Классификация загрязняющих веществ по характеру воздействия на живые организмы и по степени опасности, их характеристика, примеры.

Все химические вещества можно условно разделить на 4 группы: 1) безвредные для человека (O2, N2, NaCl и тд) 2) вещества, действующие о посредственно, но делают среду обитания менее благоприятной(CO2, CH4-вызывают потепление климата) (фреоны-разрушают озоновый слой) 3)токсиканты- прямо вредят здоровью (ртуть, мышьяк и тд) 4) вещества неопределённого характера.
Такая классификация условна, тк одно и тоже вещества может быть безвредно в малых количествах, но вредно в больших (NaCl).
Классификация в зависимости от воздействия на человека по Бобкову:
1)Необходимые для организма вещества (H2O)
2)Стимуляторы-вещества, стимулирующие обмен веществ.
3)Терапевтические агенты(лекарства)-вещества, способствующие ликвидации появляющихся заболеваний.
4)Инертные- безвредные, не влияющие на организм
5)Токсиканты-причиняют вред организму, может привести к функциональным нарушениям, и даже к летальному исходу.
Все вещества делят на 4 класса опасности. В основу такой классификации положены характеристики, влияющие на степень опасности, такие как кумулятивность, токсичность, способность вызывать отдаленные побочные явления.
Классы опасности загрязняющих веществ

I класс- чрезвычайно опасные вещества (ртуть, берилий, бензопирены, диэтил ртуть)
II класс- высокоопасные вещества (мышьяк, свинец, кадмий, Al, формальдегид)
III класс- опасные вещества (Cr, Fe, Cu, Zn, аммиак, нитраты, бензин, ацетон и тд)
IV класс- умеренно опасные вещества (хлориды, нефть, керосин и тд)
Для ОС обычным является присутствие нескольких видов вредных веществ, которые оказывают совместное действие на организм.
Эти совместные действия проявляются следующим образом:
а) синергизм- одно вещество усиливает действие другого
б) аддиктивность- суммирование действия
в) антогонизм- одно вещества ослабляет действие второго
Воздействие вредных веществ может быть 3 типов:
1)Цитотоксическое-изменение проницаемости клеточных мембран, нарушение функциональных свойств ферментативных систем клеток
2)Терратогенное- нарушение эмбрионального развития, связанное с нарушением генов, но без влияния на наследственность
3)Генетическое- затрагивается геном.

3. Уникальные свойства воды. Химический состав природных вод:

растворенные газы, главные ионы, биогенные элементы, микроэлементы, растворенные органические вещества.

Уникальные свойства воды. Химический состав природных вод: растворенные газы, главные ионы, биогенные элементы, микроэлементы, растворенные органические вещества
Вода - Одно из самых распространенных соединений в природе, играющее исключительно важную роль в процессах, происходящих на Земле. Воде принадлежит важнейшая роль в геологической истории Земли и возникновении жизни, в формировании физической и химической среды, климата и погоды на Земле.

Теплоемкост ь воды аномально высока. Чтобы нагреть определенное ее количество на один градус, необходимо затратить больше энергии, чем при нагреве других жидкостей. Эта особенность воды позволяет человеку поддерживать нормальную температуру тела на одном уровне и в жару, и в холод. Нагреваясь днем солнечной энергией, вода морей и океанов поглощает огромное количество тепла, остывая ночью, отдает его атмосфере.

Из всего перечисленного следует, что вода играет главную роль в процессах регулирования теплообмена человека и позволяет ему поддерживать комфортное состояние при минимуме энергетических затрат.

Плотность - еще одна уникальность воды. Плотность большинства жидкостей, кристаллов и газов - при нагревании уменьшается и при охлаждении увеличивается, вплоть до процесса кристаллизации или конденсации.

Поверхностное натяжение. Если рассмотреть все вещества на Земле, то только у металла под названием ртуть поверхностное натяжение больше чем у воды.

Универсальный растворитель. Если ей дать достаточно времени, она может растворить практически любое твердое вещество. Именно из-за уникальной растворяющей способности воды никому до сих пор не удалось получить химически чистую воду - она всегда содержит растворенный материал сосуда. Пройдя весь круговорот, вода на своем пути растворяет горные породы, металлы, органические вещества. Поэтому в воде содержится все элементы периодической таблицы Менделеева, газы, основания, соли, кислоты.
Поскольку человек состоит на две трети из воды, естественно она абсолютно необходима для всех ключевых систем жизнеобеспечения человека. Вода содержится в нашей крови (79%) и способствует переносу по кровеносной системе в растворенном состоянии тысяч необходимых для жизни веществ.

Химия соленых вод
5 основных компонентов: 1) Растворенные в воде газы O2 N2 CO2, углеводороды и инертные газы
2)11 главных ионов солей (+: Na Mg Ca K Sr -: Cl So4 HCO3 Br F BO3)
В отличие от пресной воды в морской воде выступают в основном хлориды.
3) Биогенные элементы (основные элементы живых организмов) C H N P Si F Mn
4) Микроэлементы (Li, Zn, Fe …)
5) Органические вещества (углеводы, аминокислоты..)
Основная закономерность соленых вод- постоянное единство его соленого состава.
Пресная вода:
Играет основную роль для биосферы, однако на ее долю приходится всего 3% от общего количества воды. Пресная вода- вода, в 1 кг которой есть не больше 1 г солей.
Средний химический состав пресных вод отличается от соленых: +: Ca Mg Na K -: HCO3 SO4 Cl NO3 SiO3
Показатель ph – водородный показатель- мера активности ионов водорода в растворе, количественно выражающая его кислотность.
Для большинства озер: 6-8
Жесткость- содержание в воде карбонатов CaCO3 MgCO3 и гидрокарбонатов Сa(HCO3)2 Mg(HCO)2. Устраняется кипячением.

4. Основные процессы миграции и трансформации загрязняющих веществ в природных водах, их воздействие на водные организмы.

Основные процессы миграции и трансформации загрязняющих веществ в природных водах, их воздействие на водные организмы.
Вопрос очень сложный, можете ще посмотреть в инете.
Тяжелые металлы.
В отличие от загрязняющих веществ, подвергающихся разложению металлы способны лишь к перераспределению между отдельными компонентами водных систем. Выделяют коллоидно-дисперсную и растворенные фазы, в которых металлы находятся в виде самых разных форм и соединений.
Существенное значение для судьбы металлы в водах имеют такие свойства, как растворимость в воде, способность распределению между жидкими и твердыми фазами, между полярными и неполярными растворителями, способность к комплексобразованию, скорость разрушения их соединений, их летучесть.
В растворенной фазе металлы могут находиться в виде свободных гидратированных ионов, неорганических и органических комплексов, в том числе с хелатообразованием: гуминовыми, фильмовыми кислотами, полисахаридами, всегда присутствующих в природных водах.Например.растворенная фракция меди включает ионы Cu(OH)4 Cu(OH)2 CuCO3, неорганические соединения, органические комплексы с пептидами, гуматами и тд.

При дефиците кислорода окислительно-восстановительное равновесие сдвигается в сторону роста концентраций восстановительных форм металлов, более растворимых в воде, чем окисленные и в водах увеличивается концентрация растворенных элементов, особенно в придонных слоях воды. Кроме того, при недостатке кислорода могут распадаться коллоидные мицеллы (Мицеллы — частицы в коллоидных системах, состоят из нерастворимого в данной среде ядра очень малого размера, окруженного стабилизирующей оболочкой адсорбированных ионов и молекул растворителя) гидроксидов железа и адсорбированные на них ионы металла также переходить в водную фракцию.
Для распределения металлов между фазами основополагающую роль играет рн среды. В результате связывания и осаждения концентрация большинства металлов в воде существенно снижается, при чем в морской воде она снижается быстрее.
При подкислении среды, при недостатке кислорода и при появлении растворенных комплексообразователей происходит переход металлов из осадков в воду. Поэтому в периоды паводков и дождей в водах происходит повышенная концентрация тяжелых металлов. Эти превращения влияют на поступление вредных веществ в водные организмы.
Органические соединения претерпевают в воде разнообразные превращения.
На направление и скорость превращения пестицидов существенное влияние оказывает Т, концентрация растворенного кислорода, рн воды, свет.
Превращения органических веществ настолько разнообразны, что чаще всего неизвестно в каком виде исходное соединение.
Превращения при участии живых организмов. Наряду с изменениями веществ под влиянием абиотических факторов, проходят процессы, связанные с присутствием в воде живых организмов. Они могут проходить внутри организмов и вне их под влиянием экзометаболитов и различных ферментативных систем.
Основную роль в биогенных превращениях играют микроорганизмы, населяющие водную среду. Однако и процессы жизнедеятельности самих организмов также вовлекается в процесс преобразования веществ в экосистеме. Гидробионты участвуют в превращениях металлов. При участии микроорганизмов в водоемах могут проходить ОВ превращение Cr As Co. При этом аэробные микроорганизмы обеспечивают процессы окисления, а анаэробные – процессы восстановления.
Превращения органических загрязнителей происходят по определенным биохимическим механизмам с участием ферментов.Устойчивость гидробионтов к пестицидам часто зависит от активности ферментативных систем.Главным итогом превращения в тканях организма является повышение их растворимости в воде, благодаря чему обеспечивается бытрое выведение вещества из организма.
Превращение чужеродных органических соединений происходит через метаболическую трансформацию и конъюгации. Метаболические реакции включают ОВР, реакции гидролиза.Конъюгация – реакции с H2SO4, аминокислотами, метильными и другими группами.

5. Естественные и антропогенные причины загрязнения и деградации почв.

Естественные и антропогенные причины загрязнения и деградации почв.
Почва- верхний рыхлый слой литосферы, вместе с включенными в нее водой воздухом и живыми организмами, с продуктами их жизнедеятельности. Она образовалась в процессе химического и физического выветривания, формирования верхних слоев коры под влиянием жизни, атмосферы и обменных процессов.
Естественные причины деградации и загрязнения:
1) Водная и ветровая эрозии
2)Засоление
3)заболачивание, опустынивание
Антропогенные причины деградации и загрязнения:
1)Разрушение и отчуждение почв при строительстве и добыче полезных ископаемых
2)Химическое загрязнение в результате промышленности и жизнедеятельности людей:
а)Атмосферные переносы загрязнителей(тяж металлы, кислые дожди, F, пестициды)
б)С/Х загрязнения(удобрения, пестициды)
в)наземные загрязнения(несанкционированные свалки, отвалы и тд)
г)загрязнение нефтью и нефтепродуктами

6. Группы веществ, загрязняющих почвы, их превращения в почвах.

Загрязнение почвы – это изменение ее физических, химических и биологических характеристик в результате воздействия загрязняющих веществ, содержащихся в отходах производства и потребления. Все загрязнения почвы можно разделить на химические и биологические.

Почва может загрязняться в результате:

1) внесения минеральных и органических удобрений;

2) использования пестицидов;

3) поступления промышленных и бытовых отходов различных видов, которые применяют в качестве удобрений и с целью увлажнения, в том числе и внесения в почву отходов животноводческих комплексов (ферм) и индивидуальных хозяйств;

4) попадания на ее поверхность химических веществ с атмосферными выбросами промышленных предприятий и автотранспорта, а также радионуклидов вследствие аварий на ядерных реакторах;

5) захоронения бытовых и промышленных отходов.

Все загрязнители почвы можно разделить на биологические (вирусы, бактерии, яйца гельминтов, простейшие) и химические. Химические загрязнители почвы делятся на две большие группы. К первой группе относятся химические вещества, которые вносятся в почву целенаправленно, чаще всего - в сельском и лесном хозяйствах: пестициды, минеральные удобрения (управляемый процесс); Ко второй группе химических загрязнителей относятся химические вещества, поступающие в почву случайно с техногенными (антропогенными) жидкими, твердыми и газообразными отходами.

Все ЭХВ по степени опасности для здоровья населения делят на три класса:

1 -й - высокоопасные;

2 - й - умеренно опасные;

3-й - малоопасные.

Класс опасности ЭХВ устанавливают по показателям.

К 1-му классу относятся мышьяк, кадмий, ртуть, свинец, бенз(а)пирен, стойкие хлорорганические пестициды: ДДТ, гексахлорциклогексан (ГХЦГ), полихлоркамфен (ПХК), полихлорпинен (ПХП) и др.

Ко 2-му - бор, кобальт, никель, молибден, хром, гербициды группы 2, 4-Д и др.

К 3-му - барий, ванадий, вольфрам, марганец, нерадиоактивный стронций и др.

1.Классификацию почв по степени загрязнения проводят по предельно допустимымколичествам (ПДК) химических веществ в почвах и их фоновому содержанию

2.По степени загрязнения почвы следует подразделять на:

1)сильнозагрязненные;

2)среднезагрязненные;

3)слабозагрязненные.

2.1.К сильнозагрязненным относят почвы, содержание загрязняющих веществ в которых в несколько раз превышает ПДК, имеющие, под воздействием химического загрязнения, низкую биологическуюпродуктивность, существенное изменение физико-механических, химических ибиологических характеристик, в результате чего содержание химических веществ ввыращиваемых культурах превышает установленные нормы.

2.2. Ксреднезагрязненным относят почвы, в которых установлено превышение ПДК безвидимых изменений в свойствах почв.

2.3. К слабозагрязненнымотносят почвы, содержание химических веществ в которых не превышает ПДК, новыше естественного фона.

3.Степень устойчивости почвы к химическим загрязняющим веществам оценивают поотношению к конкретному химическому загрязняющему веществу или группе веществ, которыми загрязнена исследуемая почва. При этом следует различать:

1)педохимически активные вещества, создающие кислотно-щелочные иокислительно-восстановительные условия в почвах и воздействующие таким образомна общую почвенно-геохимическую обстановку. Это преимущественно макроэлементы иих соединения, ухудшающие качество почвы и ее плодородие;

2)биохимически активные вещества, воздействующие в первую очередь на организмы(микрофлору, растения, животных);

3)вещества, способные находиться в почве в таких формах, которые ведут к ихмиграции в атмосферный воздух, растительность, поверхностные, грунтовые иподземные воды.

4.По степени устойчивости к химическим загрязняющим веществам и по характеруответных реакций почвы следует подразделять на:

1)очень устойчивые;

2)среднеустойчивые;

3)малоусточивые.

5.Степень устойчивости почвы к химическим загрязняющим веществам характеризуютследующие основные показатели:

1) гумусноесостояние почв;

2)кислотно-основные свойства;

3)окислительно-восстановительные свойства;

4)катионно-обменные свойства;

5)биологическая активность;

6)уровень грунтовых вод;

7) доля веществ впочве, находящихся в растворимой форме.

5.1. При оценкеустойчивости почв к химическим загрязняющим веществам необходимо учитыватьследующие показатели:

1)показатели, характеризующие сезонные или краткосрочные (2-5 лет) изменения свой почв и необходимые для оценкитекущего состояния почвенного покрова в связи с прогнозированием урожайности ирекомендациями по сезонному внесению удобрений и пестицидов, поливу и другиммерам повышения урожая текущего года. Краткосрочные изменения свойств почвдиагностируются по динамике влажности, величине рН, составу почвенныхрастворов, дыханию почв, содержанию доступных растениям питательных веществ;

2)показатели долгосрочных изменений, проявляющихся в течение 5-10 лет и более, отражающие неблагоприятные тенденцииизменения свойств в результате загрязнения. Они включают периодическиеизмерения содержания и запаса гумуса, отношение углерода гуминовых кислот куглероду фульвокислот, эрозионные потери почвы, структурное состояние, составобменных катионов, общую щелочность, кислотность, содержание солей;

3) показатели ранней диагностики развития (появления)неблагоприятных изменений свойств почв, пригодные для биологических тестов, микроморфологических наблюдений, анализов водно-солевого, окислительно-восстановительного и кислотно-щелочного режимов почвы.

7. Основные классы веществ, загрязняющих атмосферу. Естественные и антропогенные источники. Воздействие загрязнителей воздуха на живые организмы.

Загрязнение атмосферы Земли — принесение в атмосферныйвоздух

В зависимости от источника и механизма образования различают первичные и вторичные загрязнители воздуха.

Первые представляют собой химические вещества, попадающие непосредственно в воздух из стационарных или передвижных источников.

Вторичные образуются в результате взаимодействия в атмосфере первичных загрязнителей между собой и с присутствующими в воздухе веществами (кислород, озон, аммиак, вода) под действием ультрафиолетового излучения. Часто вторичные загрязнители, например вещества группы пероксиацетилнитратов (ПАН), гораздо токсичнее первичных загрязнителей воздуха.

БОльшая часть присутствующих в воздухе твердых частиц и аэрозолей является вторичными загрязнителями.

С учетом токсичности и потенциальной опасности загрязнителей, их распространенности и источников эмиссии они были разделены условно на несколько групп:

1. основные (критериальные) загрязнители атмосферы: оксид углерода, диоксид серы, оксиды азота, углеводороды, твердые частицы и фотохимические оксиданты;

2. полициклические ароматические углеводороды (ПАУ);

3. следы элементов (в основном металлы и их оксиды);

4. постоянные газы (диоксид углерода, фторхлорметаны и др.);

5. пестициды;

6. абразивные твердые частицы (кварц, асбест и др.);

7. разнообразные загрязнители, оказывающие многостороннее действие на организм (нитрозамины, озон, полихлорированные бифенилы (ПХБ), сульфаты, нитраты, альдегиды, кетоны и др.).

Все критериальные загрязнители относятся к первичным загрязнителям атмосферы.

По степени опасности все загрязняющие вещества согласно ГОСТ 12.1.007-76 (скачать) разделяются на четыре класса опасности:

1. I класс – вещества чрезвычайно опасные;

2. II класс – вещества высоко опасные;

3. III класс – вещества умеренно опасные;

4. IV класс – вещества мало опасные.

1. Природные (естественные загрязнители минерального, растительного - пыльца; микробиологического происхождения –сероводород, сульфаты; извержения вулканов -, газы: CО2, SO2, Н2О, H2, N, NCl, HF и др, лесные и степные пожары –углеводороды; моря и океаны – хлористый натрий, хлористый магний, бромистый калий.)
2. Искусственные (антропогенные), которые можно разделить на несколько групп:
3. — Транспортные — загрязнители, образующиеся при работе автомобильного, железнодорожного, воздушного, морского и речного транспорта; (углеводороды, СО2, NО, бензопирен, свинец, тяжелые металлы, пыль.
4. — Производственные — загрязнители, образующиеся как выбросы при технологических процессах, отоплении;
5. — Бытовые — загрязнители, обусловленные сжиганием топлива в жилище и переработкой бытовых отходов.

По агрегатному состоянию выбросы вредных веществ классифицируют на:

1) газообразные (диоксид серы, оксиды азота, оксид углерода, углеводороды и др.);

2) жидкие (кислоты, щелочи, растворы солей и др.);

3) твердые (пыль, сажа и др.)

Загрязнение воздуха оказывает вредное воздействие на живые организмы несколькими путями:
1) доставляя аэрозольные частицы и ядовитые газы в дыхательную систему человека и животных и в листья растений;
2) повышая кислотность атмосферных осадков, которая, в свою очередь, влияет на изменение химического состава почв и воды;
3) стимулируя такие химические реакции в атмосфере, которые приводят к увеличению продолжительности облучения живых организмов вредоносными солнечными лучами;
4) изменяя в глобальном масштабе состав и температуру атмосферы и создавая таким образом условия, неблагоприятные для выживания организмов.

8. Основные пути решения проблем глобального потепления климата.