязнителей и бионосителей, влияющих не только на глубину проникновения токсиканта в почву, но и на его связывание с компонентами грунта [5].