- •Федеральное агентство по образованию
- •Экологическая химия
- •Введение: предмет экологической химии, задачи экологической химии
- •1Основные понятия и определения
- •1.1 Загрязнение окружающей среды. Химическое загрязнение. Вредные вещества.
- •1.2 Предельно допустимые концентрации вредных веществ
- •2.1.1. Пдк вредных веществ в атмосфере
- •1.2.2 Пдк вредных веществ в водной среде
- •1.2.3Пдк вредных веществ в почве
- •1.3.2 Распространение в ос
- •1.3.3 Время жизни (устойчивость) загрязнителя
- •1.3.4 Склонность загрязнителя к деградации (биоразложению)
- •1.4 Термодинамический и кинетический подходы к изучению поведения загрязнителей в ос
- •1) Определять возможность самопроизвольного протекания химических реакций в том или ином направлении;
- •2) Определять условия, при которых устанавливается химическое равновесие.
- •При низких давлениях газы можно считать идеальными, и Ka ≈ Kp.
- •1) Рассчитать время достижения заданной степени превращения веществ (или опре- делить степень превращения вещества в заданный момент времени),
- •2) Найти условия, при которых время достижения заданной степени превращения ве- щества будет минимальным.
- •2. Физико-химические процессы в атмосфере
- •2.1 Состав и строение атмосферы
- •Qисточник и Qсток – скорости поступления и стока веществ соответственно для произвольного резервуара, атмосферы в целом или ее части;
- •2.1.1 Основные зоны атмосферы
- •2.1.2 Атмосферное давление
- •2.1.3 Солнечная радиация и вертикальная структура атмосферы
- •2.1.4 Тепловой баланс атмосферы и подстилающей ее поверхности
- •Процессы окисления примесей в тропосфере могут протекать:
- •1.3.4. Фотохимический смог в городской атмосфере
- •1.3.6Метан
- •В присутствии no общий результат окисления метана:
- •1.3.7.1 Номенклатура и особенности тропосферного аэрозоля
- •1.3.7.2 Время жизни (устойчивость) аэрозоля
- •Водородный цикл
- •Азотный цикл
- •Хлорный цикл
- •Физико-химические процессы в гидросфере
- •3. Биогенные вещества – главным образом соединения азота и фосфора. К биогенным элементам относят также соединения кремния и железа.
- •2.2. Классификация природных вод
- •1) Физико-географические (рельеф, климат…);
- •2.3.2 Процессы растворения твердых веществ в природныхводах
- •2.4 Кислотно-основное равновесие в природных водоемах
- •2.4.2 Растворимость карбонатов и рН подземных и поверхностных природных вод
- •2.5.1 Окислительно_восстановительное равновесие
- •2.5.2 Взаимосвязь между окислительно-восстановительны-ми и кислотно-основными характеристиками природных вод
- •2.6 Процессы самоочищения водных экосистем
- •2.6.1 Виды загрязнений и каналы самоочищения водной среды
- •2.6.3 Физико-химические процессы на границе разделафаз
- •1) В качестве окислителя участвуют ионы металлов в окисленной форме;
- •2) В окислении зв участвуют свободные радикалы и другие реакционноспособные частицы.
- •1) Рекомбинация и диспропорционирование
- •3) Присоединение по кратной связи
- •3 Физико-химические процессы в почвах
- •3.1 Гипергенез и почвообразование
- •3.3 Элементный и фазовый состав почв
- •3.4 Оганические вещества почвы
- •3.4.1 Классификация органических веществ почвы
- •3.5.2 Обменные катионы почв
- •3.7 Соединения азота в почве
- •3.6 Проблемы загрязнения почвенных экосистем
- •3.6.1 Проблема применения минеральных удобрений
- •3.6.2 Проблемы применения химическх средств защиты растений
- •3.6.3 Поведение пестицидов в ос
1Основные понятия и определения
1.1 Загрязнение окружающей среды. Химическое загрязнение. Вредные вещества.
Под влиянием антропогенных воздействий может происходить изменение как физических параметров (температура, освещенность, массоперенос), так и химического состава среды, т.е. ее загрязнение.
Под загрязнением окружающей среды понимают поступление в природную среду любых твердых, жидких или газообразных веществ, микроорганизмов или энергии в различных формах (тепловой, электромагнитной, радиационной и др.) в количествах, вызывающих изменение состава и свойств компонентов природы, оказывающих вредное воздействие на человека, флору и фауну.
ХИМИЧЕСКОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ – основной фактор неблагоприятного антропогенного воздействия на окружающую среду.
Поскольку речь идет о вредном воздействии химических загрязнений на окружающую среду, необходимо уточнить, какое вещество является вредным (или считается вредным). Обратимся к ГОСТ 12.1.007-94 «Вредные вещества. Классы опасности вредных веществ».
Вредное вещество– вещество, которое при контакте с организмом человека в случае нарушений требований безопасности может вызвать производственные травмы, профзаболевания или отклонения в состоянии здоровья, обнаруживаемые современными методами как в процессе работы, так и в отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений.
Одно и то же вещество может быть вредным или необходимым для жизни в зависимости от его количества (концентрации) и условий взаимодействия с организмом. Иначе действуют на организм ксенобиотики (рис. 1).
Эффект+
воздействия
Сопт
Доза (или концентрация)
вещества
0
диапазон Сопт
ксенобиотики
–
Рис. 1 – Зависимость эффекта воздействия от концентрации вещества
ксенобиотик– чужеродное для организмов химическое вещество, не входящее в естественный биогеохимический круговорот.
Мерой токсичности (вредности вещества) служат, прежде всего, предельно допустимая концентрация (ПДК) и летальная (смертельная) доза (ЛД).ПДК– это такая максимальная концентрация вещества, которая практически не оказывает вредного воздействия на живые организмы.
ЛД (ЛК)– токсическая летальная (смертельная) доза (концентрация), которая вызывает отравление, заканчивающееся смертью подопытного животного. Наиболее объективную оценку токсичности исследуемого вещества дает та доза (концентрация), которая вызывает гибель 50% всех подопытных организмов –ЛД50 (ЛК50).
Вредные вещества классифицируют по различным признакам (по химическому составу и строению, по цели применения и пр.). Но наибольший интерес для оценки воздействия на окружающую среду представляет классификация токсичности (Классы опасности вредных веществ. ГОСТ 12.1.007-94), приведенная в таблице 1.
Таблица 1 – Классы опасности вредных веществ
Показатель |
Нормы для класса опасности | |||
I |
II |
III |
IV | |
ПДКр.з.,мг/м3 |
<0,1 |
0,1…1,0 |
1,0…10 |
>10 |
ЛД50при введении в желудок,мг/кг |
< 15 |
15…150 |
150…500 |
> 500 |
ЛД50при нанесении на кожу,мг/кг |
< 100 |
100…500 |
505…2500 |
>2500 |
ЛД50в воздухе, мг/м3 |
< 500 |
500…5000 |
5·103…5·104 |
> 5·104 |
Отнесение вредных веществ к классу опасности производят по показателю, значения которого соответствуют наиболее высокому классу опасности.
К I классу опасности относят чрезвычайно опасные вещества (озон, соединения свинца, ртути, кадмия, хрома(+6), бенз(а)пирен).
Ко II классу опасности относят высоко опасные вещества(NOx,P2O5,SO3,HCN, бензол, фенол, формальдегид, поливинилхлорид, лекарственные препараты: аспирин, амидопирин, норсульфазол, стрептоцид).
К III классу опасности относят умеренно опасные, к IV классу – мало опасные вещества.
Очевидно, что в любых местах пребывания человека должно соблюдаться условие:
С ≤ ПДК
При нормировании вредных веществ в случае их комбинированного действия предложена формула:
,
где Сi– концентрацияi-ого загрязнителя;
ПДКi– предельно допустимая концентрацияi-ого загрязнителя.
Комбинированное действие вредных веществ – это одновременное или последовательное действие на организм нескольких веществ при одном и том же пути их поступления.