Глобальные экологические проблемы. Кислотные дожди – одна из наиболее тяжелых форм загрязнений окружающей среды (рис.1, 2)

Большую озабоченность общества вызывают экологические проблемы, химическая суть которых состоит в охране биосферы от избытка оксидов углерода и метана, создающих «парниковый эффект», оксидов серы и азота, приводящих к «кислотным дождям»; галогенпроизводных (хлор, фтор) углеводородов, нарушающих «озоновый щит Земли»; канцеро­генных веществ (полиароматических углеводородов и продуктов их неполного сгорания) и других продуктов. В наши дни становится актуальной не только проблема охраны окружающей среды, но и охрана внутренней среды. Растет число веществ, поступающих в живой организм, кото­рые являются чужеродными, чуждыми жизни и называемых ксенобиотиками. По данным всемирной организации здравоохранения их насчитывается около 4 млн. Они попадают в организм с пищей, водой и воздухом, а также в виде лекарств (лекарственных форм).

Кислотные дожди – одна из наиболее тяжелых форм загрязнений окружающей среды (рис.1, 2). Кислотность обычной дождевой воды характеризуется рН = 5,6–6,0. Наличие в атмосфере паров воды и загрязняющих веществ: оксидов серы (IV), (VI), азота (II), (IV), а также хлороводорода HCl приводит к образованию в атмосферной влаге серной, азотной, соляной кислот, которые выпадают в виде дождей, снега, либо в виде аэрозолей, что особенно вредно для верхних дыхательных путей и легких человека. Показатель рН кислотных дождей иногда достигает 2 – 3, что соответствует кислотности лимонного сока. Выпадение кислотных дождей может происходить через несколько дней в сотнях и тысячах километров от источника загрязнения. Так, в Норвегии и Швеции идут дожди, зародившиеся в Германии и Англии, а в Канаде – зародившиеся в США.

Из-за выпадения кислотных дождей уменьшается рН пресноводных водоемов, что приводит к гибели рыб. При закислении почв не только погибают растения, но повышается растворимость соединений многих металлов, в том числе металлов-токсикантов, которые создают опасность токсического загрязнения питьевой воды, растений, употребляемых в пищу человеком и животными.

Главными путями решения проблемы кислотных дождей являются установка специальных фильтров на промышленных предприятиях с целью снижения выбросов оксидов серы и азота, хлороводорода в атмосферу, использование современных установок для очистки промышленной и питьевой воды на водоочистительных станциях и водозаборах.

Также глобальной проблемой является постоянное загрязнение окружающей среды отходами производства и различными химическими веществами. Ежегодно в биосферу поступает до 100 тысяч различных химических веществ, из них 60 млн. т синтетических материалов, 500 млн. т минеральных удобрений, 5 млн. т пестицидов, 50 млн. т железа. В результате сжигания топлива в атмосферу ежегодно поступает более 20 млрд. т углекислого газа и более 700 млн. т газов, паров, твердых частиц, в том числе около 150 млн. т сернистого газа. Значительным источником загрязнения являются коммунально-бытовые сточные воды больших городов, которые очищаются не полностью, т.е. сбрасываются в природные воды в загрязненном виде. Объем сточных вод в мире достигает 450 км³.

 

 

Рис. 1. Схема образования кислотных осадков

 

 

Рис. 2. Влияние кислотных дождей на окружающую среду

 

Вследствие неполного сгорания горючего в двигателях автомобиля в атмосферу попадает угарный газ СО. Другой оксид углерода СО₂ накапливается в атмосфере как в результате естественных процессов, так и за счет хозяйственной деятельности человека. Вследствие резкого увеличения концентрации СО₂ в атмосфере произошло повышение температуры на нашей планете за последние 100 лет на 1 градус. На международной конференции в Киото (1997) развитые страны мира подписали соглашение о лимите на выбросы в атмосферу промышленных газов.

По оценке Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), из более чем 6 млн. известных химических веществ практически используются до 500 тыс. соединений. Из них около 40 тыс. веществ обладают вредными для человека свойствами, а 12 тыс. являются токсичными. Ассортимент химических веществ ежегодно возрастает на 5%.

Основными веществами, загрязняющими атмосферный воздух, являются оксиды углерода, азота, серы, углеводороды, альдегиды, свинец и другие тяжелые металлы. Вредные вещества вносятся в организм также с водой и пищей.

Токсические элементы в настоящее время являются главными загрязнителями окружающей среды. Если при гипомикроэлементозах (дефицит эссенциальных) возникают болезни недостаточности, то при разнообразных формах контакта организмов с токсичными элементами – болезни и синдромы интоксикаций.

Наиболее опасные последствия влияния ксенобиотиков: канцерогенез, тератогенез (отрицательное влияние на развитие плода человека), мутагенез (генетические изменения в организме, токсикопатии).

Тяжелые металлы обычно накапливаются в организме человека совместно, причем при синергизме эффект их влияния многократно усиливается. Так, токсичность ионов свинца усугубляется недостатком ионов кальция, а лития – недостатком натрия. Цинк и кадмий – антагонисты, поэтому введение избыточного количества цинка приводит к уменьшению содержания токсичного кадмия. Известно, что тяжелые металлы (свинец, ртуть, цинк, медь, кадмий, и др.) активно поглощаются водными растениями и животными, при этом либо погибают обитатели водоемов, либо происходит медленное отравление человека.

Густонаселенная Япония печально известна как страна, где возник ряд новых заболеваний: болезнь итай-итай, возникающая из-за отравления кадмием, поражающая почти все внутренние органы, болезнь минамата – расстройство нервной системы, вызываемое соединениями ртути.

Нарушение геохимического баланса в первую очередь влияет на организм ребенка. Во всем мире, особенно в промышленно развитых регионах, статистики отмечают, что число детей, родившихся со значительными отклонениями от нормы, и физической, и психической, становится все больше.

Сейчас наука не в полной мере может объяснить механизм очевидной связи организма и природной среды. По-видимому, вещества из природной среды попадают в организм, концентрируются в скелете, воздействуют на обмен веществ, определяют процессы роста.

Понятно, как важно познать законы, по которым живет и развивается окружающая среда. Лишь тогда можно отделить то, что привносит в мир человек, от того, что дает природа – главный источник и переносчик химических элементов на нашей Планете.