- •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
1.2 Предельно допустимые концентрации вредных веществ
ПДК устанавливаются для различных сред обитания живых организмов (воздушно-наземной, водной, почвы), для пищевых продуктов и т. д.
2.1.1. Пдк вредных веществ в атмосфере
Для санитарной оценки воздушной среды установлены несколько видов ПДК: в воздухе рабочей зоны – ПДКр.з.(производственного помещения); на территории промышленного предприятия – ПДКп.п.(обычно принимается значение 0,3ПДКр.з.); в атмосферном воздухе населенного пункта – ПДКн.п..
Специфика установления ПДКр.з.и ПДКн.п.состоит в том, что в первом случае вещество воздействует в течение времени, ограниченного рабочим днем и рабочим стажем, на практически здоровых взрослых людей, а во втором – круглосуточно и в течение всей жизни на всех людей. Поэтому в воздухе населенного пункта устанавливается два значения ПДК (рис. 2): среднесуточные ПДКс.с.(с целью предупреждения общетоксического влияния на организм человека) и максимально разовые ПДКм.р.(для предупреждения рефлекторных реакций у человека при 20-тиминутном воздействии загрязнителей).
Рис. 2 – Подход к определению ПДК
ПДКр.з.> ПДКн.п. Например, ПДК диоксида серы таковы:
ПДКм.р.= 0,5 мг/м3
ПДКс.с.= 0,05 мг/м3
ПДКр.з.= 10 мг/м3
В настоящее время действуют «ПДК вредных газов, паров и аэрозолей в воздухе рабочей зоны» и «ПДК вредных веществ в атмосферном воздухе населенных мест». Второй нормативный документ включает ПДК более 100 загрязняющих веществ, часть которых приведена в Приложении.
1.2.2 Пдк вредных веществ в водной среде
В нашей стране нет единых общегосударственных норм качества воды, поскольку ее пригодность определяется конкретными требованиями отдельных видов водопользования.
Качество поверхностных вод нормировано для хозяйственно-питьевого, коммунально-бытового и рыбохозяйственного водопользования. Для первых двух категорий определяющими являются санитарно-гигиенические нормы (табл. 2).
Для воды установлены ПДК более чем 960 химических соединений, которые объединены в три группы по следующим лимитирующим показателям вредности: санитарно-токсикологическому (с.-т.), общесанитарному (общ.) и органолептическому (орг.). ПДК некоторых вредных веществ в водной среде приведены в Приложении. Самые высокие требования предъявляются к питьевой воде.Государственный стандарт на воду, используемую для питья, «Вода питьевая» определяет благоприятные для человека органолептические показатели качества воды: вкус, запах, цвет, прозрачность, а также безвредность ее химического состава и эпидемиологическую безопасность.Одни и те же требования предъявляются к воде из любого источника водоснабжения независимо от способа ее обработки и конструкции водозабора и водопровода.Питьевая вода в любое время года не должна содержать менее 4мг/дм3кислорода, а наличие в ней минеральных примесей (мг/дм3) не должно превышать: хлоридов – 350; сульфатов – 50; железа общего (Fe2+иFe3+) – 0,3; марганца (Mn2+) – 0,1; меди (Cu2+) – 1,0; цинка (Zn2+) – 5,0; алюминия (Al3+) – 5,0; сухого остатка – 1000.
Таблица 2 – Общие требования к составу и свойствам воды водных объектов, используемых для хозяйственно-питьевых и коммунально-бытовых целей
Показатели |
Iкатегория |
IIкатегория |
|
хозяйственно-питьевое |
коммунально-бытовое |
Взвешенные вещества |
При сбросе сточных вод конкретным водопользователем, производстве работ на водном объекте и в прибрежной зоне содержание взвешенных веществ в контрольном створе не должно увеличиваться по сравнению с естественными условиями более, чем на | |
0,25 мг/дм3 |
0,75 мг/дм3 | |
Для водотоков, содержащих в межень более 30 мг/дм3взвешенных веществ, допускается увеличение до5%. Взвеси со скоростью выпадения более 0,4 мм/с для водотоков и более 0,2 мм/с - для водоемов к спуску запрещаются. | ||
Плавающие примеси |
На поверхности воды не должно быть пленок нефтепродуктов, масел, жиров и скоплений других примесей | |
Запахи и вкусы
|
Вода не должна приобретать запахи интенсивностью более 1 балла, обнаруживаемые | |
Непосредственно или при последующем хлорировании или других способах обработки |
Непосредственно | |
Окраска |
Не должна обнаруживаться в столбике воды высотой | |
20 см |
10 см | |
Температура |
Летняя температура в результате спуска сточных вод не должна повышаться более чем на 30С по сравнению со среднемесячной температурой в самый жаркий месяц за последние 10 лет | |
Водородный показатель, pH |
Не должен выходить за пределы 6,5 – 8,5 | |
Минерализация воды |
Не должна превышать по сухому остатку 1000 мг/дм3, в том числе хлоридов 350 мг/дм3и сульфатов 500 мг/дм3 |
Нормируется по показателю «привкусы» |
Растворенный кислород |
Не менее 4 мг/дм3 в любой период года | |
Биохимическое потребление кислорода (БПКполн ) |
При 200С не должно превышать | |
3 мг О2/дм3 |
6 мг О2/дм3
| |
Химическое потребление кислорода (ХПК) |
Не должно превышать | |
15 мг О/дм3 |
30 мг О/дм3 | |
Химические вещества |
Не должны содержаться в концентрациях, оказывающих прямо или косвенно вредное влияние на здоровье людей | |
Возбудители заболеваний |
Вода не должна содержать возбудителей заболеваний |
Для водных объектов, используемых в рыбохозяйственных целях, так же установлены нормативы качества воды применительно к двум категориям:
I– использование водных объектов для сохранения и воспроизводства ценных видов рыб, обладающих высокой чувствительностью к содержанию кислорода;
II- использование водных объектов для других рыбохозяйственных целей.
Нормативы качества являются более жесткими по температуре, содержанию растворенного кислорода и БПКполн. ПДК вредных веществ для рыбохозяйственных водоемов и водотоков установлены более чем для 520 ингредиентов, объединенных в группы по общесанитарному, токсикологическому, санитарно-токсикологическому, органолептическому и рыбохозяйственному лимитирующим показателям вредности.
Следует помнить, что современная промышленность ежегодно синтезирует много новых веществ, а установление их ПДК запаздывает. Кроме того, попадая в воду, эти вещества могут создавать новые неисследованные комбинации соединений с неизвестными свойствами. Таким образом, существующие ПДК далеко не полностью отражают влияние чужеродных веществ на водные экосистемы.