Биология

Биология

Министерство Общего Профессионального Образования

Российской Федерации

КГТУ

Кафедра Биохимии

Контрольная работа № 1 вар. 11

По предмету Биология

Выполнил

студент группы

_________ Д____ О.А.

Проверил :

г. Краснодар

1999г.

350000

Содержание

1. Вступление 2

2. Дыхание живых организмов . 3

2.1. Что такое дыхание. 4

2.2. Дыхание клетки 5

2.3. Дыхание различных организмов 6

3. Значение дыхания и химизм процесса 8

3.1. Значение дыхания 9

3.2. Химизм процесса в клетке 10

3.2. Химизм процесса в клетке 10

4. Охрана воды воздуха и почв. 11

4.1. Что и от чего надо охранять 2

4.2. Источники загрязнений. 3

4.3. 4

4.4. Загрязнение природных вод 5

4.5. Загрязнение мирового океана 6

4.6. Загрязнение почвы. 7

4.7. Радиация . 8

5. Общие мероприятия по предотвращению загрязнений 20

5.1. . 21

5.2. .

6. Использование достижений биологических наук в практической

деятельности человека 3

6.1. Введение. 21

6.2. Биология разных направлений.

6. Заключение 4

7. Список литературы: 5

1.Вступление

Работая над этой к.р. я старался наиболее полно раскрыть темы моего

варианта, но при поиске и обработке найденной литературы выяснилось что –

невозможно достаточно полно изложить конкретный вопрос не изучая

сопутствующие темы . Поэтому если в процессе поиска литературы мне

попадались темы перекликающиеся с вопросами из других вариантов я

старался не оставлять их в стороне . В первой части описываются процессы

происходящие при дыхании живых организмов, значение дыхания и химизм этого

процесса т.е. в основном справочные данные. Вторая часть развернута более

глубоко т.к. проблема загрязнения окружающей среды практически во всех

странах мира стоит на первом месте. При выборе темы к.р. у меня было 2

варианта на выбор - первый и одиннадцатый поэтому в процессе работы над

литературой и написания черновиков я собирал данные по обоим вариантам .

На первый вопрос первого варианта набралось достаточно много материала, я

включил его третьей частью моего реферата .

2. Дыхание живых организмов .

Первоначально люди называли дыханием просто вдыхание и выдыхание воздуха.

Долгое время считали даже, что человек никак не изменяет состав воздуха при

дыхании, и вообще вдыхает воздух, только чтобы охладить «перегретые»

лёгкие. Чтобы опровергнуть эту точку зрения, английский натуралист Роберт

Гук провёл любопытный опыт : предлагал членам Королевского общества дышать

воздухом из герметичного пакета, снова и снова вдыхая использованный

воздух. Несмотря на свою убеждённость в исключительно «охлаждающей» роли

дыхания, почтенные академики вскоре прекращали опыт, жалуясь на «недостаток

воздуха».

Позднее стало известно, что для дыхания живым организмам необходим

содержащийся в воздухе кислород. Для чего нужна непрерывная подача

кислорода? Чтобы в организме шли процессы «медленного горения» (или,

точнее, окисления) и выделялась энергия, необходимая для жизни.

Дыхание происходит в клетках. Поэтому самый простой тип дыхания —

клеточный. Его мы встречаем у простейших водных организмов, например, у

инфузории туфельки и амёбы. Растворённый в воде кислород они впитывают

прямо из воды, и туда же выводится углекислый газ. Очень сходно, «напрямую»

осуществляется дыхание и у некоторых многоклеточных, например, у

кишечнополостных (медуз, гидры, полипов) и плоских червей.

У более сложных форм клетки, находящиеся далеко от воды, начинают

«задыхаться». Появляется непрямое дыхание — дыхание через особые органы.

Такие органы должны всегда оставаться влажными, чтобы впитывать кислород: у

разных животных это жабры, лёгкие, трахеи.

Водные и наземные животные столкнулись с различными проблемами при

дыхании. В воздухе кислорода довольно много — 21%. Зато необходимо

постоянно поддерживать влажной дыхательную поверхность.

В воде дыхательная поверхность пересохнуть не может, зато растворённого

кислорода здесь содержится примерно в 40 раз меньше, чем в воздухе.

Поэтому, чтобы не погибнуть от удушья, например, живущие на дне морские

черви должны непрерывно волнообразно покачиваться. Тогда их тела постоянно

омывает свежая вода. У акул жабры извлекают из воды в полтора раза меньше

кислорода, чем у костных рыб, и потому они тоже должны, чтобы не

задохнуться, постоянно быть в движении.

У сухопутных животных, избравших для себя кожный тип дыхания (например, у

безлёгочных саламандр, в значительной степени — у других земноводных и у

дождевых червей), кожа, постоянно выделяет слизь и влагу. «Иногда, когда

дождевой червь пытается переползти через каменистый участок или

асфальтированную дорожку в сухую солнечную погоду, — пишут биологи

К. Вилли и В. Детье, — его органы, выделяющие слизь, оказываются не в

состоянии восполнить потерю влаги в результате испарения; кожа становится

сухой, червь задыхается и погибает».

Кстати, и человек дышит не только лёгкими, но и кожей, хотя кожное

дыхание незначительно (1—2% общего объёма дыхания). У некоторых

млекопитающих, например, лошади, кожное дыхание имеет большее значение и

его доля может возрастать до 8%. Хотя перейти полностью на кожный тип

дыхания, как это могут делать земноводные, звери, конечно, неспособны. У

насекомых тело покрыто хитиновым панцирем, и кожное дыхание для них

невозможно. Дышат они совершенно особым способом — трахейным. Трахеи

насекомых это сеть тончайших разветвленных трубочек, пронизывающих всё их

тело. Почти в каждом сегменте тела у насекомых есть пара дыхалец —

отверстий, ведущих в систему трахей. Крупные насекомые, двигая мускулами

брюшка активно вентилируют свои трахеи. Всё-таки трахейный тип дыхания —

не самый совершенный, и чем больше насекомое, тем труднее воздуху поступать

в глубину его тела. Это одна из причин, почему размеры насекомых имеют

жестко заданный «потолок». Большинство водных животных избрали жаберный тип

дыхания. Жабры — это особые разветвленные выросты тела — наружные (как,

скажем, у аксолотлей) или внутренние (как у костных рыб или многих

ракообразных). Чтобы не задохнуться, таким животным приходится постоянно

омывать их свежей водой. Рыбы делают это так: набирают воду в рот, а затем,

закрыв рот, выталкивают её через жаберные щели. Жабры густо пронизаны

кровеносными сосудами: кровь разносит кислород по всему телу.

Между прочим, человек тоже может дышать не только воздухом, но и жидкостью.

В опытах млекопитающие без вреда для себя часами дышали жидким

перфторуглеродом. Годится для дыхания и вода — было бы в ней достаточно

кислорода . Следует отметить, что жабры рыб оказываются совершенно негодным

органом дыхания на суше: они быстро слипаются и их общая площадь

уменьшается настолько, что рыбе, несмотря на избыток кислорода в атмосфере,

начинает его не хватать.

Наземные позвоночные пользуются лёгочным типом дыхания. Они весьма

оригинально решили уже упомянутую проблему поддержания дыхательной

поверхности влажной. Просто разместили её внутри своего тела! В ряду от

двоякодышащих рыб и земноводных вплоть до млекопитающих внутренняя

поверхность лёгких непрерывно растет. Первоначальный простой «мешок»

дробится на тысячи обособленных мешочков (альвеол). В результате у человека

общая внутренняя поверхность лёгких возрастает до 100 кв. м.

Особого упоминания заслуживает дыхательная система птиц. Не удивительно ли,

что, часто взмахивая крыльями в полёте, птица не проявляет никаких

признаков «одышки», не задыхается? Оказывается, в её теле помимо лёгких

есть ещё особые воздушные мешки. Они не только облегчают общий вес птицы. В

момент выдоха воздух из этих мешков поступает в лёгкие. Таким образом птицы

дышат и на вдохе, и на выдохе.

3. Значение дыхания и химизм процесса

4. Что и от чего надо охранять .

На всех стадиях своего развития человек был тесно связан с окружающей его

природой. Но с тех пор как появилось высокоиндустриальное общество,

опасное вмешательство человека в природу резко усилилось, расширился

объём этого вмешательства, оно стало выражать разнообразные проявления

и сейчас грозит стать глобальной опасностью для человечества. Расход

невосполнимых видов сырья повышается, все больше пахотных земель выбывает

из экономики, так на них строятся города и заводы. Человеку приходится все

больше вмешиваться в хозяйство биосферы - той части нашей планеты, в

которой существует жизнь. Биосфера Земли в настоящее время подвергается

нарастающему антропогенному воздействию. При этом можно выделить несколько

наиболее существенных процессов, любой из которых не улучшает

экологическую ситуацию на планете. Наиболее масштабным и значительным

является химическое загрязнение среды несвойственными ей веществами

химической природы. Среди них - аэрозольные и газообразные загрязнители

промышленно-бытового происхождения. Прогрессирует и накопление углекислого

газа в атмосфере. Дальнейшее развитие этого процесса будет усиливать

нежелательную тенденцию в сторону повышения среднегодовой температуры на

планете. Все загрязняющие атмосферный воздух вещества в большей или меньшей

степени оказывают отрицательное влияние на здоровье человека.

Вызывает тревогу у экологов и продолжающееся загрязнение Мирового

океана нефтью и нефтепродуктами, достигшее уже 1/5 его общей поверхности.

Нефтяное загрязнение таких размеров может вызвать существенные нарушения

газо- и водообмена между гидросферой и атмосферой. Не вызывает сомнений

и значение химического загрязнения почвы пестицидами и ее повышенная

кислотность, ведущая к распаду экосистемы. В целом все рассмотренные

факторы, которым можно приписать загрязняющий эффект, оказывают заметное

влияние на процессы, происходящие в биосфере.

1. Источники загрязнений.

Сейчас есть колосальное количество источников загрязнений окружающей

среды. Рассмотрим некоторые из них :

1) Промышленность – загрязнение атмосферы и сточных вод .

Это - теплоэлектростанции, которые вместе с дымом выбрасывают в воздух

сернистый и углекислый газ; металлургические предприятия, особенно цветной

металлургии, которые выбрасывают в воздух оксилы 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 окисля-

ется 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 вещест вами и компонентами атмосферы, образуются другие

вторичные признаки. Основным источником пирогенного загрязнения на пла-

нете являются тепловые электростанции, металлургические и химические

предприятия, котельные установки, потребляющие более 170% ежегодно

добываемого твердого и жидкого топлива. Основными вредными примесями

пирогенного происхождения являются следующие:

_ а) Оксид углерода . 0. 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 эффек-

та.

_ 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 процентов 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 влаж-

ности 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 ан-

гидрида.

_ г) Сероводород и сероуглерод. Поступают в атмосферу раздельно или

вместе в 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 11 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.

2) Транспорт – загрязнение атмосферы .

Это автомобили, работающие на бензине (около 60 %), затем самолеты

(примерно 5 % ), автомобили с дизельными двигателями (около 10 %),

тракторы и другие сельскохозяйственные машины (около 10 % ),

железнодорожный и водный транспорт (примерно 5 %). К основным загрязняющим

атмосферу веществам, которые выбрасывают подвижные источники (общее число

таких веществ превышает 40), относятся оксид углерода , углеводороды и

оксиды азота . Оксид углерода и оксиды азота поступают в атмосферу только

с выхлопными газами, тогда как не полностью сгоревшие углеводороды

поступают как вместе с выхлопными газами (что составляет примерно 60 % от

общей массы выбрасываемых углеводородов), так и из картера (около 20 %),

топливного бака (около 10 %) и карбюратора (примерно 10 %); твердые примеси

поступают в основном с выхлопными газами (90 %) и из картера (10 %).

Наибольшее количество загрязняющих веществ выбрасывается при разгоне

автомобиля, собенно при быстром, а также при движении с малой скоростью (из

диапазона наиболее экономичных). Относительная доля (от общей массы

выбросов) углеводородов и оксида углерода наиболее высока при торможении и

на холостом ходу, доля оксидов азота - при разгоне. Из этих данных следует,

что автомобили особенно сильно загрязняют воздушную среду при частых

остановках и при движении с малой скоростью.

Создаваемые в городах системы движения в режиме "зеленой волны",

существенно сокращающие число остановок транспорта на перекрестках,

призваны сократить загрязнение атмосферного воздуха в городах. Большое

влияние на качество и количество выбросов примесей оказывает режим работы

двигателя, в частности соотношение между массами топлива и воздуха, момент

зажигания, качество топлива, отношение поверхности камеры сгорания к ее

объему и др. При увеличении отношения массы воздуха и топлива, поступающих

в камеру сгорания, сокращаются выбросы оксида углерода и углеводородов, но

возрастает выброс оксидов азота

Несмотря на то что дизельные двигатели более экономичны, таких

веществ, как СО, HnCm, NОx, выбрасывают не более, чем бензиновые, они

существенно больше выбрасывают дыма (преимущественно несгоревшего

углерода), который к тому же обладает неприятным запахом создаваемым

некоторыми несгоревшими углеводородами). В сочетании же с создаваемым

шумом дизельные двигатели не только сильнее загрязняют среду, но и

воздействуют на здоровье человека гораздо в большей степени, чем

бензиновые.

Самолеты также вносят определенный вклад в загрязнение окружающей среды. К

тому же турбореактивные двигатели (так же как дизельные) при посадке и

взлете выбрасывают хорошо заметный на глаз шлейф дыма. Значительное

количество примесей в аэропорту выбрасывают и наземные передвижные

средства, подъезжающие и отъезжающие автомобили.

Согласно полученным оценкам, в среднем около 42 % общего расхода

топлива тратится на выруливание самолета к взлетно-посадочной полосе

(ВПП) перед взлетом и на заруливание с ВПП после посадки (по времени в

среднем около 22 мин). При этом доля несгоревшего и выброшенного в

атмосферу топлива при рулении намного больше, чем в полете. Помимо

улучшения работы двигателей (распыление топлива, обогащение смеси в зоне

горения, использование присадок к топливу, впрыск воды и др.),

существенного уменьшения выбросов можно добиться путем сокращения

времени работы двигателей на земле и числа работающих двигателей при

рулении (только за счет последнего достигается снижение выбросов в 3 - 8

раз).

В последние 10 - 15 лет большое внимание уделяется исследованию тех

эффектов, которые могут возникнуть в связи с полетами сверхзвуковых

самолетов и космических кораблей. Эти полеты сопровождаются

загрязнением стратосферы оксидами азота и серной кислотой (сверхзвуковые

самолеты), а также частицами оксида алюминия (транспортные космические

корабли). Поскольку эти загрязняющие вещества разрушают озон, то

первоначально создалось мнение (подкрепленное соответствующими модельными

расчетами), что планируемый рост числа полетов сверхзвуковых самолетов и

транспортных космических кораблей приведет к существенному уменьшению

содержания озона со всеми последующими губительными воздействиями

ультрафиолетовой радиации на биосферу Земли. Однако более глубокий подход

к этой проблеме позволил сделать заключение о слабом влиянии выбросы

сверхзвуковых самолетов на состояние стратосферы. Так, при современном

числе сверхзвуковых самолетов и выбросе загрязняющих веществ на высоте

около 16 км относительное уменьшение содержания О3 может составить примерно

0.60 ; если их число возрастет до 200 и высота полета будет близка к 20 км,

то относительное уменьшение содержания О3 может подняться до 17%.

Глобальная приземная температура воздуха за счет парникового эффекта,

создаваемого выбросами сверхзвуковыми самолетами может повысится не более

чем на 0,1(C/

3) Вещества используемые в быту - загрязнение атмосферы и сточных вод

Более сильное воздействие на озонный слой и глобальную температуру

воздуха могут оказать хлорфторметаны (ХФМ0 фреон-11 и фреон-12 ( газы,

образующиеся в частности, при испарении аэрозольных препаратов, которые

используются (преимущественно женщинами) для крашения волос. Поскольку ХФМ

очень инертны, то они распространяются и долго живут не только в

тропосфере, но и в стратосфере. Обладая довольно сильными полосами

поглощения в окне прозрачности атмосферы (8-12 мкм), фреоны усиливают

парниковый эффект. Наметившееся в последние десятилетия темпы роста

производства фреонов могут привести к увеличению содержания фреона-11 и

фреона-12 в 2030 г. до 0,8 и 2,3 млрд (при современных значениях 0,1 и 0,2

млрд). Под влиянием такого количества фреонов общее содержание озона в

атмосфере уменьшится на 18%, а в нижней стратосфере даже на 40; глобальная

приземная температура возрастет на 0,12-0,21(С.

В заключение можно отметить, что все эти антропогенные эффекты

перекрываются в глобальном масштабе естественными факторами, например,

загрязнением атмосферы вулканическими извержениями.

2. Химическое загрязнение атмосферы.

Свой реферат я начну с обзора тех факторов, которые приводят к

ухудшению состояния одной из важнейших составляющих биосферы -

атмосферы. Человек загрязняет атмосферу уже тысячелетиями, однако

последствия употребления огня, которым он пользовался весь этот период,

были незначительны. Приходилось мириться с тем, что дым мешал дыханию и

что сажа ложилась черным покровом на потолке и стенах жилища. Получаемое

тепло было для человека важнее, чем чистый воздух и незаконченные стены

пещеры. Это начальное загрязнение воздуха не представляло проблемы, ибо

люди обитали тогда небольшими группами, занимая непомерно обширную

нетронутую природную среду. И даже значительное сосредоточение людей на

сравнительно небольшой территории, как это было в классической древности,

не сопровождалось еще серьезными последствиями.

Так было вплоть до начала девятнадцатого века. 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.

2.1. Основные загрязняющие вещества.

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 загрязнения - 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.

2.2. 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:

ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ПРОЦЕСС.

ВЫБРОС ПЫЛИ, МЛН. Т/ГОД

1. Сжигание каменного угля 93,600

2. Выплавка чугуна 20,210

3. Выплавка меди (без очистки) 6,230

4. Выплавка цинка 0,180

5. Выплавка олова (без очистки) 0,004

6. Выплавка свинца 0,130

7. Производство цемента 53,370

Основными источниками искусственных аэрозольных загрязнения 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

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.

2.3. 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 олефинами. В атмосфере концентрируются

различные перекиси, которые в сумме и образуют характерные для

фотохимического тумана оксиданты. 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.

2.4. 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, поверхностно-активные вещества, пестициды).

3.1. 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 3.1.

Кроме перечисленных в таблице веществ, к опасным источникам инфекции

водной среды можно отнести неорганические кислоты и основания,

обуславливающие широкий диапазон 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.

Таблица 3.1.

|Вещество |Планктон |Ракообразные |Моллюски |Рыбы |

| 1. Медь |+++ |+++ |+++ |+++ |

| 2. Цинк |+ |++ |++ |++ |

| 3. Свинец |- |+ |+ |+++ |

| 4. Ртуть |++++ |+++ |+++ |+++ |

| 5. Кадмий |- |++ |++ |++++ |

| 6. Хлор |- |+++ |++ |+++ |

| 7. Роданид |- |++ |+ |++++ |

| 8. Цианид |- |+++ |++ |++++ |

| 9. Фтор |- |- |+ |++ |

|10. Сульфид |- |++ |+ |+++ |

Степень токсичности (примечание):

- - отсутствует

+ - очень слабая

++ - слабая

+++ - сильная

++++ - очень сильная

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.

3.2. 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 полному загрязнению воды в реке. Наличие суспензий затрудняют также

проникновение света на глубину, 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:

Загрязняющие вещества Количество в мировом стоке, млн. т/год

1. Нефтепродукты 26, 563

2. Фенолы 0,460

3. Отходы производств синтетических волокон 5,500

4. Растительные органические остатки 0,170

5. Всего 33, 273

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 опуститься ниже уровня,

необходимого для жизни морских и пресноводных организмов.

4. Проблема загрязнения Мирового океана (на примере ряда органических

соединений).

4.1. Нефть и нефтепродукты.

Нефть представляет собой вязкую маслянистую жидкость, имеющую

темно-коричневый цвет и обладающую слабой флуорисценцией. Нефть состоит

преимущественно из насыщенных алифвтических 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 бициклические 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.

Нефть и нефтепродукты являются наиболее распространенными

загрязняющими веществами в Мировом океане. К началу 80-ых годов в океан

ежегодно поступало около 6 млн. т. нефти, что составляло 0,23% мировой

добычи.

Наибольшие потери нефти связаны с ее транспортировкой из районов

добычи. Аварийные ситуации, слив за борт танкерами промывочных и

балластных вод, - все это обуславливает присутствие постоянных полей

загрязнения на трассах морских путей. В период за 1962-79 годы в

результате аварий в морскую среду поступило около 2 млн. т. нефти. За

последние 30 лет, начиная с 1964 года, пробурено около 2000 скважин

в Мировом океане, из них только в Северном море 1000 и 350 промышленных

скважин оборудовано. Из-за незначительных утечек ежегодно теряется 0,1

млн. т. нефти. Большие массы нефти поступают в моря по рекам, с бытовыми

и ливневыми стоками.

Объем загрязнения из этого источника составляет 2,0 млн. т./год. Со

стоками промышленности ежегодно попадает 0,5 млн. т. нефти. Попадая в

морскую среду, нефть сначала растекается в виде пленки, образуя слои

различной мощности. По цвету пленки можно определить ее толщину:

Внешний вид Толщина, мкм Количество нефти, л/ кв. км

1. Едва заметна 0,038 44

2. Серебристый отблеск 0,076 88

3. Следы окраски 0,152 176

4. Ярко окрашенные разводы 0,305 352

5. Тускло окрашенные 1,016 1170

6. Темно окрашенные 2,032 2310

Нефтяная пленка изменяет состав спектра и интенсивность

проникновения в воду света. Пропускание света тонкими пленками сырой нефти

составляет 1-10% (280 нм), 60-70% (400нм).

Пленка толщиной 30-40 мкм полностью поглощает инфракрасное излучение.

Смешиваясь с водой, нефть образует эмульсию двух типов: прямую -

"нефть в воде"- и обратную - "вода в нефти". Прямые эмульсии,

составленные капельками нефти диаметром до 0,5 мкм, менее устойчивы и

характерны для нефти, содержащей поверхностно-активные вещества. При

удалении летучих фракций, нефть образует вязкие обратные эмульсии, которые

могут сохраняться на поверхности, переноситься течением, выбрасываться на

берег и оседать на дно.

4.2. Пестициды.

Пестициды составляют группу искусственно созданных веществ,

используемых для борьбы с вредителями и болезнями растений. Пестициды

делятся на следующие группы: инсектициды - для борьбы с вредными

насекомыми, фунгициды и бактерициды - для борьбы с бактериальными

болезнями растений, гербициды - против сорных растений.

Установлено, что пестициды уничтожая вредителей, наносят вред многим

полезным организмам и подрывают здоровье биоценозов. В сельском хозяйстве

давно уже стоит проблема перехода от химических (загрязняющих среду) к

биологическим (экологически чистым) методам борьбы с вредителями. В

настоящее время более 5 млн. т. пестицидов поступает на мировой рынок.

Около 1,5 млн. т. этих веществ уже вошло в состав наземных и морских

экосистем золовым и водным путем.

Промышленное производство пестицидов сопровождается появлением

большого количества побочных продуктов, загрязняющих сточные воды. В

водной среде чаще других встречаются представители инсектицидов,

фунгецидов и гербицидов. Синтезированные инсектициды делятся на три

основных группы: хлороорганические, фосфорооргани-ческие и карбонаты.

Хлороорганические инсектициды получаются путем хлороирования

ароматических и жидких гетероциклических углеводородов. К ним относятся ДДТ

и его производные, в молекулах которых устойчивость алифатических и

ароматических групп в совместном присутствии возрастает, всевозможные

хлорированные производные хлородиена (элдрин). Эти вещества имеют период

полураспада до нескольких десятков лет и очень устойчивы к

биодеградации. В водной среде часто встречаются полихлорбифенилы -

производные ДДТ без алифатической части, насчитывающие 210 гомологов и

изомеров. За последние 40 лет использовано более 1,2 млн. т.

полихлорбифенилов в производстве пластмасс, красителей, трансформаторов,

конденсаторов.

Полихлорбифенилы (ПХБ) попадают в окружающую среду

в результате сбросов промышленных сточных вод и сжигания твердых

отходах на свалках. Последний источник поставляет ПБХ в атмосферу, откуда

они с атмосферными осадками выпадают во всех районах Земного шара. Так

в пробах снега, взятых в Антарктиде, содержание ПБХ составило 0,03 - 1,2

кг./л.

4.3. 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, карбоксиметил-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 анионактивные вещества. На их долю приходится более 50% всех

производимых в мире СПАВ.

Присутствие СПАВ в сточных водах промышленности 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.

4.4. Соединения с канцерогенными свойствами.

Канцерогенные вещества - это химически однородные соединения,

проявляющие трансформирующую активность и способность вызывать

канцерогенные, тератогенные (нарушение процессов эмбрионального

развития) или мутагенные изменения в организмах. В зависимости от условий

воздействия они могут приводить к ингибированию роста, ускорению старения,

нарушению индивидуального развития и изменению генофонда организмов.

К веществам, обладающим канцерогенными свойствами, относятся

хлорированные алифатические углеводороды, винилхлорид,

и особенно, полициклические ароматические углеводороды (ПАУ).

Максимальное количество ПАУ в современных данных осадках Мирового океана

(более 100 мкг/км массы сухого вещества) обнаружено в тентонически

активных зонах, подверженным глубинному термическому воздействию.

Основные антропогенные источники ПАУ в окружающей среде - это пиролиз

органических веществ при сжигании различных материалов, древесины и

топлива.

4.5. Тяжелые металлы.

Тяжелые металлы (ртуть, свинец, кадмий, цинк, медь, мышьяк)

относятся к числу распространенных и весьма токсичных загрязняющих

веществ. Они широко применяются в различных промышленных производствах,

поэтому, несмотря на очистные мероприятия, содержание соединения тяжелых

металлов в промышленных сточных водах довольно высокое. Большие массы

этих соединений поступают в океан через атмосферу. Для морских биоценозов

наиболее опасны: ртуть, свинец и кадмий. Ртуть переносится в океан с

материковым стоком и через атмосферу.

При выветривании осадочных и изверченных пород ежегодно выделяется

3,5 тыс. т. ртути. В составе атмосферной пыли содержится около 12 тыс. т.

ртути, причем значительная часть - антропогенного происхождения. Около

половины годового промышленного производства этого металла (910 тыс.

т./год) различными путями попадает в океан. В районах, загрязняемых

промышленными водами, концентрация ртути в растворе и взвесях сильно

повышается. При этом некоторые бактерии переводят хлориды в

высокотоксичную метил ртуть.

Заражение морепродуктов неоднократно приводило к ртутному

отравлению прибрежного населения. К 1977 году насчитывалось 2800 жертв

болезни Миномата, причиной которой послужили отходы предприятий по

производству хлорвинила и ацетальдегида, на которых в качестве

катализатора использовалась хлористая ртуть. Недостаточно очищенные

сточные воды предприятий поступали в залив Миномата.

Свинец - типичный рассеянный элемент, содержащийся во всех

компонентах окружающей среды: в горных породах, почве, природных водах,

атмосфере, живых организмах. Наконец, свиней активно рассеивается в

окружающую среду в процессе хозяйственной деятельности человека.

Это выбросы с промышленными и бытовыми стоками, с дымом и

пылью промышленных предприятий, с выхлопными газами двигателей

внутреннего сгорания. Миграционный поток свинца с континента в океан идет

не только с речными стоками, но и через атмосферу. С континентальной

пылью океан получает (20-30) т. свинца в год.

4.6. Сброс отходов в море с целю захоронения (дампинг).

Многие страны, имеющие выход к морю, производят морское

захоронение различных материалов и веществ, в частности грунта, вынутого

при дноуглубительных работах, бурового шлака, отходов промышленности,

строительного мусора, твердых отходов, взрывчатых и химических веществ,

радиоактивных отходов. Объем захоронений составил около 10% от всей массы

загрязняющих веществ, поступающих в Мировой океан.

Основанием для дампинга в море служит возможность морской среды к

переработке большого количества органических и неорганических веществ без

особого ущерба воды. Однако эта способность не беспредельна.

Поэтому дампинг рассматривается как вынужденная мера, временная дань

общества несовершенству технологии. В шлаках промышленного производства

присутствуют разнообразные органические вещества и соединения тяжелых

металлов. Бытовой мусор в среднем содержит (на массу сухого вещества) 32-

40% органических веществ; 0,56% азота; 0,44% фосфора; 0,155% цинка;

0,085% свинца; 0,001% ртути; 0,001% кадмия.

Во время сброса и прохождения материала сквозь столб воды, часть

загрязняющих веществ переходит в раствор, изменяя качество воды, другая

сорбируется частицами взвеси и переходит в донные отложения.

Одновременно повышается мутность воды. Наличие органических веществ

часто приводит к быстрому расходованию кислорода в воде и не редко к его

полному исчезновению, растворению взвесей, накоплению металлов в

растворенной форме, появлению сероводорода.

Присутствие большого количества органических веществ создает в

грунтах устойчивую восстановительную среду, в которой возникает особый тип

иловых вод, содержащих сероводород, аммиак, ионы металлов. Воздействию

сбрасываемых материалов в разной степени подвергаются организмы бентоса и

др.

В случае образования поверхностных пленок, содержащих нефтяные

углеводороды и СПАВ, нарушается газообмен на границе воздух - вода.

Загрязняющие вещества, поступающие в раствор, могут аккумулироваться в

тканях и органах гидробиантов и оказывать токсическое воздействие на

них.

Сброс материалов дампинга на дно и длительная повышенная мутность

приданной воды приводит к гибели от удушья малоподвижные формы бентоса. У

выживших рыб, моллюсков и ракообразных сокращается скорость роста за

счет ухудшения условий питания и дыхания. Нередко изменяется видовой состав

данного сообщества.

При организации системы контроля над сбросами отходов в море решающее

значение имеет определение районов дампинга, определение динамики

загрязнения морской воды и донных отложений. Для выявления возможных

объемов сброса в море необходимо проводить расчеты всех загрязняющих

веществ в составе материального сброса.

4.7. Тепловое загрязнение.

Тепловое загрязнение поверхности водоемов и прибрежных морских

акваторий возникает в результате сброса нагретых сточных вод

электростанциями и некоторыми промышленными производствами. Сброс

нагретых вод во многих случаях обуславливает повышение температуры воды в

водоемах на 6-8 градусов Цельсия. Площадь пятен нагретых вод в

прибрежных районах может достигать 30 кв. км.

Более устойчивая температурная стратификация препятствует водообмену

поверхностным и донным слоям. Растворимость кислорода уменьшается, а

потребление его возрастает, поскольку с ростом температуры усиливается

активность аэробных бактерий, разлагающих органическое вещество.

Усиливается видовое разнообразие фитопланктона и всей флоры водорослей.

На основании обобщения материала можно сделать вывод, что эффекты

антропогенного воздействия на водную среду проявляются на индивидуальном и

популяционно-биоценотическом уровнях, и длительное действие загрязняющих

веществ приводит к упрощению экосистемы.

5. Загрязнение почвы.

Почвенный покров Земли представляет собой важнейший компонент

биосферы Земли. Именно почвенная оболочка определяет многие процессы,

происходящие в биосфере.

Важнейшее значение почв состоит в аккумулировании органического

вещества, различных химических элементов, а также энергии. Почвенный

покров выполняет функции биологического поглотителя, разрушителя и

нейтрализатора загрязнения различного рода. Если это звено биосферы будет

разрушено, то сложившееся функционирование биосферы необратимо нарушится.

Именно поэтому чрезвычайно важно изучение глобального биохимического

значения почвенного покрова, его современного состояния и изменения

под влиянием антропогенной деятельности. Одним из видов антропогенного

воздействия является загрязнение пестицидами.

5.1. Пестициды как загрязняющий фактор.

Открытие пестицидов - химических средств защиты растений и животных

от различных вредителей и болезней - одно из важнейших достижений

современной науки. Сегодня в мире на 1 га. наносится 300 кг. химических

средств. Однако в результате длительного применения пестицидов в сельском

хозяйстве медицине (борьба с переносчиками болезней) почти повсеместно

отличается снижение из эффективности вследствие развития резистентных рас

вредителей и распространению "новых" вредных организмов, естественные враги

и конкуренты которых были уничтожены пестицидами.

В то же время действие пестицидов стало проявляться в глобальных

масштабах. Из громадного количества насекомых вредными являются лишь

0,3% или 5 тыс. видов. У 250-ти видов обнаружена резистентность к

пестицидам. Это усугубляется явлением перекрёстной резистенции,

заключающейся в том, что повышенная устойчивость к действию одного

препарата сопровождается устойчивостью к соединениям других классов.

С общебиологических позиций резистентность можно рассматривать как

смену популяций в результате перехода от чувствительного штамма к

устойчивому штамму того же вида вследствие отбора, вызванного

пестицидами. Это явление связано с генетическими, физиологическими и

биохимическими перестройками организмов. Неумеренное применение

пестицидов (гербицидов, инсектицидов, дефолиантов) негативно влияет на

качество почвы. В связи с этим усиленно изучается судьба пестицидов в

почвах и возможности и возможности их обезвреживать химическими и

биологическими способами.

Очень важно создавать и применять только препараты с небольшой

продолжительностью жизни, измеряемой неделями или месяцами. В этом

направлении уже были достигнуты определенные успехи и внедряются препараты

с большой скоростью деструкции, однако проблема в целом ещё не решена.

5.2. Кислые атмосферные выпады на сушу (кислотные дожди).

Одна из острейших глобальных проблем современности и обозримого

будущего - это проблема возрастающей кислотности атмосферных осадков и

почвенного покрова. Районы кислых почв не знают засух, но их естественное

плодородие понижено и неустойчиво; они быстро истощаются и урожаи на них

низкие.

Кислотные дожди вызывают не только подкисление поверхностных вод и

верхних горизонтов почв. Кислотность с нисходящими потоками воды

распространяется на весь почвенный профиль и вызывает значительное

подкисление грунтовых вод. Кислотные дожди возникают в результате

хозяйственной деятельности человека, сопровождающейся эмиссией колоссальных

количеств окислов серы, азота, углерода.

Эти окислы, поступая в атмосферу, переносятся на большие расстояния,

взаимодействуют с водой и превращаются в растворы смеси сернистой,

серной, азотистой, азотной и угольной кислот, которые выпадают в виде

"кислых дождей" на сушу, взаимодействуя с растениями, почвами, водами.

Главными источниками в атмосфере является сжигание сланцев, нефти,

углей, газа в индустрии, в сельском хозяйстве, в быту. Хозяйственная

деятельность человека почти вдвое увеличила поступление в атмосферу

окислов серы, азота, сероводорода и оксида углерода. Естественно, что

это сказалось на повышении кислотности атмосферных осадков, наземных и

грунтовых вод. Для решения этой проблемы необходимо увеличить объём

представительных систематических измерений соединений загрязняющих

атмосферу веществ на больших территориях.

4.4 Влияние радиоактивных веществ

на растительный и животный мир

Некоторые химические элементы радиоактивны: их самопроизвольный распад и

превращение в элементы с другими порядковыми номерами сопровождается

излучением. При распаде радиоактивного вещества его масса с течением

времени уменьшается. Теоретически вся масса радиоактивного элемента

исчезает за бесконечно большое время. Время, по истечении которого масса

уменьшается вдвое, называется периодом полураспада. Для разных

радиоактивных веществ период полураспада изменяется в широких пределах: от

нескольких часов (у 41 Ar он равен 2 ч) до нескольких миллиардов лет (238U

- 4,5 млрд. лет)

Борьба с радиоактивным загрязнением среды может носить лишь

предупредительный характер, поскольку не существует никаких способов

биологического разложения и других механизмов, позволяющих нейтрализовать

этот вид заражения природной среды. Наибольшую опасность представляют

радиоактивные вещества с периодом полураспада от нескольких недель до

нескольких лет: этого времени достаточно для проникновения таких веществ в

организм растений и животных.

Распространяясь по пищевой цепи (от растений к животным), радиоактивные

вещества с продуктами питания поступают в организм человека и могут

накапливаться в таком количестве, которое способно нанести вред здоровью

человека.

При одинаковом уровне загрязнения среды изотопы простых элементов (14С,

32З, 45Са, 35S, 3Н и др.) являющиеся основными слагаемыми живого вещества

(растений и животных), более опасны, чем редко встречающиеся радиоактивные

вещества, слабо поглощаемые организмами.

Наиболее опасные среди радиоактивных веществ 90 Sr м 137Сs образуются

при ядерных взрывах в атмосфере, а также поступают в окружающую среду с

отходами атомной промышленности. Благодаря химическому сходству с кальцием

90Sr легко проникает в костную ткань позвоночных, тогда как 137 Cs

накапливается в мускулах замещая калий.

Излучения радиоактивных веществ оказывают следующее воздействие на

организм:

ослабляют облученный организм, замедляют рост, снижают сопротивляемость

к инфекциям и иммунитет организма;

уменьшают продолжительность жизни, сокращают показатели естественного

прироста из-за временной или полной стерилизации;

различными способами поражают гены, последствия которого проявляются во

втором или третьем поколениях;

оказывают кумулятивное (накапливающееся) воздействие, вызывая

необратимые эффекты.

Тяжесть последствий облучения зависит от количества поглощенной

организмом энергии (радиации), излученной радиоактивным веществом. Единицей

этой энергии служит 1 ряд - это доза облучения, при которой 1 г живого

вещества поглощает 10-5 Дж энергии.

Установлено, что при дозе, превышающей 1000 рад, человек погибает; при

дозе 7000 и 200 рад смертельный исход отмечается в 90 и 10% случаев

соответственно; в случае дозы 100 рад человек выживает, однако значительно

возрастает вероятность заболевания раком, а также вероятность полной

стерилизации.

Наибольшее загрязнение радиоактивного распада вызвали взрывы атомных и

водородных бомб, испытание которых особенно широко проводилось в 1954-1962

гг. К 1963 г., когдабыл подписан Договор о запрещении испытаний ядерного

оружия в атмосфере, в космическом пространстве и под водой, в атмосфере уже

находились продукты взрыва общей мощностью свыше 170 Мт (это примерно

мощность взрыва 85000 бомб, подобных сброшенной на Хиросиму).

Второй источник радиоактивных примесей - атомная промышленность. Примеси

поступают в окружающую среду при добыче и обогащении ископаемого сырья,

использовании его в реакторах, переработке ядерного горючего в установках.

Наиболее серьезное загрязнение среды связано с работой заводов по

обогащению и переработке атомного сырья. Большая часть радиоактивных

примесей содержится в сточных водах. Которые собираются и хранятся в

герметичных сосудах. Однако 85Кr,133 Хе и часть 131 I попадают в

атмосферу из испарителей, используемых для уплотнения радиоактивных

отходов. Тритий и часть продуктов распада (90Sr, 137Cs, 106 Ru, 131 I)

сбрасываются в реки и моря, вместе с малоактивными жидкостями (небольшой

завод по производству атомного горючего ежегодно сбрасывает от 500 до 1500

т воды, зараженной этими изотопами). Согласно имеющимся оценкам, к 2000 г.

ежегодное количество отходов атомной промышленности в США достигнет 4250 т

(что эквивалентно массе отходов, которые могла бы образоваться при взрыве 8

млн. бомб типа сброшенной на Хиросиму). Для дезактивации радиоактивных

отходов до их полной безопасности необходимо время, равное премерно20

периодам полураспада (это около 640 лет для 137Сs и490 тыс. лет для 239

Ru). Вряд ли можно поручиться за герметичность контейнеров, в которых

хранятся отходы, в течение столь длительных интервалов времени.

Таким образом, хранение отходов атомной энергетики представляется

наиболее острой проблемой охраны среды от радиоактивного заражения.

Теоретически, правда, возможно создать атомные электростанции с практически

нулевым выбросом радиоактивных примесей. Но в этом случае производство

энергии на атомной станции оказывается существенно дороже, чем на теловой

электростанции.

Поскольку производство энергии, основанное на ископаемом топливе (уголь,

нефть, газ0, также сопровождается загрязнением среды, а запасы самого

ископаемого топлива ограничены, большинство исследователей, занимающихся

проблемами энергетики и охраны среды пришли к выводу: атомная энергетика

способна не только удовлетворять все возрастающие потребности общества в

энергии, но и обеспечить охрану природной среды и человека лучше чем это

может быть осуществлено при производстве такого же количества энергии на

основе химических источников (сжигания углеводородов). При этом особое

внимание следует уделить мероприятиям, исключающим риск радиоактивного

загрязнения среды (в том числе и в отдаленном будущем), в частности

обеспечить независимость органов по контролю за выбросами от ведомств,

ответственных за производство атомной энергии.

Установлены предельно допустимые дозы ионизирующей радиации, основанные

на следующем требовании: доза не должна превышать удвоенного среднего

значения дозы облучения, которому человек подвергается в естественных

условиях. При этом предполагается, что люди хорошо приспособились к

естественной радиоактивности среды. Более того, известны группы людей,

живущих в районах с высокой радиоактивностью, значительно превышающей

среднюю по земному шару (так в одном из районов Бразилии жители за год

получают около 1600 мрад, что в 10-20 раз больше обычной дозы облучения). В

среднем доза ионизирующей радиации, получаемой за год каждым жителем

планеты, колеблется между 50 и 200 мрад, причем на долю естественной

радиоактивности (космические лучи) приходится около 25 млрд.

радиоактивности горных пород - примерно 50-15- мрад. Следует также

учитывать те дозы, которые получает человек от искусственных источников

облучения. В Великобритании, например, ежегодно при рентгеноскопических

обследованиях человек получает около 100 мрад. Излучений телевизора -

примерно 10 мрад. Отходов атомной промышленности и радиоактивных осадков -

около 3 мрад.

5. Общие мероприятия по предотвращению загрязнений 20

5.1. . 21

5.2. . Ошибка! Закладка не определена.

2. Масштабы загрязнения.

До эры агломераций утилизация отходов была облегчена благодаря всасывающей

способности окружающей среды: земли и воды. Крестьяне, отправляя свою

продукцию с поля сразу к столу, обходясь без переработки, транспортировки,

упаковки, рекламы и торговой сети, привносили мало отходов. Овощные очистки

и тому подобное скармливалось или использовалось в виде навоза как

удобрение почвы для урожая будущего года. Передвижение в города привело к

совершенно иной потребительской структуре. Продукцию стали обменивать, а

значит, упаковывать для большего удобства.

В настоящее время жители Нью-Йорка выбрасывают в день в общей сложности

около 24000 т материалов. Эта смесь, состоящая в основном из разнообразного

хлама, содержит металлы, стеклянные контейнеры, макулатуру, пластик и

пищевые отходы. В этой смеси содержится большое количество опасных отходов:

ртуть из батареек, фосфоро-карбонаты из флюорисцентных ламп и токсичные

химикаты из бытовых растворителей, красок и предохранителей деревянных

покрытий.

Город размером с Сан-Франциско располагает большим количеством алюминия,

чем небольшая бокситовая шахта, меди — чем средняя медная копия, и большим

количеством бумаги, чем можно было бы получить из огромного количества

древесины.

С начала 70-х до конца 80-х в России бытовых отходов стало в 2 раза больше.

Это миллионы тонн. Ситуация на сегодняшний день представляется следующей. С

1987 года количество мусора по стране увеличилось в два раза и составило

120 млрд. т в год, учитывая промышленность. Сегодня только Москва

выбрасывает 10 млн. т. промышленных отходов примерно по 1 т на каждого

жителя!

Как видно из приведёных примеров масштабы загрязнения окружающей среды

городскими отходами таковы, что острота проблемы нарастает с каждым днём.

3. Пути решения проблемы.

Приблизительно за 500 лет до нашей эры в Афинах был издан первый из

известных эдикт, запрещающий выбрасывать мусор на улицы, предусматривающий

организацию специальных свалок и предписывающий мусорщикам сбрасывать

отходы не ближе чем за милю от города.

С тех пор мусор складировали на различных хранилищах в сельской местности.

В результате роста городов свободные площади в их окрестностях уменьшались,

а неприятные запахи, возросшее количество крыс, вызванное свалками, стали

невыносимыми. Отдельно стоящие свалки были заменены ямами для хранения

мусора.

Около 90 % отходов в США до сих пор закапывается. Но свалки в США быстро

заполняются, и страх перед загрязнениями подземных вод делает их

нежелательными соседями. Эта практика заставила людей во многих населенных

пунктах страны прекратить потребление воды из колодцев. Желая уменьшить

этот риск, власти Чикаго с августа 1984 г. объявили мораторий на разработку

новых площадей под свалку до тех пор, пока не будет разработан новый вид

мониторинга, следящего за перемещением метана, так как если не

проконтролировать его образование, он может взорваться.

Даже простое захоронение отходов является дорогостоящим мероприятием. С

1980 по 1987 гг. стоимость захоронения отходов в США возросла с 20 до 90

долларов за 1 т. Тенденция к удорожанию сохраняется и сегодня.

В густо населенных районах Европы способ захоронения отходов, как требующий

слишком больших площадей и способствующий загрязнению подземных вод, был

предпочтен другому — сжиганию.

Первое систематическое использование мусорных печей было опробовано в

Нотингеме, Англия, в 1874 г. Сжигание сократило объем мусора на 70-90 %, в

зависимости от состава, поэтому оно нашло свое применение по обе стороны

Атлантики. Густонаселенные и наиболее значимые города вскоре внедрили

экспериментальные печи. Тепло, выделяемое при сжигании мусора стали

использовать для получения электрической энергии, но не везде эти проекты

смогли оправдать затраты. Большие затраты на них были бы уместны тогда,

когда не было бы дешевого способа захоронения. Многие города, которые

применили эти печи, вскоре отказались от них из-за ухудшения состава

воздуха. Захоронение отходов осталось в числе наиболее популярных методов

решения данной проблемы.

Наиболее перспективным способом решения проблемы является переработка

городских отходов. Получили развитие следующие основные направления в

переработке: органическая масса используется для получения удобрений,

текстильная и бумажная макулатура используется для получения новой бумаги,

металлолом направляется в переплавку. Основной проблемой в переработке

является сортировка мусора и разработка технологических процессов

переработки.

Экономическая целесообразность способа переработки отходов зависит от

стоимости альтернативных методов их утилизации, положения на рынке

вторсырья и затрат на их переработку. Долгие годы деятельность по

переработке отходов затруднялась из-за того, что существовало мнение, будто

любое дело должно приносить прибыль. Но забывалось то, что переработка, по

сравнению с захоронением и сжиганием, — наиболее эффективный способ решения

проблемы отходов, так как требует меньше правительственных субсидий. Кроме

того, он позволяет экономить энергию и беречь окружающую среду. И поскольку

стоимость площадей для захоронения мусора растет из-за ужесточения норм, а

печи слишком дороги и опасны для окружающей среды, роль переработки отходов

будет неуклонно расти.

4. Заключение.

Человечество пришло к пониманию, что дальнейшее развитие технического

прогресса невозможно без оценки влияния новых технологий на экологическую

ситуацию. Новые связи, создаваемые человеком, должны быть замкнуты, чтобы

обеспечить неизменность тех основных параметров системы планеты Земля,

которые влияют на её экологическую стабильность.

ЗАГРЯЗНЕНИЕ ВОДНЫХ РЕСУРСОВ И МЕТОДЫ ОЧИСТКИ

1. Круговорот воды, этот долгий путь ее движения, состоит из

нескольких стадий: испарения, образования облаков,выпадения дождя, стока

в ручьи и реки и снова испарения ,На всем своем пути вода сама способна

очищаться от попадающих в нее загрязнений-продуктов гниения органических

веществ, растворенных газов и минеральных веществ, взвешенного твердого

материала.

В местах большого скопления людей и животных природной

чистой воды обычно не хватает, особенно если ее используют для сбора

нечистот и переноса их подальше от населенных пунктов. Если нечистот в

почву попадает не много, почвенные организмы перерабатывают их, заново

используя питательные вещества, и в соседние водотоки просачивается уже

чистая вода. Но если нечистоты попадают сразу в воду, они гниют, и на их

окисление расходуется кислород . Создается так называемая биохимическая

потребность в кислороде . Чем выше эта потребность, тем меньше кислорода

остается в воде для живых микроорганизмов, особенно для рыб и

водорослей. Иногда из-за недостатка кислорода гибнет все живое. Вода

становиться биологически мертвой в ней остаются только анаэробные

бактерии ; они процветают без кислорода и в процессе своей

жизнедеятельности выделяют сероводород ядовитый газ со специфическим

запахом тухлых яиц.И без того безжизненная вода приобретает гнилостный

запах и становится совсем непригодной для человека и животных. Подобное

может произойти и при избытке в воде таких веществ, как нитраты и

фосфаты; они попадают в воду из сельскохозяйственных удобрений на полях

или из сточных вод, загрязненных моющими средствами. Эти биогенные

вещества стимулируют рост водорослей,водоросли начинают потреблять много

кислорода, а когда его становится недостаточно, они гибнут.В природных

условиях озеро, прежде чем заилиться и исчезнуть, существует около

20тыс. лет.Избыток биогенных веществ ускоряет процесс старения, или

интрофикацию, и уменьшает срок жизни озера, делая его к тому же

малопривлекательным.В теплой воде кислород хуже растворяется,чем в

холодной.Некоторые предприятия, особенно электростанции,потребляют

огромное количество воды на охлаждение.Нагретая вода сбрасывается

обратно в реки и еще больше нарушает биологическое равновесие водной

системы.Пониженное содержание кислорода препятствует развитию одних

живых видов и дает преимущество другим.Но эти новые, теплолюбивые виды

тоже сильно страдают, как только прекращается подогрев воды.Органические

отбросы, биогенные вещества и тепло становятся помехой для нормального

развития пресноводных экологических систем только тогда, когда они

перегружают эти системы.Но в последние годы на экологические системы

обрушились огромные количества абсолютно чужеродных веществ, от которых

они не знают защиты.Пестициды, применяемые в сельском хозяйстве, металлы

и химикалии из промышленных сточных вод сумели проникнуть в пищевую цепь

водной среды, что может иметь непредсказуемые последствия.Виды, стоящие

в начале пищевой цепи, могут накапливать эти вещества в опасных

концентрациях и становятся еще более уязвимыми для других вредных

воздействий. Загрязненную воду можно очистить. При благоприятных

условиях это происходит естественным путем в процессе природного

круговорота воды. Но загрязненным бассейнам-рекам, озерам и т. п. для

восстановления требуется значительно больше времени. Чтобы природные

системы сумели восстановиться, необходимо прежде всего прекратить

дальнейшее поступление отходов в реки. Промышленные выбросы не только

засоряют, но и отравляют сточные воды. А эффективность дорогостоящих

приспособлений для очистки таких вод пока еще недостаточно изучена.

Несмотря ни на что, некоторые городские хозяйства и промышленные

предприятия все еще предпочитают сбрасывать отходы в соседние реки и

весьма неохотно отказываются от этого только тогда, когда вода

становится совсем непригодной или даже опасной.

В своем нескончаемом кругообороте вода то захватывает и переносит

множество растворенных или взвешенных веществ, то очищается от них.

Многие из примесей в воде являются природными и попадают туда вместе с

дождем или грунтовыми водами. Тот же путь проходят и некоторые из

загрязняющих веществ, связанных с деятельностью человека. Дым, пепел и

промышленные газы вместе с дождем оседают на землю; химические

соединения и нечистоты, внесенные в почву с удобрениями, попадают в

реки с грунтовыми водами. Некоторые отходы следуют по искусственно

созданным путям- дренажным канавам и канализационным трубам. Эти

вещества обычно более ядовиты, но их сброс легче контролировать, чем

тех, которые переносятся в процессе природного круговорота воды.

Общемировое водопотребление на хозяйственные и бытовые нужды составляет

примерно 9% суммарного стока рек. Поэтому не прямое водопотребление

гидроресурсов вызывает нехватку пресных вод в тех или иных регионах

земного шара, а их качественное истощение.

За последние

десятилетия все более значительную часть круговорота пресных вод стали

составлять промышленные и коммунальные стоки. На промышленные и бытовые

нужды потребляется около 600-700куб.км воды в год. Из этого объема

безвозвратно расходуется 130-150куб. км, а около 500куб. км

отработанных, так называемых сточных вод сбрасывается в реки,озера и

моря. Важное место в предохранении гидроресурсов от качественного

истощения принадлежит очистным сооружениям. Очистные сооружения бывают

разных типов в зависимости от основного способа обезвреживания

нечистот. При механическом методе нерастворимые примеси удаляют из

сточных вод через систему отстойников и разного рода ловушек. В прошлом

этот способ находил самое широкое применение для очистки промышленных

стоков. Сущность химического метода

заключается в том, что на очистных станциях в стоки вносят реагенты.

Они вступают в реакцию с растворенными и нерастворенными загрязняющими

веществами и способствуют их выпадению в отстойниках, откуда их удаляют

механическим путем. Но этот способ непригоден для очистки стоков,

содержащих большое количество разнородных загрязнителей.

Для очистки промышленных стоков сложного

состава применяют электролитический (физический) метод. При этом

способе электрический ток пропускают через промстоки, что приводит к

выпадению большинства загрязняющих веществ в осадок. Электролитический

способ очень эффективен и требует относительно небольших затрат на

сооружение очистных станций. У нас в стране в городе Минске целая

группа заводов с помощью этого метода добилась очень высокой степени

очистки стоков.

При очистке бытовых стоков наилучшие результаты дает биологический

метод. В этом случае для минерализации органических загрязнений

используют аэробные биологические процессы, осуществляемые с помощью

микроорганизмов. Биологический метод применяют как в условиях,

приближенных к естественным, так и в специальных биоочистных

сооружениях. В первом случае хозяйственно-бытовые стоки подаются на

поля орошения. Здесь сточные воды фильтруются через почвогрунты и при

этом проходят бактериальную очистку. На полях орошения скапливается

огромное количество органических удобрений, что позволяет выращивать на

них высокие урожаи. Сложную систему биологической очистки

эагрязненных рейнских вод для целей водоснабжения ряда городов страны

разработали и применяют голландцы. На Рейне построены насосные станции

с фильтрами частичной очистки. Из реки вода закачивается в неглубокие

канавы на поверхность речных террас. Через толщу алмовиальных отложений

она фильтруется, пополняя грунтовые воды. Грунтовые воды подаются по

скважинам на дополнительную очистку и затем поступают в водопровод.

Очистные сооружения решают проблему сохранения

качества пресных вод лишь до определенной стадии развития экономики

конкретных географических регионов. Затем наступает момент, когда

местных гидроресурсов уже не хватает для разбавления возросшего

количества очищенных стоков. Тогда начинается прогрессирующее

загрязнение гидроресурсов, наступает их качественное истощение. Кроме

того, на всех станциях очистки по мере роста стоков встает проблема

размещения значительных объемов отфильтрованных загрязняющих веществ.

Таким образом, очистка промышленных и коммунальных стоков дает лишь

временное решение местных задач охраны вод от загрязнения. Кардинальные

пути защиты от загрязнения и разрушения природноаквальных и сопряженных

с ними природных территориальных комплексов заключается в уменьшении

или даже полном прекращении сброса в водоемы отработанных, в том числе

и очищенных сточных вод. Совершенствование технологических процессов

постепенно решает эти задачи. На все большем числе предприятий

применяют замкнутый цикл водообеспечения. В этом случае отработанные

воды проходят лишь частичную очистку, после которой они снова могут

быть использованы в ряде отраслей промышленности.Полное осуществление

всех мер, направленных на прекращение сбросов нечистот в реки, озера и

водохранилища, возможно только в условиях сложившихся территориально-

производственных комплексов. В пределах производственных комплексов для

организации замкнутого цикла водоснабжения можно использовать сложные

технологические связи между различными предприятиями. В будущем

очистные сооружения не будут сбрасывать отработанные воды в водоемы, а

станут одним из технологических звеньев цепи замкнутого

водообеспечения. Прогресс техники, тщательный учет местных

гидрологических,физико- и экономико-географических условий при

планировании и формировании территориально-производственых комплексов

позволяет в перспективе обеспечить количественное и качественное

сохранение всех звеньев круговорота пресной воды,превратить ресурсы

пресных вод в неисчерпаемые. Все чаще для пополнения ресурсов пресных

вод используются другие части гидросферы. Так, разработана достаточно

эффективная технология опреснения морских вод. Технически проблема

опреснения морской воды решена. Однако для этого требуется много

энергии, и поэтому опресненная вода еще очень дорога. Значительно

дешевле опреснять солоноватые подземные воды. С помощью гелиоустановок

эти воды опресняют на юге США, на территории Калмыкии,Краснодарском

крае, Волгоградской области.

На международных конференциях по проблемам водных ресурсов

обсуждаются возможности переброски пресной воды, законсервированной в

виде айсбергов.

Впервые предложил использовать айсберги для водоснабжения засушливых

районов земного шара американский географ и инженер Джон Айзекс.

По его проекту от берегов Антарктиды айсберги должны транспортироваться

судами в холодное Перуанское течение и далее по системе течений к

берегам

Калифорнии. Здесь они прикрепляются к берегу, и пресная вода ,

образующаяся при таянии, будет подаваться по трубам на материк. Причём

за счёт конденсации

на холодной поверхности айсбергов количество пресной воды окажется на

25%

большим, чем содержится в них самих.

На сегодняшний день в мире существует много экологических проблем,

начиная от исчезновения некоторых видов растений и животных, заканчивая

угрозой вырождения человеческой расы. На данный момент в мире существует

много теорий, в которых большое внимание уделяется нахождению наиболее

рациональных путей их решения. Но к сожалению, на бумаге все оказывается

значительно проще, чем в жизни.

Также во многих странах проблема экологии стоит на первом месте, но

увы в не нашей стране, по крайней мере раньше, но сейчас ей начинают

уделять все больше внимания, принимаются новые экстренные меры :

- усилить внимание к вопросам охраны природы и обеспечения

рационального использования природных ресурсов ;

- установить систематический контроль за использованием предприятиями

и организациями земель, вод, лесов, недр и других природных богатств ;

- усилить внимание к вопросам по предотвращению загрязнений и

засоления почв, поверхностных и подземных вод ;

- уделять большое внимание сохранению водоохранных и защитных

функций лесов, сохранению и восроизводству растительного и животного мира,

предотвращению загрязнения атмосферного воздуха ;

- усилить борьбу с производственным и бытовым шумом.

Все те меры, которые приведены выше, рассматриваются в общих чертах,

а теперь мы рассмотрим их более детально.

1. Зеленые насаждения :

Для улучшения охраны зеленых зон и лесапарковых территорий необходимо

определить их четкие границы. Должны быть установлены и благоустроены в них

места длительного и кратковременного отдыха населения. Организована охрана

и своевременная очистка данных территорий. Значительную роль играет

проведение работ по расширению в горадах и пригородных зонах площади

зеленых насаждений, создание новых парков, садов, скверов. Также строго

ограничивать отвод земельных участков в лесах зеленых зон городов, лесных

защитных полосах и других лесах первой группы, для целей , не связанных с

развитием лесного хозяйства. Надо сказать, что в данное время в этой

области очень много нарушений, что связано с плохо развитой законодательной

системой.

2. Полезные ископаемые :

В целях уменьшения потерь полезных ископаемых при их добыче и

переработке, а также предупреждения загрязнения окружающей среды отходами

производства. Внедреие более эффективных способов и систем разработки

месторождений полезных ископаемых и технологических схем переработки

минерального сырья, обеспечивающих наиболее полное , комплексное и

экономически целесообразное извлечение из недр запасов основных и совместно

с ними залегающих полезных ископаемых, а также использование содержащихся в

них компонентов, имеющих промышленное значение.

Строительство или реконструкция цехов, фабрик, установок по

комплексной переработке сырья, отвалов и шлаков, выделение капитальных

вложений на эти цели, определение сроков завершения перехода указанных

предприятий на работу, обеспечивающую комплексное использование полезных

ископаемых.

Надо сказать, что кроме этого принимаются такие меры, как :

- обеспечение организации производства нового, более совершенного

оборудования и аппаратуры для очистки промышленных выбросов в атмосферу от

вредных газов, пыли, сажи и других веществ ;

- проведение соответствующих научных исследований и опытно-

конструкторской работ по созданию более совершенной аппаратуры и

оборудования для защиты атмосферного воздуха от загрязнения промышленными

выбросами ;

- осуществление на предприятиях, в организациях и учреждениях

шефмонтажа и наладки газоочистного и пылеулавливающего оборудования и

аппаратуры ;

- осуществление государственного контроля за работой газоочистных и

пылеулавливающих установок на промышленных предприятиях.

3. Охрана земель :

Землепользователи обязаны проводить эффективные меры по повышению

плодородия почв, осуществлять комплекс организационно-хозяйственных,

агротехнических, лесомелиоративных и гидротехнических мероприятий по

предотвращению ветровой и водной эррозии почв, не допускать засоления,

заболачивания, загрязнения земель, заростания их сорняками, а также других

процессов, ухудшающих состояние почв.

Мероприятия по мелиорации и охране земель, полезащитному

лесоразведению, по борьбе с эррозией почв и другие меры, направленные на

коренное улучшение земель, предусматриваются в государственных планах

развития народного хозяйства и осуществляются соответсвующими

министерствами, ведомствами и землепользователями;

Промышленные и строительные предприятия, организации, учреждения

обязаны не допускать загрязнения сельскохозяйственных и других земель

производственными и другими отходами, а также сточными водами.

4. Наиболее важная проблема из всех рассмотренных ранее - проблема

охран вод. Одной из главных задач является регулирование водных отношений в

целях обеспечения рационального использования вод для нужд населения и

народного хозяйства. Кроме того существуют и другие задачи:

- охрана вод от загрязнения, засорения и истощения ;

- предупреждения и ликвидации вредного воздействия вод ;

- улучшение состояния водных объектов ;

- охрана прав предприятий, организаций, учреждений и граждан, укрепление

законности в области водных отношений.

Размещение , проектирование, строительство и ввод в эксплуатацию

предприятий, сооружений и других объектов, влияющих на состояние вод.

Запрещается ввод в эксплуатацию:

- новых и реконструированных предприятий, цехов и агрегатов,

коммунальных и других объектов, не обеспеченных устройствами,

предотвращающими загрязнение и засорение вод или их вредное воздействие ;

- оросительных и обводнительных систем, водохранилищ и каналов до

проведения предусмотренных проектами мероприятий, предотвращающих

затопление, подтопление, заболачивание, засоление земель и эррозию почв ;

- осушительных систем до готовности водоприемников и других сооружений

в соответствии с утвержденными проектами ;

- водозаборных сооружений без рыбозащитных устройств в соответствии с

утвержденными проектами ;

- гидротехнических сооружений до готовности устройств для

пропуска паводковых вод и рыбы в соответствии с утвержденными проектами ;

- буровых скважин на воду без оборудования их водорегулирующими

устройствами и установление в соответствующих случаях зон санитарной

охраны;

- запрещается наполнение водохранилищ до осуществления предусмотренных

проектами мероприятий по подготовке ложа.

Все воды подлежат охране от загрязнения, засорения и истощения,

которые могут причинить вред здоровью населения, а также повлечь уменьшение

рыбных запасов, ухудшение условий водоснабжения и другие неблагоприятные

явления вследствие изменений физических, химических, биологических свойств

вод. снижение их способности к естественному очищению, нарушение

гидроологического и гидрогеологического режима вод.

Сброс в водные объекты производственных, бытовых и других видов

отходов и отбросов запрещается.

В целях поддержания благоприятного водного режима рек, озер,

водохранилищ, подземных вод и других водных объектов, для предупреждения

водной эррозии почв, заиления водоемов, ухудшение условий обитания водных

животных, для уменьшения колебания стока устанавливаются водоохранные зоны

лесов, а также проводятся лесомелиоративные, противоэррозионные,

гидротехнические и другие мероприятия.

Надо сказать, что в связи с такой обстановкой, были установлены

следующие меры:

1) Принять меры предотвращения загрязнения внутренних морских и

территориальных вод и открытого моря нефтью, нефтепродуктами и другими

веществами, вредными для здоровья людей или для живых ресурсов моря,

вследствие сброса или потерь судами и другими плавучими средствами

указанных веществ и смесей, содержащих эти вещества.

2) Давать обязательные указания об устранении нарушения установленных

правил по операции с веществами, вредными для здоровья людей или для живых

ресурсов моря, и смесями, содержащими эти вещества свыше установленных

норм.

5. Немаловажное значение для охраны окружающей среды имеет выбор

территории для строительства новых и расширения существующих городов и

других населенных пунктов. Следует выбирать территории на землях

несельхозяйственного назначения или непригодных для сельского хозяйства

либо на сельскохозяйственных землях худшего качества, имея ввиду

использование этих земель и в случаях, когда для их освоения необходимо

проведение специальных инжинерных мероприятий.

Первоочередному освоению подлежат свободные от застройки земли,

находящиеся в пределах границ, установленных для этого города или другого

населенного пункта.

Из всех проблем, названных выше, выплывает главная проблема -

проблема здравоохранения. Ведь за тот ущерб, который мы принесли природе и

приносим ей каждый день, она нам отплачивает , но только в двойном размере.

Честно говоря, сейчас очень трудно встретить абсолютно здорового человека.

Поэтому нужно проводить мероприятия по оздоровлению внешней среды,

обеспечению санитарной охраны водоемов, почвы и атмосферного воздуха.

Надо сказать, что большее внимание нужно уделять санитарным

требованиям, предявляемым к планировке и застройке населенных пунктов:

1) Планировка и застройка населенных пунктов должны предусматривать

создание наиболее благоприятных условий для жизни и здоровья населения.

2) Жилые массивы, промышленые предприятия и другие объекты должны

размещаться таким образом, чтобы исключить неблагоприятное влияние вредных

факторов на здоровье и санитарно-бытовые условия жизни населения.

3) При проектировании и строительстве городов и поселков городского

типа должны предусматриваться: водоснабжение, канализация, устройства

уличных покрытий, озеленение, освещение, обеспечение санитарной очистки и

другие виды благоустройств.

4) При предоставлении земельных участков под строительство,

утверждение норм проектирования, проектов планировки и застройки населенных

пунктов, вводе в эксплуатацию жилых домов, зданий культурно-бытового

назначения, промышленных и других предприятий и сооружений требуется

обязательное заключение органов санитарно-эпидемиологической службы.

5) Порядок согласования с органами санитарно-эпидемиологической

службы проекта строительства и реконструкции предприятий, зданий и

сооружений определяется законадательством РФ.

В пределах зеленых зон допускается размещать : здания и сооружения,

обслуживающие пригородное лесное и сельское хозяйство.

- железнодорожные, водные и автомобильные подъезды к городу ;

- станции и линии электропередачи ;

- расположенные в пределах зеленых зон населенные пункты не подлежат

дальнейшему территориальному развитию ;

- при планировке пригородной и зеленой зон необходимо предусматривать

проведение комплексных мероприятий по охране природы и предупреждения

загрязнения внешней среды, включающих:

предотвращение загрязнения водоемов неочищеными сточными водами

промышленных и сельскохозяйственных предприятий и хозяйственно-бытовой

канализации.

Наиболее важным из аспектов этой проблемы является то, что нужно

распространять информацию об охране природе среди населения . Например,

книжные издательства должны выпускать не только брошюры, но и также

различные книжные издания. Кроме них этой проблемой должны заниматься или

по крайней мере уделять большее внимание СМИ, т.е. должны увеличивать

эфирное время, отведенное для программ, затрагивающими экологические

проблемы.

Сейчас в мире насчитывается большое количество экологических

организаций, борющихся за спасение окружающей среды. Но наиболее

многочисленная из них - “GREENPEACE”. Членами этой организации являются не

только рядовые люди, но и также многие знаменитости. Эти люди вносят

посильную лепту в общее дело. Также они не просто разбрасываются словами и

лозунгами, а принимают активное участие по защите природы. Например ( я

приведу два примера из их деятельности ) :

1) Активисты радикальной экологической организации “Гринпис” окружили

в Беринговом море, недалеко от побережья Аляски рыболовецкий траулер -

фабрику “Оушен Ровер” . Экологисты считают, что чрезмерный вылов сайды в

этом районе моря расстраивает экологическую систему северной части Тихого

океана. Этот демарш “Гринпис” приурочен к дебатам в американском Сенате по

вопросам рыбного промысла.

2) Радикалы из “Гринпис” пикетировали государственные учреждения ряда

стран Европы, протестуя против завоза на континент американской сои,

выращенной методом генной инжинерии. По словам “зеленых”, употребление

такой сои вредно как для человека, так и для животных. Генетически

изменненые прдукты, считают они, - путь к генетическому загрязнению

окружающей среды.

Я считаю, что экологическая проблема одна из наиболее важных задач

человечества. От решения этой проблемы зависит будуее всей планеты. И уже

сейчас люди должны это понимать и принимать активное участие в борьбе за

сохранение мира.

Пусть их вклад не такой уж и значительный, но как говорится :”С миру

по нитке-голому рубашка”.

Методы очистки сточных вод

На предприятиях металлургической и машиностроительной

промышленности одной из основных категорий сточных вод являются

маслосодержащие стоки.

По концентрации основного загрязнения (масла) они делятся на

малоконцентрированные и концентрированные. Малоконцентрированные

стоки образуются при промывке металлических изделий после их

термической обработки и после расконсервирования.

Концентрированные сточные воды содержат масел до 50 г/л. Это

отработанные смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ), а также

отработанные моющие растворы, представляющие собой стойкие эмульсии

типа “масло в воде”. Их расход составляет 0,5 - 200 м3/сут в

зависимости от мощности предприятия и типа его продукции.

На многих предприятиях концентрированные маслосодержащие стоки

разбавляются большим количеством условно чистых вод и превращаштся в

малоконцентрированные. Содержание в них масел обычно колеблется от

10 до 500 мг/л. Объем этих сточных вод достигает 5 - 10 тыс. М3/сут.

Технологические схемы очистки маслосодержащих сточных вод в

нашей стране и за рубежом предусматривают смешивание всех видов

маслосодержащих сточных вод, их отстаивание для удаления

грубодисперсных и всплывающих примесей, обработку коагулянтами и

обезвоживание образующихся осадков.

Основным недостатком таких схем очистки являются большие затраты

коагулянтов и образование значительных количеств осадков, для

обезвоживания которых требуется дополнительный расход коагулянтов с

целью снижения содержания в них масел. Практика показывает, что

раздельная обработка коагулянтами малоканцентрированных и

концентрированных сточных вод требует меньших затрат коагулянтов и

сопровождается образованием меньших объемов осадков.

Основное количество концентрированных маслоэмульсионных сточных

вод на предприятиях машиностроения и металлообработки сбрасывается в

виде отработанных СОЖ. Свежие СОЖ приготовляют из технических

продуктов - эмульсолов, представляющих собой эмульсии типа “вода в

масле”. При смешивании 3-10% эмульсола, 90 - 95% воды и 0,3% соды

образуются эмульсии типа “масло в воде”. Для придания эмульсии устой

живости необходимо добавление к ней еще одного компонента -

эмульгатора, способного сорбироваться на поверхности обеих -

несмешивающихся жидкостей. Помимо указанных компонентов, в состав

СОЖ входят различные стабилизаторы, а также большое количество

присадок (антикоррозионные, бактерицидные, противоизносные,

противозадирные).

Средний срок использования СОЖ колеблется от двух недель до

полутора месяцев. Основными причинами замены смазочно-охлаждающих

жидкостей при холодной обработке металлов являются наличие в них

большого количества взвешенных веществ (металлическая пыль, сажа,

частицы абразивных материалов), расслаивание СОЖ и их загнивание.

Регенерация отработанных СОЖ, заключающаяся в удалении из них

посторонних примесей, позволяет возвращать их в производство,

достигая тем самым экономии минеральных масел и других компонентов,

входящих в состав эмульсолов. Кроме того, предотвращаются затраты на

приготовление, складирование и перевозку новых партий эмульсола.

Основной причиной сброса СОЖ является их загнивание, которое

можно предупредить с помощью бактерицидных добавок. В качестве таких

добавок используются гексахлорофен, фурацилин, бактерициды типа

“Вазин” и “Азин”.

Регенерацию отработанных СОЖ следует проводить следующим

образом. Отработанную СОЖ направляют в сборный резервуар и

отстаивают в нем для отделения взвеси и всплывающего масла в течение

6 ч. Для удаления тонкой взвеси СОЖ затем подают на фильтр-

транспортер с бумажной лентой, после чего она поступает в емкость

для регенерации. В эту емкость подают эмульсол-пасту (смесь

эмульсола с водой в соотношении 1: 1), воду и раствор бактерицидного

вещества. При необходимости в регенерируемую СОЖ вводят

антикоррозионные добавки (NaNO2 в дозе 1 г/л) и соду из расчета 0,2

- 0,3 % (по массе). Смесь перемешивают сжатым воздухом в течение 10

мин, отстаивают в течение 60 мин, удаляют всплывшее масло и

возвращают в производство для дальнейшего использования. Однако

регенерация отработанной СОЖ возможна только в том случае, если в 1

мл жидкости содержится менее 100 млн. бактерий. В противном случае

отработанная СОЖ подлежит сбросу на очистные сооружения.

Отечественная промышленность выпускает большое количество эмульсолов

различных марок, которые значительно отличаются по своему составу и

физико-химическим свойствам. В зависимости от типа содержащихся в

них змульгаторов все смазочно-охлаждающие жидкости на основе

минеральных масел можно разделить на три группы:

1. СОЖ, содержащие ионогенные эмульгаторы;

1. СОЖ, содержащие неионогенные эмульгаторы;

2. СОЖ, содержащие одновременно ионо-и неионогенные эмульгаторы.

В качестве эмульгаторов СОЖ содержит соли органических кислот

(олеиновой, нафтеновой, сульфонафтеновой), в качестве стабилизаторов

- этиловый спирт, этиленгликоль, триэтаноламин.

Мицелла змульсола, представляющего собой коллоидную систему,

имеет следующее строение: ядро мицеллы состоит из мельчайших капелек

масла, окружеиных анионами органических кислот, вследствие

избирательной адсорбции которых аполярная гидрофобная часть анионов

эмульгатора (углеводородный радикал) ориентирована в сторону

масляной глобулы, а полярная часть - в сторону дисперсионной среды.

Катионы щелочного металла, (Nа+), которые в результате диссоциации

отделились от остатка (аниона) органической кислоты, образуют

плотный диффузный слой противоионов. Таким образом, на поверхности

масляных глобул образуется двойной электрический слой.

Эмульсол как коллоидная система устойчив при наличии некоторого

избытка масла. Для того чтобы эмульсол обладал способностыо

самопроизвольно образовывать с водой эмульсии, необходимо, чобы он

обладал свойствами гидрофильного геля, т. е. внешней фазой в

коллоидной системе должен быть концентрированный раствор мыла. Для

этого змульсолы, кроме микеральных масел и нафтеновых мыл,

обязательно должны содержать некоторое количество воды. Эмульсолы,

состоящие из минеральных масел и более гидрофобных мыл олеиновой

кислоты, обязательно должны содержать или второе, более гидрофильное

мыло, например мыло сульфокислоты, или спирт, являющийся в данном

случае растворителем внешней фазы недостаточно гидрофильных мыл

олеиновой кислоты. Эти компоненты эмульсолов называются

стабилизаторами. Ко второй группе относятся СОЖ, содержащие ПАВ

неионогенного типа, например ОП, а именно СОЖ, приготовленные из

эмульсолов ИХП-45Э и ИХП-130Э.

Механизм стабилизации этих эмульсионных систем можно представить

следующим образом. Молекулы большинства поверхностно-активыых

соединений имеют линейное строение, т. е. их длина гораздо больше

поперечного размера. Один конец молекулы ПАВ, состиящий из

углеводородных радикалов, ориентируется в сторону масляных глобул и

сорбируется на их поверхности. На другом конце молекулы находится

гидрофильная группа, которая ориентирована в сторону дисперсионной

среды. Таким образом, молекулы ПАВ образуют коагуляционную

пространственную сетку.

При этом между частицами масляных глобул остается очень тонкая

прослойка дисперсионной среды, которая препятствует сближению частиц

и придает коагуляционным структурам характерные свойства: вязкость,

ползучесть, прочность. Однако возникновение защитных слоев высокой

прочности, обеспечивающих устойчивость эмульсий, связано не с

формированием адсорбционных слоев эмульгатора самих по себе, а с

образованием на границе раздела двух фаз сложных надмолекулярнык

структур в форме многослойных фазовых пленок.

В основе рассмотренных явлений лежит гидродинамический эффект

самопроизвольной поверхностной турбулептности и конвекции,

вызывающей односторонний переход углеводородпой фазы в водную фазу в

виде ультрамикроэмульсии. Структурированная адсорбционным слоем

змульгатора такая фазовая пленка приобретает значительнув прочность

и, как следствие этого, высокую стабилизирующую способность.

Таким образом, эмульсионные системы, стабилизированные

неионогенными эмульгаторами, очень устойчивы, хотя их адсорбционные

слои не обладают ярко выраженной структурйо-механической прочностью.

К третьей группе относятся СОЖ, которые содержат одновременно

ПАВ ионо-и ионогенного типа, а также различные группы органических

соединений, которые придают смазочно-охлаждающим жидкостям

связывающие, противозадирные и антикоррозионные свойства (хлор,

парафин, осерненное хлопковое масло, канифоль). Эмульгаторами в этих

системах являются мыла жирных кислот, ОП-4 (эмульсол Аквол-2),

нефтяной сульфонат натрия и синтомид-5 (эмульсол Укринол-1).

Для очистки отработанных смазочно-охлаждающих жидкостей

применяют следующие методы:

1. реагентные (обработка минеральными солями и кислотами,

коагулянтами и флокулянтами);

2. физико-химические (электрокоагуляция, ультрафильтрация).

Метод деэмульгирования масляных эмульсий путем коагуляции

дисперсной фазы неорганическими электролитами получил широкое

распространение в практике очистки сточных вод. По литературным

данным, для очистки маслоэмульсионных сточных вод могут быть

использованы NaCl, H2S04, FsS04, Fе2(S04)3, FeCl3, СаО, А12(S04)3,

взятые в отдельности или в комбинации друг с другом. Под

воздействием электролитов происходит как cнижение

электрокинетического потенциала масляных эмульсий, так и разрушение

структурно-механического барьера. Следует отметить, что

многовалентные катионы способны перезаряжать масляные глобулы с

образованием неустойчивой системы - обратной эмульсии, поэтому

определение оптимального расхода реагентов является основой для

успешного их применения. Совместное применение различных реагентов

позволяет значительно повысить эффективность очистки. В литературе

отмечается, что для очистки маслоэмульсионных сточных вод

используется двух-и трехступенчатая их обработка реагентами.

Наиболее эффективным коагулянтом для очистку отработанных СОЖ,

содержащих ионогепные эмульгаторы, является сернокислый алюминий.

Технология очистки маслоэмульсионных сточных вод с помощью

сернокислого алюминия внедрена на московском станкостроительном

производственном объединении “Красный пролетарий” и на ГПЗ-5 (г.

Томск).

Ниже приведены оптимальиые дозы Al2(SО4)3 для очистки

отработанных СОК, приготовленных на основе, эмульсола первой группы.

В настоящее время особое внимание уделяется cокращению и

максимальному использованию различных производственных отходов, а

также созданию в промышленности безотходной технологии производства.

Для очистки отработанных СОЖ можно использовать отходы ацетиленовых

станций, содержащие гидроксид кальция, а также отработанные

травильные растворы, содержащие H2SO4 и FeSO4, или HCl и FeCl2.

Способ очистки отрзботанных СОЖ на основе эмульсолов марки Э-1 (А),

З-2 (Б), Э-З (В) с помощью серной кислоты (доза H2S04 3 - 5 г/л) и

отходов ацетиленовой станции (доза активного оксида кальция 1 г/л)

внедрен на головном заводе ПО “АвтоУАЗ” (г. Ульяновск). Содержание

эфироизвлекаемых веществ в обработанной жидкости, имеющей величину

рН=7, в среднем составляет 170 - 220 мг/л. Технико-экономические

расчеты показывают, что при химическом методе очистки

маслоэмульсионных сточных вод затраты на реагенты составляют от 30

до 70 % всех эксплуатационных затрат, поэтому применение для очистки

различных производственных отходов значительно снижает

эксплуатационные затраты.

В настоящее время одним из перспективных методов очистки этого

вида сточных вод является метод электрокоагуляции, разработанный

харьковским отделом ВНИИВОДГЕО, Процесс очистки масляных эмульсий,

содержащих ионогенные эмульгаторы, протекает следующим образом.

Электрокинетический потенциал эмульсии, находящейся в электрическом

поле, снижается, а эмульсия теряет свою устойчивость. Перешедшие в

жидкую фазу ионы алюминия при рН=6-8 в межэлектродном пространстве

образуют сначала коллоидный раствор, а затем в зависимости от рН

среды макрочастицы гидроксида или основного сульфата алюминия. При

рН=5 эмульгатор переходит в нерастворимую форму, что еще в большей

степени способствует сорбции частиц дисперсной фазы, так как

происходит снижение прочности структурно-механического барьера. При

дальнейшем протекании процесса происходит подщелачивание жидкости и

весь алюминий переходит в нерастворимую форму, создавая максимум

сорбционной поверхности.

Электрокоагуляционный способ рекомендуется применять для

локальной очистки отработанных СОЖ, для приготовления которых были

использованы эмульсолы марок Э-1 (А), Э-2 (Б), 3-3 (В), ЭТ-2 и НГЛ-

205. Способ применим также для очистки отработанных СОЖ,

приготовленных на эмульсолах марок Укринол-1, ЭГТ, СП-3, Аквол-2,

Аквол-б, МОТ и др.

Сущность способа заключается в разрушении эмульсии и коагуляции

эмульгированных масел под действием продуктов электрохимического

растворения алюминиевых анодов и флотаций коагулята водородом,

образующимся на катодах.

Перед электрохимической обработкой сточные воды подкисляют до

рН=5- 5,5 для снижения агрегативной устойчивости эмульсии.

В процессе электролиза величина рН сточных вод возрастает до 6,5

- 7,5. Процесс очистки сточных вод складывается из следующих

технологических операций: сбор, усреднение и отстаивание сточных

вод, их подкисление, электрохимическая обработка, отведение

продуктов очистки, осветление отработанной воды.

Маслоэмульсионные сточные воды после усреднения и отстаивания в

резервуаре с целью отделения свободного масла (последнее удаляют в

маслосборник) затем направляют в смеситель, где подкисляют

концентрированной соляной кислотой до рН=5-5,5. Подкисленные сточные

воды направляют в электролизер. Пенный продукт, образующийся на

поверхности обрабатываемой жидкости, периодически или непрерывно

удаляют в пеноприемный бак. Обработанную сточную воду осветляют в

отстойнике, после чего сбрасывают в канализацию населенных пунктов

(при биологической очистке сточных вод на городских канализационных

очистных сооружениях достигается удаление из них остаточных

количеств органических веществ).

При электролизе подкисленных сточных вод происходит

электролитическое растворение алюминиевого анода и образование

гидроксида алюминия, обладающего высокой коагулирующей способностью.

Очищенная вода представляет собой прозрачную бесцветную

жидкость, имеющую величину рН =6,5-7,5, величину ХПК 0,5-0,6 г/л,

содержащую нефтепродуктов 25 мг/л и хлоридов 1,5 г/л (общее

содержание растворенных минеральных солей 2,5 - 3 г/л).

Электролизер для очистки маслоэмульсионных сточных вод

представляет собой прямоугольный стальной резервуар, футерованный

изнутри винипластом или другим кислотостойким материалом. Дно

электролизера имеет уклон 1:10 в сторону выпуска сточных вод. К

левой торцевой стенке корпуса электролизера (выше уровни жидкости)

прикреплен патрубок для подачи сточной воды, к днищу приваривают

патрубок для отвода очищенной воды, В правой торцевой степке

аппарата выше уровня жидкости располагаются два прямоугольных

продольных окна: нижнее - для присоединения пеносгонного лотка,

верхнее - для подключения вытяжного воздуховода. На задней степке

корпуса имеются отверстия для присоединения токоподводящих шин.

Пеносгонный лоток расположен под углом 45' к вертикальной стенке. Б

верхней части корпуса электролизера (под электродами) устанавливают

пеноудаляющее устройство.

Электролиз сточных вод проводят при плотности тока 80 - 120

А/м2, напряжении на электродах 7 - 10 В. Продолжительность их

электрохимической обработки составляет 4 - 5 мин, удельный расход

алюминия для удаления 1 г эмульгированного масла 0,03 г, удельный

расход электроэнергии 2,5 - 3 кВт ч/м, удельный расход соляной

кислоты (35 %) на подкисление сточных вод 7 - 8 кг/м3.

Для обработки сточных вод возможно использование переменного

электрического тока, однако в этом случае для достижения того же

эффекта очистки удельный расход электроэнергии увеличивается на 40 -

50 %.

Харьковским отделом ВНИИВОДГЕО разработаны две модели

электролизеров (трех-и шестисекционный).

В настоящее время установки для электрохимической очистки

маслоэмульсионных сточных вод действуют на ряде машиностроительных

предприятий СНГ [Минский моторный завод, Ждановский завод тяжелого

машиностроения, завод сельскохозяйственных машин (г. Белая Церковь)

и др.].

Институтом “Харьковский Водоканалпроект” разработаны типовые

проектные решения установок “Комплект оборудования для

электрокоагуляционной обработки смазочно-охлаждающих жидкостей

производительностью 5 - 10 м3/сут.

В Харьковском политехническом институте М. М. Назаряном

разработан аппарат колонного типа для очистки концентрированных

маслосодержащих сточных вод с помощью коагулянта - гидроксида

алюминия, получаемого путем электролитического растворения

алюминиевых анодов в электродной камере аппарата. Полученная

суспензия гидроксида алюминия затем смешивается со сточными водами в

реакционной камере, а образовавшийся осадок отделяется от жидкой

фазы во флотационной и отстойной камерах. Установка подобного типа

действует на головном заводе Харьковского ПО “Серп и молот”.

Для очистки больших объемов маслоэмульсионных стоков успешно

применяется метод реагентной напорной флотации, Этот метод внедрен

на ГПЗ-2 (г. Москва). Очистку маслоэмульсионных сточных вод проводят

по следующей схеме: сточная вода поступает в отстойникнакопитель,

где происходит выделение механическихпримесей и свободных масел, а

затем в этой же емкости производится нейтрализация жидкости серной

кислотой до рН=7-8. Нейтрализованная сточная вода поступает во

флотатор, куда одновременно подается раствор сернокислого алюминия.

Образующаяся в процессе напорной флотации пена собирается и

направляется в пеносборник.

Величина - потенциала эмульсионных систем, содержащих

неионогенные эмульгаторы, недостаточна для их высокой стабильности,

а их адсорбционные слои не обладают высокой структурно-механической

прочностью, поэтому применение коагулянтов для очистки подобных

сточных вод малоэффективно.

Одним из перспективных методов очистки этих сточных вод является

метод ультрафильтрации. Возможность его применения показана в

исследованиях, проведенных во ВНИИВОДГЕО на аппарате типа фильтр-

пресс с использованием

ультрафильтрационных мембран марок УАМ-500, УАМ-200, УАМ-150, УАМ-50

(цифра обозначает средний диаметр пор мембраны в Ангстрем).

Установлено, что производительность ультрафильтратов по пермеату

практически одинакова для всех марок мембран [10 л/ (сут-м2)].

Содержание масла в очищаемой жидкости может быть снижено до 8 - 10

мг/л. Степень концентрирования фильтруемой эмульсии зависит от ее

стойкости: наиболее стойкие эмульсии, например приготовленные на

основе эмульсола ИХП, можно

концентрировать до содержания масел 500 г/л. Недостатком этого

метода является малая производительно ультрафильтров, что

значительно сдерживает его широкое применение. Для повышения

производительности ультрафильтров целесообразно применять их

промывку растворами поверхностно-активных веществ (например, 6%-ным

раствором препарата Лабомид-161). Такую промывку следует проводить

через 150 - 200 ч работы установки, при этом производительность

мембран, повышается в 2 - 3 раза.

Во ВНИИВОДГЕО проведены также исследования метода

ультрафильтрации с использованием в качестве фильтрующего элемента

фрагментов трубчатых модулей из фторопласта типа БТУ с диаметром пор

500 А (50 нм). Полученные результаты показали, что для реального

диапазана концентраций масел в отработанных СОЖ (10 - 25 г/л)

производительность мембран и величина ХПК пермеата практически не

зависят от исходной, концентрации масел в сточной воде. При этом

конечная ХПК очищенной жидкости не зависит также от времени работы

установки и составляет 100 - 150 мг*О/л. Проницаемость мембран

составляет 10 - 15 л/ (м2ч).

Как следует из приведенного обзора, в разработке эффективных

методов очистки концентрированных маслосодержащих сточных вод в

последни годы достигнуты определенные успехи. Построены и введены в

постоянную эксплуатацию установки по очистке маслосодержащих сточных

вод методами коагуляции, электрокоагудяции, реагентной напорной

флотации. Значительное количество установок на предприятиях

машиностроительной и металлургической промышленности строится. На

одном из завалов действует опытно-промышленная установка для очистки

маслосодержащих сточных вод методом ультрафильтрации. Очищенные

маслосодержащие сточные воды вместе с другими сточными водами

предприятия поступают обычно на городские очистные сооружения.

2. Использование достижений биологических наук в практической деятельности

человека.

3.1 Введение

Современное человеческое общество живет и продолжает развиваться,

активно используя достижения науки и техники, и практически немыслимо

остановиться на этом пути или вернуться назад, отказавшись от использования

знаний об окружающем мире, которыми человечество уже обладает. Накоплением

этих знаний, поиском закономерностей в них и их применением на практике

занимается наука.

“ Вторая половина нашего столетия отмечена стремительным прогрессом

биологических знаний и их приложений в разнообразных сферах жизни

современного общества.В сущности, интерес человека к живой природе никогда

не угасал, но лишь последние десятилетия позволили приблизиться к пониманию

удивительных тайн жизнедеятельности и на этой основе сделать решительный

шаг в использовании новейших биологических открытий."(вице-президент АН

СССР Ю.А.Овчинников,1987)

Пятидесятые годы стали временем начала ренессанса биологии, которая

"сумела заглянуть внутрь клетки и разобраться в молекулярных механизмах

рождения ми развития организмов" Существует мнение, что XXI век станет

веком биологии, а все остальные науки отойдут на второй план. Сбылось

предсказание великого физика современности Н.Бора, который в 50х годах

неоднократно заявлял, что в ближайшем будущем наиболее интенсивное

проникновение в тайны природы станет прерогативой не физики, а именно

биологии. Большая часть современной естественнонаучной литературы в той или

иной мере посвящена исследованию именно живой природы. Биологическими

проблемами занимаются сейчас десятки наук. Очень продуктивными оказываются

и науки, связанные с претворением новейших биологических открытий в жизнь.

Можно без преувеличения сказать, что одной из таких отраслей приложения

биологии многие из нас обязаны здоровьем и даже жизнью. Речь идет о

медицине, которая в настоящие годы переходит не только к использованию

лекарств нового поколения и применению в практике новых материалов, но к

таким методам лечения, которые позволяют воздействовать на болезнь в самом

ее начале, а то и до начала! Это стало возможным в связи с исследованием

молекулярных механизмов развития множества заболеваний и коррекцией

нарушений не привычным методом введения в организм недостающих веществ, а

путем воздействия на естественные процессы биорегуляции (с помощью

специальных биорегуляторов или на генетическом уровне). Решение множества

ключевых проблем современности, таких как производство продуктов питания,

многих лекарств и других веществ связано с активным внедрением в жизнь

биотехнологий.

Столь ощутимый прогресс биологии был бы невозможен без ее активного

взаимодействия с другими науками. Но парадокс современного состояния науки

состоит в том, что множество исследований оказывается "на стыке наук", для

продуктивного решения проблемы приходится привлекать ученых различных

специальностей; более того, многие ученые в настоящее время, в век узкой

специализации, вынуждены овладевать смежными специальностями, и множество

современных исследований с трудом можно отнести к какой-нибудь одной

отрасли науки. При решении биологических проблем тесно переплетаются идеи и

методы биологии, химии, физики, математики и других областей знания. Именно

проблема взаимодействия химии с биологическими дисциплинами и их

приложениями в медицине и будет нас интересовать.

Химики второй половины XX века очень активно занимались исследованиями

живой природы. В пользу этого тезиса может свидетельствовать хотя бы тот

факт, что из 39 Нобелевских премий по химии, врученных за последние 20 лет

(19771996), 21 премия (больше половины! а ведь отраслей химии очень много)

была получена за решение химико-биологических проблем.Это и неудивительно,

ведь живая клетка это настоящее царство больших и малых молекул, которые

непрерывно взаимодействуют, образуются и распадаются... В организме

человека реализуется около 100 000 процессов, причем каждый из них

представляет собой совокупность различных химических превращений. В одной

клетке организма может происходить примерно 2000 реакций. Все эти процессы

осуществляются при помощи сравнительно небольшого числа органических и

неорганических соединений. Современная химия характеризуется переходом к

изучению сложных элементорганических соединений, состоящих из

неорганических и органических остатков. Неорганические части представлены

водой и ионами различных металлов, галогенов и фосфора (в основном),

органические части представлены белками, нуклеиновыми кислотами,

углеводами, липидами и достаточно обширной группой низкомолекулярных

биорегуляторов, таких как гормоны, витамины, антибиотики, простагландины,

алкалоиды, регуляторы роста и т.д.

Известно, что из множества химических элементов в состав живых

организмов входят только некоторые элементы. Наиболее важными ионами

металлов оказываются ионы натрия, калия, магния, кальция, цинка, меди,

кобальта, марганца, железа и молибдена. Из неметаллоидов в живых системах

практически всегда можно встретить атомы водорода, кислорода, азота,

углерода, фосфора и серы в составе органических соединений и атомы

галогенов и бора как в виде ионов, так и в составе органических частиц.

Отклонение в содержании большинства из этих элементов в живых организмах

часто приводит к достаточно тяжелым нарушениям метаболизма.

Большая часть болезней обусловлена отклонением концентраций какого-либо

вещества от нормы. Это связано с тем, что огромное число химических

превращений внутри живой клетки происходит в несколько этапов, и многие

вещества важны клетке не сами по себе, они являются лишь посредниками в

цепи сложных реакций; но, если нарушается какое-то звено, то вся цепь в

результате часто перестает выполнять свою передаточную функцию;

останавливается нормальная работа клетки по синтезу необходимых веществ.

В поддержании нормальной жизнедеятельности организма очень велика роль

органических молекул. Их можно разделить по принципам, заложенным в их

конструкцию, на три группы : биологические макромолекулы (белки,

нуклеиновые кислоты и их комплексы), олигомеры (нуклеотиды, липиды, пептиды

и др.) и мономеры (гормоны, антибиотики, витамины и многие другие в-ва).

3.2 Биология разных направлений

В современной науке на базе биологии возникло множество новых наук,

которые отличаются используемыми методами, целями и объектами изучения. К

этому направлению относят:

а) биохимию;

б) биофизику;

в) молекулярную биологию;

г) молекулярную генетику;

д) фармакологию и молекулярную фармакологию

и множество смежных дисциплин. В большей части современных

биологических исследований активно используются химические и физико-

химические методы. Прогресс в таких разделах биологии, как цитология,

иммунология и гистология, был напрямую связан с развитием химических

методов выделения и анализа веществ. Даже такая классическая "чисто

биологическая" наука, как физиология, все более активно использует

достижения химии и биохимии. В США Национальные Институты Здоровья

(National Instituts of Health USA) в настоящее время финансируют

направления медицинской науки, связанные с чисто физиологическими

исследованиями, гораздо меньше, чем биохимические, считая физиологию

"неперспективной и отжившей свое" наукой. Возникают такие , кажущиеся на

первый взгляд экзотическими науки, как молекулярная физиология,

молекулярная эпидемиология и др. Появились новые виды медико-биологических

анализов, в частности, иммуноферментный анализ, с помощью которого удается

определять наличие таких болезней, как СПИД и гепатит; применение новых

методов химии и повышение чувствительности старых методов позволяет теперь

определять множество важных веществ не нарушая целостности кожного покрова

пациента, по капле слюны, пота или другой биологической жидкости.

Итак, чем же занимаются все вышеперечисленные науки, являющиеся

различными ветвями биологии?

Появление науки биохимии обычно связывают с открытием явления

ферментативного катализа и самих биологических катализаторов ферментов,

первые из которых были идентифицированы и выделены в кристаллическом

состоянии в 20х годах нашего столетия. Биохимия изучает химические

процессы, происходящие непосредственно в живых организмах и использует

химические методы в исследовании биологических процессов. Крупнейшими

событиями в биохимии явились установление центральной роли АТФ в

энергетическом обмене, выяснение химических механизмов фотосинтеза, дыхания

и мышечного сокращения, открытие трансаминирования, установление механизма

транспорта веществ через биологические мембраны и т.п.

Молекулярная биология возникла в начале 50х годов, когда Дж.Уотсон и

Ф.Крик расшифровали структуру ДНК, что позволило начать изучение путей

хранения и реализации наследственной информации. Крупнейшие достижения

молекулярной биологии открытие генетического кода, механизма биосинтеза

белков в рибосомах, основы функционирования переносчика кислорода

гемоглобина.

Следующим шагом на этом пути явилось возникновение молекулярной

генетики, которая изучает механизмы работы единиц наследственной информации

генов, на молекулярном уровне. Одной из актуальнейших проблем молекулярной

генетики является установление путей регуляции экспрессии генов перевод

гена из активного состояния в неактивное и обратно; регуляция процессов

транскрипции и трансляции. Практическим приложением молекулярной генетики

явилась разработка методов генной инженерии и генотерапии, которые

позволяют модифицировать наследственную информацию, хранящуюся в живой

клетке, таким образом, что необходимые вещества будут синтезироваться

внутри самой клетки, что позволяет получать биотехнологическим путем

множество ценных соединений, а также нормализовать баланс веществ,

нарушившийся во время болезни. Суть генной инженерии рассечение молекулы

ДНК на отдельные фрагменты, что достигается с помощью ферментов и

химических реагентов, с последующим соединением; эта операция производится

с целью вставки в эволюционно отлаженную цепь нуклеотидов нового фрагмента

гена, отвечающего за синтез нужного нам вещества, вместе с так называемыми

регуляторами участками ДНК, обеспечивающими активность "своего" гена. Уже

сейчас с помощью генной инженерии получают многие лекарственные препараты,

преимущественно белковой природы : инсулин, интерферон, соматотропин и др.

Фармакология - это наука о лекарственных средствах, действии различных

химических соединений на живые организмы, о способах введения лекарств в

организмы и о взаимодействии лекарств между собой. Молекулярная

фармакология изучает поведение молекул лекарственных веществ внутри клетки,

транспорт этих молекул через мембраны и т.д. Человек начал применять

лекарственные вещества очень давно, несколько тысяч лет назад. Древняя

медицина практически полностью основывалась на лекарственных растениях, и

этот подход сохранил свою привлекательность о наших дней. Множество

современных лекарственных препаратов содержат вещества растительного

происхождения или химически синтезированные соединения, идентичные тем,

которые можно обнаружить в лекарственных растениях. Один из самых ранних из

дошедших до нас трактат о лекарственных средствах был написан

древнегреческим врачом Гиппократом в IV веке до нашей эры.

Зачатки химии лекарственных веществ появляются в период господства

алхимии. Современная химиотерапия ведет свой отсчет с начала XX века от

трудов П.Эрлиха по противомалярийным средствам и производным мышьяковой

кислоты. В настоящее время синтезированы десятки и сотни тысяч

лекарственных веществ, и их поиск продолжается. Но число активно

применяемых лекарств, конечно, значительно меньше. Не все вещества,

синтезированные в качестве потенциального нового лекарственного вещества,

находят свое применение на практике. Многие широко использовавшиеся ранее

лекарства вытесняются из сферы применения из-за того, что появляются более

эффективные аналоги, которые воздействуют на причину болезни гораздо

селективнее, имеют меньше противопоказаний и побочных эффектов. В 1995 году

к применению в России было разрешено свыше 3 тысяч наименований

лекарственных препаратов, содержащих около 2 тысяч разнообразных химических

веществ синтетического происхождения[12,13]. Одним из крупных успехов

фармакологии второй половины нашего века явилось создание и внедрение в

практику антибиотиков широкого спектра действия: сульфамидных препаратов,

витаминов, средств, влияющих на деятельность центральной нервной системы

транквилизаторов, нейролептиков, психотомиметиков и др. Многие из этих

лекарств были открыты и впервые применены в нашей стране (фторофур,

феназепам, циклодол, витаминные препараты и мн.др.)

В настоящее время в мире существует множество научных центров, ведущих

разнообразные биологические исследования. Странами-лидерами в этой области

являются США, европейские страны: Англия, Франция, Германия, Швеция, Дания,

Россия и др. В нашей стране существует множество научных центров,

расположенных в Москве и Подмосковье (Пущино, Обнинск, Черноголовка),

Петербурге, Новосибирске, Красноярске, Владивостоке...Хотя, справедливости

ради, надо заметить, что и в этой области (как и во всей российской науке в

целом) наблюдается некоторый "упадок", связанный как с недостатком

финансирования и общим экономическим кризисом в РФ, так и с проблемой brain-

drain /"утечки мозгов"/ в более экономически благоприятные страны. Однако

многие исследовательские институты Академии Наук России, Российской

Академии Медицинских наук, Российской Академии Сельскохозяйственных Наук,

Министерства Здравоохранения и Медицинской Промышленности продолжают

научные изыскания (пока еще...), хотя и не на полную мощь. Одни из ведущих

центров по стране Институт биоорганической химии им.М.А.Шемякина и

Ю.А.Овчинникова, Институт молекулярной биологии им.В.А.Энгельгардта,

Институт органического синтеза им.Н.Д.Зелинского, Институт физикохимической

биологии МГУ им.Белозерского и др. В СанктПетербурге можно отметить

Институт Цитологии РАН, химический и биологические ф-ты Гос. Университета,

Институт экспериментальной медицины РАМН, Институт онкологии РАМН им.

Петрова, Институт особо чистых биопрепаратов МЗиМП и т.п.

Основными проблемами, решаемыми в последние годы физико-химической

биологией, являются синтез белков и нуклеиновых кислот, установление

нуклеотидной последовательности генома многих организмов (в том числе

определение полной нуклеотидной последовательности генома человека),

направленный транспорт веществ через биологические мембраны; разработка

новых лекарств, новых материалов для медицинского использования, например,

для биопротезирования. Особое внимание уделяется разработке биотехнологий,

которые часто бывают более экономически выгодны, эффективны, чем

традиционные "технические", не говоря уже об их экологической чистоте.

Ведутся активные работы по клонированию растений и животных, а также по

получению отдельных органов вне организма. Особо примечателен недавний

успех швейцарских ученых ( первые сообщения в печати появились в конце

февраля 1997 г.), получивших путем клонирования сельскохозяйственное

животное овцу, которая была выращена из клетки вымени матери-овцы; дочерняя

генетическая копия была названа Долли [11]. Это свидетельствует о том, что

клонирование из сферы чисто научных экспериментов переходит в сферу

практики. Необходимо упомянуть и о лечении заболеваний новым методом

генотерапии изменением наследственности. Лечебный эффект достигается путем

переноса "исправленного" гена либо с помощью ретровируса, либо внедрением

липосом, содержащих генетические конструкции. Генотерапевтические методы

только зарождаются, но именно с их помощью уже была вылечена маленькая

девочка, больная муковисцидозом; особо перспективно применение генотерапии

в лечении болезней, передающихся по наследству или возникающих под

действием вирусов. Вероятно, с привлечением именно этих методов будут

побеждены СПИД, рак, грипп и множество других, менее распространенных

болезней.

Кроме того, постоянно исследуются механизмы превращений химических

веществ в организмах и на основе полученных знаний ведется непрекращающийся

поиск лекарственных веществ. Большое количество разнообразных лекарственных

веществ в настоящее время получают либо биотехнологически (интерферон,

инсулин, интерлейкин, рефнолин, соматоген, антибиотики, лекарственные

вакцины и пр.), используя микроорганизмы (многие из которых являются

продуктом генной инженерии), либо путем ставшего почти традиционным

химического синтеза, либо с помощью физико-химических методов выделения из

природного сырья (частей растений и животных).

Другой биологической задачей химии является поиск новых материалов,

способных заменить живую ткань, необходимых при протезировании. Химия

подарила врачам сотни разнообразных вариантов новых материалов.

Кроме множества лекарств, в повседневной жизни люди сталкиваются с

достижениями физико-химической биологии в различных сферах своей

профессиональной деятельности и в быту. Появляются новые продукты питания

или совершенствуются технологии сохранения уже известных продуктов.

Производятся новые косметические препараты, позволяющие человеку быть

здоровым и красивым, защищающие его от неблагоприятного воздействия

окружающей среды. В технике находят применение различные биодобавки ко

многим продуктам оргсинтеза. В сельском хозяйстве применяются вещества,

способные повысить урожаи (стимуляторы роста, гербициды и др.) или

отпугнуть вредителей (феромоны, гормоны насекомых), излечить от болезней

растения и животных и многие другие...

. Список литературы:

Наша Планета; Москва; 1985 год.

Пьер Агесс; Ключи к экологии; Ленинград; 1982 год.

В.З.Черняк; Семь чудес и другие; Москва; 1983 год.

Г.Хефлинг. Тревога в 2000 году. Москва. 1990 год.

В.В. Плотников. На перекрестках экологии. Москва. 1985 год.

Ю.А.Овчинников. Биоорганическая химия. М.:Просвещение,1987

А.Е.Браунштейн. На стыке химии и биологии. М.:Наука,1987

Г.Б.Шульпин. Химия для всех. М.:Знание,1987

Л.Ю.Федорова. Рассказы о ядах, противоядиях, лекарствах и ученых.

М.:Знание,1983

Биология и медицина: философские и социальные проблемы взаимодей

ствия. //Сб. трудов. М.:Наука,1985

Д.Н.Смирнов, В.Е.Генкин, “Очистка сточных вод в процессах обработки

металлов”, М:Металлургия, 1989

“Удаление металлов из сточных вод” под ред. Дж.К.Кушни,

М:Металлургия, 1987

Охрана окружающей среды/ Справочник. Составитель Л. П. Шариков.