Органические загрязнения: что это такое и откуда они берутся

Органические соединения при высоких температурах

Химические реакции при нагревании органических веществ

Высокие температуры могут способствовать превращению органических веществ в другие соединения. Например, при нагревании целлюлозы образуются пироэнзимы. При температуре выше 350 градусов Цельсия происходит крекинг, т.е. расщепление молекул на более мелкие частицы, которые могут быть использованы в промышленности. Отдельные органические соединения могут распадаться на более простые вещества.

Виды промышленных процессов при использовании высоких температур

Высокие температуры являются неотъемлемой частью многих процессов в промышленности. Например, при производстве оксиметиленированных производных обычно используется температура от 100 до 150 градусов Цельсия. Конденсация и полимеризация могут происходить при температуре от 200 до 300 градусов Цельсия. Ферментативная деградация процессов может происходить при более высоких температурах.

Стоекие органические загрязнители

Стойкие органические загрязнители в окружающей среде обычно возникают при действии не только высоких температур, но и других факторов, таких как ультрафиолетовое излучение или химические вещества. Например, хлордифениловые соединения (ХДФ) — это класс стойких органических загрязнителей, которые могут образовываться при производстве пестицидов и прочих промышленных продуктов.

По словам исследователей, ХДФ могут прорываться через дно сточных канав и затем проникать в землю. Они могут оставаться в грунте на протяжении десятилетий, если не столкнуться с другими процессами разложения, и в конечном итоге попадать в цепочку питания животных и человека. Таким образом, стойкие органические загрязнители могут быть значимыми зарядами загрязнения.

Загрязнение окружающей среды: что это такое?

Понятие «загрязнение окружающей среды»

Понятие «загрязнение окружающей среды» довольно широкое:

• 1) как процесс (действие) – поступление в окружающую среду или возникновение в ней под действием различных факторов вредных для человека и природной среды агентов различной природы;
• 2) как загрязняющий окружающую среду агент (например, химическое вещество).

Загрязнение окружающей среды — привнесение в нее новых, не характерных для нее физ., хим. и биол. агентов (загрязнителей) либо превышение в ней естественного многолетнего уровня этих агентов.

Загрязнители окружающей среды – это несвойственные (новые) для среды физ., хим. и биол. агенты либо характерные для нее агенты, но находящиеся в объемах, превышающих естественно сложившийся многолетний (фоновый) уровень их присутствия.

Классификация видов загрязнения

1. По происхождению виды загрязнения:

— естественное , возникающее в результате действий природных явлений без участия людей;

— антропогенное, связанное с человеческой деятельностью, главной составной частью которого является техногенное загрязнение, обусловленное деятельностью промышленных производств.

2. По природе загрязнителей различают следующие виды загрязнения:

• 1) биологическое – либо привнесение в ОС и размножение в ней нежелательных для человека организмов, либо проникновение (естественное или антропогенное) в экосистему организмов, чуждых сообществам экосистемы и обычно там отсутствующих;
• 2) физическое (радиационное, тепловое, световое, электромагнитное, шумовое и др.);
• 3) химическое (загрязнение биосферы химическими веществами).

3. По способу образования различают загрязнение первичное и вторичное.

1. — первичное загрязнение – поступление в среду загрязнителей, образующихся непосредственно в ходе естественных или антропогенных процессов в биосфере.
2. — вторичное загрязнение – образование (синтез) вредных и опасных для окружающей среды и человека загрязнителей в ходе физико-химических процессов в окружающей среде, при этом все или некоторые реагенты могут быть сами по себе неопасными.

Например, вторичным загрязнением является образование при некоторых условиях ядовитых химических веществ в атмосфере, называемое смогом.

4. По пространственному признаку различают

• — глобальное (обнаруживаемое в любой точке планеты как угодно далеко от его источника),
• — региональное (обнаруживаемое в пределах значительных территорий, но не охватывающее всей планеты) и
• —локальное (наблюдаемое на небольшой территории, ограниченной пределами населенного пункта, предприятия

5. По видам компонентов ОС рассматривают,

• — загрязнения атмосферы, гидросферы или литосферы (на глобальном уровне) и
• — загрязнения атмосферного воздуха, поверхностных и подземных водоемов и почвы (на локальном уровне). Считается, что из загрязняющих агентов, регулярно попадающих в организм человека, около 70% поступает с пищей, 20% – из воздуха и 10% – с водой.

Химическое загрязнение – поступление в ОС загрязнителей в виде хим. веществ, образующихся непосредственно в ходе естественных, природно-антропогенных и антропогенных процессов (первичное загрязнение), либо образование (синтез) вредных и опасных загрязнителей в ходе физико-химических процессов в среде (вторичное загрязнение).

Необходимо отметить, что в развитых странах благодаря принятым в последние два–три десятилетия мерам по сокращению техногенных воздействий химическое загрязнение отошло на второй план, уступив первое место радиационному загрязнению.

В нашей стране опасность химического загрязнения окружающей среды по-прежнему находится на первом месте среди других видов загрязнения

Химикам известно 4–5 млн. хим. соединений, число которых ежегодно возрастает приблизительно на 10%. Человек в быту или производственной деятельности контактирует с 60–70 тыс. хим. соединений, число которых ежегодно увеличивается на 200–1000 новых веществ.

Если только 1% хим. соединений, с которыми человек вынужден контактировать, могут оказывать вредное действие на его здоровье, то и тогда их число чрезвычайно велико (до десятка тысяч и более).

Объемы производимых промышленным способом хим. веществ огромны. В мире более 50 хим. соединений производятся промышленностью в объемах более 1 млн. т

Напр-р, моющих средств в бывшем СССР производилось более 1 млн. т, а минеральных удобрений – несколько десятков млн. т.

Промышленность

Органическое загрязнение воды происходит из-за работы разных видов промышленности. Бытовые и промышленные отходы попадают в реки вместе с органическими веществами, которые останавливают поступление кислорода в воду. Этот процесс называется окисление бактериями.

Поступление в водоемы тяжелых металлов губительно влияют на живые организмы, образуются опасные загрязнения в ходе физико-химических процессов, следствием становится отравление или мутация. К металлам этой группы относятся свинец, цинк, ртуть и другие.

Органические вещества – замечательная среда для размножения болезнетворных бактерий, порождающих инфекционные заболевания. Ухудшение здоровья человека ведет к снижению эффективности труда, что серьезно скажется на экономике страны. Плодотворность водных ресурсов не улучшиться, если не принять меры по очистке от органических загрязнений. Иначе загрязнение органическими веществами окружающей среды станет более острой и насущной проблемой для жителей земного шара.

Виды загрязнений

Развитие в природе чуждых живых организмов, которые несут опасность, означает биологическое загрязнение. Особая угроза исходит из форм, при которых развиваются новые виды возбудителей болезней. Это становится причиной вспышек эпидемий, распространения инфекций и вирусов.

Развивающиеся процессы биотехнологий, генной инженерии тоже угрожают экологической системе. Несоблюдение правил безопасности способствует утечке патогенных микробов за пределы лабораторий. К видам биологического загрязнения относят:

• биотическое;
• микробиологическое;
• продукты генной инженерии.

Эти виды меняют окружение и оказывают вредное влияние на здоровье человека.

Биотическое

Превышение в атмосфере, почве, воде биогенов 4 класса – это биотическое загрязнение. Выделения мертвых тел, нечистоты канализаций, остатки минеральных и органических удобрений.

Вещества, влияющие на экологию в результате биотического загрязнения, обладают отравляющими свойствами, канцерогенностью, вызывают мутации, накапливаются во внешней среде и организме человека.

Микробиологическое загрязнение

Размножение микробов, вирусов, бактерий несет опасность экологии и человеку. Микроорганизмы вызывают опасные болезни, как холера, чума, сибирская язва. Это самый опасный вид микробиологического загрязнения.

Микроорганизмы – форма жизни, неразличимая невооруженным глазом. Она может быть обнаружена на любой поверхности с помощью микроскопа. Простейшие грибы, бактерии, вирусы, дрожжи, размножаются в теплой среде. Питьевая вода, продукты питания, подвергшиеся их влиянию, нельзя употреблять, чтобы не навредить здоровью.

Продукты генной инженерии

Развитие технологий дало толчок новому направлению – генной инженерии. С одной стороны она способствует повышению урожайности, устойчивости культур к болезням. С другой, ученые настороженно относятся к трансгенным продуктам, считая их причиной увеличившегося роста аллергических, онкологических заболеваний, бесплодия у женщин.

Создание продуктов питания не существующих в природе, выведенных искусственным путем, грозит генными мутациями живым организмам. Выращивание сельскохозяйственных генномодифицированных культур меняет ДНК.

ГМО включают более 180 линий продуктов, из них в России официально разрешены 18 – кукурузные, соевые культуры, виды сахарной свеклы, картофеля, рапса.

В чем опасность и последствия биологических загрязнений

Уже исходя из перечисленных выше примеров биологического загрязнения, можно понять: последствия этого процесса крайне тяжелы для человечества и окружающей среды. А именно…

Эпидемии и пандемии

Их причина кроется именно в изменениях биологических процессов. Логично: появляются новые микроорганизмы, а человечество к ним неустойчиво. Итог – массовые эпидемии.

Так, из-за средневековой чумы погибли десятки миллионов человек, из-за испанского гриппа в начале ХХ века – 100 миллионов. Новая коронавирусная инфекция унесла около 6,8 млн жизней – благо дело, времена сейчас другие, и удалось обойтись малыми жертвами.

Другие примеры – холера, сибирская язва, оспа, Эбола. Единственный сомнительный «плюс» пандемий заключается в том, что среди людей, переживших вирусы, существенно укрепляется иммунитет и повышается выносливость.

Влияние на воду, почву и атмосферу

Из-за основных биологических загрязнений происходит постепенное перераспределение структур в природе. Это касается всех слоев – атмосферы, почвы, воды.

Например:

• Когда новые микроорганизмы появляются в водоемах, те заболачиваются. Образуется тина и ряска, портящие воду, поэтому местные обитатели в лучшем случае мигрируют. В худшем – погибают. А это – начало вымирания биологических видов.
• Когда в сельской промышленности слишком активно используют пестициды, они начинают распространяться и заражать места, где обитают животные. Местная флора, не привыкшая к таким удобрениям, погибает.
• Из-за используемых в технике фторхлоруглеродов и фреонов сильно истончился озоновый слой в атмосфере. Дополнительно его разрушают используемые в хозяйстве азотные удобрения. А высотная авиация и запуск ракет не только «пробивают» озоновый слой, но и загрязняют его выбросами сгорающего топлива.
• Из-за повышенного уровня выбросов поднимается средняя температура воздуха и воды. Предполагается, что к концу XXI века температура на планете повысится на 2–4 градуса. Прямое последствие таких изменений – цунами, ураганы, штормы, глобальные потепления. Уже сейчас можно наблюдать, как деформируется климат в тех или иных регионах.
• Климатические изменения привели к тому, что даже ледяной панцирь Гренландии начал сокращаться. Всего за последние 5 лет мировой запас льда сильно истощился.
• Ещё одно последствие – повышение уровня мирового океана. Это – прямая угроза промышленности, инфраструктуре и чистоте питьевых источников. Солёная вода может нанести огромный ущерб мировому сельскому хозяйству, а это чревато массовым голодом.
• Из-за сжигаемого угля, нефти, газа, выхлопов, азотных удобрений, пожаров и вырубки лесов возникает парниковый эффект. К нему же приводит активное энергопотребление. Парниковый эффект также чреват климатическими изменениями и, как следствие, гибелью многих биологических видов из-за неспособности быстро к ним приспособиться.
• В загрязнённой атмосфере часто случаются кислотные дожди – те, вместе с которыми на землю попадают ядовитые вещества. Из-за них вымирают редкие виды животных, уменьшаются запасы питьевой воды, снижается масса растительности, заражаются продукты питания.
• Выброшенные производствами химические вещества и газы могут слоями «повисать» над местностью. Образуется смог, фотохимический туман. Он очень опасен, так как может содержать бактерии, вирусы, промышленные вирусы, тяжёлые металлы.

Урон природным экосистемам

В продолжение темы нужно сказать, что положительные изменения могут привести к отрицательным. В далеком 1788 году в Австралию завезли кроликов – для спорта и в качестве домашних питомцев. Но люди не учли, что эти грызуны очень быстро размножаются.

В итоге кролики попросту «захватили» Австралию. Они начали наносить ущерб местному сельскому хозяйству на миллионы долларов. Кролики начали сметать запасы, лишая корма другой скот, из-за чего тот стал гибнуть. Сейчас эти грызуны съедают в год столько травы, сколько нужно для выкорма 25 миллиона овец.

Некоторое время спустя их стало в десять раз больше, чем австралийских жителей. Тогда с ними пришлось бороться – сначала деятельность кроликов пытались ограничить физически (заборами), а потом стали уничтожать, заражая животных вирусом. Многие погибли – но у выживших выработался иммунитет. И потом численность кроликов восстановилась. Разумеется, миллионы умерших от вируса кроликов пользы местной экологии не принесли.

Этот пример наглядно показывает, чем может быть чревато вмешательство человека в природу. Даже безобидное, как может сначала показаться, решение способно привести к масштабной экологической проблеме.

Воздействие на здоровье

Воздействие СОЗ может вызывать дефекты развития, хронические заболевания, и смерть. Некоторые из них являются канцерогенами согласно IARC, возможно, включая рак груди. Многие СОЗ способны вызывать эндокринные нарушения в репродуктивной системе, центральной нервной системе или иммунной системе. Люди и животные подвергаются воздействию СОЗ в основном в процессе питания, на работе или во время роста в утробе матери. Для людей, не подвергшихся воздействию СОЗ случайно или на работе, более 90% воздействия происходит из продуктов животного происхождения из-за биоаккумуляции в жировых тканях и биоаккумуляции в пищевой цепи. В целом уровни СОЗ в сыворотке крови повышаются с возрастом и, как правило, выше у женщин, чем у мужчин.

В исследованиях изучалась корреляция между воздействием СОЗ на низком уровне и различными заболеваниями. Для оценки риска заболеваний, вызываемых СОЗ в конкретном месте, государственные органы могут произвести оценку риска для здоровья человека, в которой учитываются биодоступность загрязнителей и их доза — отношения реакции.

Эндокринные нарушения

Известно, что большинство СОЗ нарушают нормальное функционирование эндокринной системы. Низкий уровень воздействия СОЗ в критические периоды развития плода, новорожденного и ребенка может иметь продолжительный эффект на протяжении всей их жизни. В исследовании 2002 года обобщены данные об эндокринных нарушениях и осложнениях для здоровья в результате воздействия СОЗ на критических этапах развития организма в течение жизни. Целью исследования было ответить на вопрос, может ли хроническое воздействие СОЗ в низких дозах оказывать влияние на здоровье эндокринной системы и развитие организмов различных видов. Исследование показало, что воздействие СОЗ во время критического периода развития может привести к необратимым изменениям в пути развития организмов. Воздействие СОЗ во время некритических периодов развития может не привести к обнаруживаемым заболеваниям и осложнениям для здоровья в более позднем возрасте. В дикой природе критические сроки развития — in utero, in ovo и во время репродуктивного периода. У человека критический период развития наступает во время внутриутробного развития.

Репродуктивной системы

То же исследование 2002 года с доказательствами связи СОЗ с нарушением эндокринной системы также связано с низкой дозой воздействие СОЗ на репродуктивное здоровье. Исследование показало, что воздействие СОЗ может привести к негативным последствиям для здоровья, особенно в мужской репродуктивной системе, таким как снижение качества и количества сперматозоидов, изменение соотношения полов и раннее половое созревание начало. У женщин, подвергшихся воздействию СОЗ, были зарегистрированы измененные репродуктивные ткани и исходы беременности, а также эндометриоз.

Увеличение веса во время беременности и голова новорожденного окружность

Греческое исследование, проведенное в 2014 году, изучало связь между прибавкой в ​​весе матери во время беременности, их уровнем воздействия ПХБ и уровнем ПХБ в их новорожденных младенцах, их массой тела при рождении, срок беременности и окружность головы. Чем ниже были масса тела при рождении и окружность головы младенцев, тем выше были уровни СОЗ во время внутриутробного развития, но только в том случае, если матери имели чрезмерный или недостаточный набор веса во время беременности. Не было обнаружено корреляции между воздействием СОЗ и сроком беременности. Исследование случай-контроль, проведенное в 2009 году среди индийских матерей и их потомков, показало пренатальное воздействие двух типов хлорорганических пестицидов (ГХГ, ДДТ и DDE ) нарушили рост плода, уменьшили массу тела при рождении, длину, окружность головы и окружность груди.

Оценка воздействия СОЗ на здоровье очень сложна в лабораторных условиях. Например, для организмов, подвергшихся воздействию смеси СОЗ, предполагается, что воздействие будет аддитивным. Смеси СОЗ в принципе могут вызывать синергетический эффект. При синергических эффектах токсичность каждого соединения усиливается (или снижается) за счет присутствия других соединений в смеси. В совокупности эффекты могут намного превосходить приблизительные аддитивные эффекты смеси соединений СОЗ.

Промышленность

Органическое загрязнение воды происходит из-за работы разных видов промышленности. Бытовые и промышленные отходы попадают в реки вместе с органическими веществами, которые останавливают поступление кислорода в воду. Этот процесс называется окисление бактериями.

Поступление в водоемы тяжелых металлов губительно влияют на живые организмы, образуются опасные загрязнения в ходе физико-химических процессов, следствием становится отравление или мутация. К металлам этой группы относятся свинец, цинк, ртуть и другие.

Органические вещества – замечательная среда для размножения болезнетворных бактерий, порождающих инфекционные заболевания. Ухудшение здоровья человека ведет к снижению эффективности труда, что серьезно скажется на экономике страны. Плодотворность водных ресурсов не улучшиться, если не принять меры по очистке от органических загрязнений. Иначе загрязнение органическими веществами окружающей среды станет более острой и насущной проблемой для жителей земного шара.

Максимальная температура образования стойких органических загрязнителей

В процессе промышленного производства, природных катастроф и других событий могут образовываться органические загрязнители. Эти вещества могут быть опасными для окружающей среды и здоровья человека.

Одним из важных факторов, который влияет на образование органических загрязнителей, является температура. При определенных условиях высоких температур органические соединения могут образовать стойкие загрязнители, которые очень долго остаются в окружающей среде и могут нанести значительный вред.

Согласно экспериментальным данным, максимальная температура образования стойких органических загрязнителей может достигать до 1000 градусов Цельсия. При таких высоких температурах могут образовываться диоксины, фураны, полициклические ароматические углеводороды и другие вещества.

Интересно отметить, что многие производственные процессы, включая сжигание отходов и газов, могут достигать таких высоких температур

Поэтому очень важно контролировать выбросы и работать над улучшением технологий, чтобы минимизировать риск образования стойких органических загрязнителей в окружающей среде

Название вещества	Температура образования, градусов Цельсия
Диоксины	400-1000
Фураны	300-1000
Полициклические ароматические углеводороды	250-900

В заключение, максимальная температура образования стойких органических загрязнителей достаточно высока и может быть достигнута в процессе многих промышленных и природных процессов. Необходимо вести контроль за выбросами в атмосферу и работать над совершенствованием технологий, чтобы минимизировать негативные последствия для окружающей среды и здоровья человека.

Основные причины загрязнения

Научно-технический прогресс привел к росту промышленности. В сочетании с неразумной деятельностью человека это стало основным фактором ухудшения состояние экологии.

Естественные источники

К этой категории относятся явления, наносящие вред природе, но она способна самостоятельно справляться с их последствиями:

• извержение вулканов (выбросы магмы, пепла, газа);
• песчаные бури (пыль, песок);
• лесные пожары (дым, газовые примеси);
• разложение органических отходов (газы).

Антропогенные источники

Разведение открытого огня, вырубка лесов, вспахивание гектаров земель, их освоение – небольшой вклад в ухудшение состояния природы. Рост промышленного развития и научно-технический прогресс многократно ускорил этот процесс. Газовые выбросы от транспорта, загрязненные стоки, строительство новых дорог несут негативный вклад в загрязнение человеком окружающей среды.

Последствия биологического загрязнения

Под влиянием биологических загрязнителей в первую очередь страдает экология окружающей среды. Растения не успевают снижать процент углекислого газа в атмосфере, что ведет к кислотным дождям. Агенты проникают в почву, грунтовые воды.

Население крупных городов стало чаще обращаться за медицинской помощью. Дети рождаются с патологиями. Все это результат питания неестественной пищей, употребления некачественной воды.

Если для борьбы с вирусами можно провести вакцинацию населения, то контролировать развитие патогенных бактерий в природе невозможно. Очистить флору и фауну намного сложнее. Поэтому соблюдение санитарных норм необходимо.

Изобретения трансгенной инженерии особо опасны. Из-за утечки материалов исследований, вирусы могут погубить все живое на планете. Примером служит пандемия COVID 19, охватившая весь мир. Сотни тысяч погибших и миллионы зараженных, результат халатного отношения к появлению нового вируса.

Водоемы наиболее сильно подвергаются загрязнению, что способствует бурному развитию фитопланктона и вызывает цветение воды. Вода, подвергшаяся биологическому загрязнению микроорганизмами, становится непригодной для питья. Попадание в водоемы патогенных вирусов вызывает отравления и опасные болезни.

Биологическое заражение становится причиной серьезных болезней:

1. Сибирской язвы.
2. Туляремии.
3. Лихорадки Эбола.
4. Чумы.
5. Холеры.

Эпидемии опасных болезней в свое время унесли много жизней.

Источники биологического загрязнения

Ухудшение состояния экологической системы, влияние на животных и человека происходит из-за биологического загрязнения, источниками которого считаются отходы:

1. Пищевых предприятий.
2. Бытовых, промышленных сточных вод.
3. Мусорных свалок и полигонов.
4. Кладбищ.
5. Канализационных сетей.

Бактерии, вирусы загрязняют наземные и грунтовые воды, атмосферу, почву. Возбудители и паразиты вызывают болезни, могут стать причиной необратимых последствий. Бактериологическое оружие тоже можно отнести к одному из видов биологических загрязнителей.

Путешествия человека по миру способствует перемещению разных видов флоры и фауны. Это часто становится причиной распространения вирусов и бактерий. Колорадский жук, обитатель Северной Америки, уже в 1920 году был обнаружен во французских полях.