Государственное бюджетное образовательное учреждение Саратовской области среднего профессионального образования

«БАЛАКОВСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ТЕХНИКУМ»

ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭКОЛОГИИ

Конспект лекций для студентов специальности 280711

«Рациональное использование природохозяйственных комплексов»

Дисциплина Химические основы экологии

Раздел 3 Химия окружающей среды

Составила преп. Горбатова М. А.

2013 г

Одобрено Предметно-цикловой комиссией химико-технологических дисциплин Председатель Горбатова М. А. «___» _________ 20___ г

Составлено в соответствии с ФГОС среднего профессионального образования по специальности 280711 «Рациональное использование природоохранных комплексов» Зам. директора по учебной работе _________________ Хаустова Л. Б.

Оглавление

5

Атмосфера 5

Состав атмосферы 6

Химические процессы в атмосфере 7

Озон 10

Реакции, способствующие разрушению озона в атмосфере Земли 12

Действие озона на живые организмы и материалы 13

Химия аэрозолей и пыли 14

Экологические проблемы, связанные с химией атмосферного аэрозоля 15

Органические и неорганические загрязнители 20

Летучие органические соединения 22

Соединения серы и азота 24

Парниковый эффект 27

Парниковые газы 27

Чтo тaкoе фреoны 30

Городская атмосфера 32

Последствия первичного и вторичного загрязнения воздуха 35

Гидросфера 38

Состав гидросферы 38

Качество природной воды 41

Химические процессы в гидросфере 43

Речные воды 45

Океанические воды 46

Основные особенности океанической воды 46

Химия морской воды. Соленость и ионная сила воды 47

Соленость воды. 48

Ионная сила. 48

Активность. 49

Состав ионов в морской воде и закон Дитмара 49

Химический состав неосновных ионов. 50

Вынос ионов. 50

Эвапориты. 51

Подземные воды 52

Формирование кислотности поверхностных вод 55

Особенности окислительно-восстановительных процессов в подземных водах 56

Глобальное загрязнение Мирового океана 57

Загрязнения речных и морских вод 58

Органическое загрязнение 58

Сброс отходов в море с целью захоронения (дампинг). 65

Неорганические токсины 65

Соединения тяжелых металлов. 67

Поведение тяжелых металлов в водной среде. 68

Литосфера 69

Химический состав литосферы 69

Химический состав почв 71

Химические процессы в литосфере 73

Химические реакции и процессы в почве 74

Глобальные экологические функции почв 79

Химическое загрязнение почв 82

Изменения почвы в зависимости от способов ее обработки 86

Методы и способы утилизации и ликвидации отходов 98

Биосфера – особая оболочка планеты 101

Некоторые особенности биосферы 102

Процессы в биосфере 103

Основные функции живого вещества в биосфере 103

Химические процессы в биосфере 108

Химические основы экологического анализа 109

Меры токсичности веществ 110

Экологическое нормирование 111

Аналитическая химия в экологических исследованиях 113

Особо опасные экотоксиканты 114

114

Вредные вещества в пищевых продуктах. Нитраты 119

Пестициды 120

Диоксины 121

Биотрансформация экотоксикантов 126

Атмосфера

Атмосфера — газообразная (газовая) оболочка планет. Атмосфера Земли состоит из смеси газов, водяных паров и мелких частиц твердых веществ. Основа атмосферы, воздух, представляет собой смесь газов, в первую очередь азота, кислорода, аргона и углекислого газа. С точки зрения химии воздух — раствор кислорода, диоксида углерода и других газов в азоте, в общечеловеческом понимании атмосфера — это воздух, которым мы дышим.

Общая масса земной атмосферы составляет примерно 5,15 • 10¹⁵ т. Верхняя граница атмосферы лежит на высоте около 1000 км над уровнем моря; выше располагается так называемая корона Земли, простирающаяся на расстояние около 20 тыс. км и состоящая главным образом из водорода и гелия. Атмосфера обладает наименьшей массой из всех других геосфер нашей планеты: она составляет примерно 1/1000 массы гидросферы и около 1/10000 массы земной коры. Атмосфера имеет слоистое строение и состоит из нескольких сфер, между которыми располагаются переходные слои - «паузы». В сферах изменяется количество воздуха и его температура. Области минимума и максимума температур - «паузы», а промежуточные области - сферы. Так, тропопауза отделяет тропосферу от стратосферы; стратопауза - стратосферу от мезосферы и т.д.

Наиболее плотный слой воздуха, прилегающий к земной поверхности, носит название тропосферы. Протяженность ее по высоте в средних широтах составляет 10 - 12 км над уровнем моря, на полюсах 7 - 10 км, над экватором 16 - 18 км. В ней сосредоточено четыре пятых всей массы атмосферы. Температура в тропосфере по высоте уменьшается на 0,6°С на каждые 100 м и колеблется от +40°С до –50°С.

Далее температура от границы 30 км начинает повышаться и на высоте 50 км достигает +10°С (стратосфера). В мезосфере снова происходит понижение температуры до 180 К. Выше мезосферы (область пониженных температур) расположена термосфера (или ионосфера). Здесь снова происходит потепление - на высоте 150 км температура достигает 200 - 240°С, на уровне 200 км - 500°С, а на высоте 500 - 600 км превышает 1500°С.

Рассмотренный температурный срез атмосферы во многом определяется характером химических превращений в этих областях.

В отличие от температуры, атмосферное давление неуклонно уменьшается с высотой. Особенно резко оно падает в нижних высотах. Такая особенность объясняется сжимаемостью атмосферы в отличие от гидросферы: на уровне моря давление составляет 760 мм ртутного столба, на высоте 100 км Р = 2,3·10^–3 мм рт. ст., а на высоте 200 км Р = 1,0·10^–6 мм рт. ст.

Отличительной чертой атмосферы является высокая подвижность. Время вертикального перемешивания в слое толщиной 11 км — около 2,5 месяцев. Еще одна важная характеристика атмосферы — это постоянство состава главных компонентов и чрезвычайно высокая изменчивость множества малых примесей воздуха.