Экологические аспекты химических элементов - Предмет геохимической экологии. Экологические аспекты химических элементов
Экологическая химия -- наука о химических процессах, определяющих состояние и свойства окружающей среды -- атмосферы, гидросферы и почв.
Раздел химии, посвященный изучению химических основ экологических явлений и проблем, а также процессов формирования химических свойств и состава объектов окружающей среды.
Экологическая химия изучает как естественные химические процессы, происходящие в окружающей среде, так и процесс ее антропогенного загрязнения.
Антропогенное загрязнение окружающей среды оказывает существенное влияние на здоровье растений и животных. Годовая продукция растительности мировой суши до ее нарушения человеком имела значение, близкое к 172х109 т сухого вещества. В результате воздействия ее природная продукция к настоящему времени уменьшилась не менее чем на 25%. В публикациях В. В. Ермакова (1999), Ю. М. Захарова (2003), И. М. Донник (1997), М. С. Панина (2003) и др. показана возрастающая агрессивность антропогенных воздействий на окружающую среду (ОС), имеющих место на территориях развитых стран.
В. А. Ковда привел данные о соотношении естественных биогеохимических циклов и антропогенного вклада в природные процессы, с тех пор техногенные потоки возросли. По его данным, биогеохимические и техногенные потоки биосферы оцениваются следующими величинами:
Табл. 1
По оценке Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), из более чем 6 млн. известных химических соединений используется до 500 тыс., из которых 40 тыс. обладают вредными для человека свойствами, а 12 тыс. являются токсичными. К 2009 г. потребление минеральных и органических сырьевых ресурсов резко возросло и достигло 40-50 тыс. тонн на одного жителя Земли. Соответственно возрастают объемы отходов промышленного, сельскохозяйственного и бытового происхождения. В XXI веке антропогенные загрязнения поставили человечество на грань экологической катастрофы. Поэтому анализ экологического состояния биосферы России и поиск путей экологической реабилитации ее территории являются весьма актуальными.
В настоящее время на предприятиях горнодобывающей, металлургической, химической, деревообрабатывающей, энергетической, строительных материалов и других отраслей РФ ежегодно образуется около 7 млрд. тонн отходов. Используется же лишь 2 млрд. тонн, или 28% от общего объема. В связи с этим в отвалах и шламох-хранилищах страны накоплено около 80 млрд. тонн только твердых отходов. Под полигоны для их хранения ежегодно отчуждается около 10 тыс. га пригодных для сельского хозяйства земель. Наибольшее количество отходов получается при добыче и обогащении сырья. Так, в 2005 г. объем вскрышных, попутно добываемых пород и отходов обогащения в различных отраслях промышленности, был соответственно 3100 и 1200 млн. м3. Большое количество отходов образуется в процессе заготовки и переработки древесного сырья. На лесозаготовках отходы составляют до 46,5% общего объема вывезенной древесины. В нашей стране ежегодно образуется более 200 млн. м3 древесных отходов. Несколько меньше отходов получается на предприятиях черной металлургии: в 2004 г. выход огненно-жидких шлаков составил 79,7 млн. тонн, в том числе 52,2 млн. тонн доменных, 22,3 млн. т сталеплавильных и 4,2 млн. т ферросплавных. В мире ежегодно выплавляется цветных металлов приблизительно в 15 раз меньше, чем черных.
Однако при производстве цветных металлов в процессе обогащения руды образуется от 30 до 100 тонн измельченных хвостов на 1 тонн концентратов, а при плавке руды на 1 тонну металла - от 1 до 8 тонн шлаков, шламов и других отходов.
Ежегодно на предприятиях химической, пищевой, минеральных удобрений и других отраслей промышленности образуется более 22 млн. тонн гипсосодержащих отходов и около 120-140 млн. тонн осадков сточных вод (в сухом виде), около 90% из которых получаются при нейтрализации производственных сточных вод. Более 70% терриконов Кузбасса относятся к горящим. На расстоянии нескольких километров от них в воздухе значительно повышены концентрации SO2, CO, CO2. Резко повышается концентрация в почвах и поверхностных водах тяжелых металлов, а в районах урановых рудников - радионуклидов. Ведение горных работ открытым способом приводит к ландшафтным нарушениям, которые по своим масштабам соизмеримы с последствиями крупных природных катастроф. Так, в районе горных выработок в Кузбассе образовались многочисленные цепи глубоких (до 30 м) провалов, тянущихся на протяжении более 50 км, общей площадью до 300 км2 и объемов провалов более 50 млн. м3.
В настоящее время огромные площади занимают твердые отходы тепловых электростанций: золы, шлаки, близкие по составу к металлургическим. Их ежегодный выход достигает 70 млн. тонн. Степень их использования в пределах 1-2%. По данным министерства природных ресурсов РФ, общая площадь земель, занятых отходами различных производств, в целом превышает 2000 км2.
В мире добывается ежегодно более 40 млрд. тонн сырой нефти, из которых при добыче, транспортировке и переработке теряется около 50 млн. тонн нефти и нефтепродуктов. Нефть считается одним из самых распространенных и самых опасных загрязняющих веществ в гидросфере, так как около трети ее добывается в континентальном шельфе. Общая масса нефтепродуктов, ежегодно попадающих в моря и океаны, приближенно оценивается в 5-10 млн. тонн.
По данным НПО "Энергосталь", степень очистки отходящих газов от пыли черной металлургии превышает 80%, а степень утилизации твердых продуктов улавливания составляет лишь 66%.
При этом коэффициент утилизации железосодержащих пылей и шлаков равен 72%, тогда как остальных видов пылей 46%. Практически на всех предприятиях как металлургических, так и тепловых электростанций не решаются вопросы очистки агрессивных низкопроцентных серосодержащих газов. Выбросы этих газов составляли 25 млн. тонн. Выбросы в атмосферу серосодержащих газов только от ввода в эксплуатацию газоочисток на 53 энергоблоках страны в период с 2005 по 2010 годы снизились с 1,6 до 0,9 млн. тонн. Слабо решаются вопросы нейтрализации гальванических растворов. Еще медленнее - вопросы по утилизации отходов, образующихся при нейтрализации и переработке отработанных травильных растворов, растворов химических производств и сточных вод. В городах России до 90% сточных вод сбрасываются в реки и водоемы в неочищенном виде. В настоящее время разработаны технологии, которые позволяют превращать токсичные вещества в малотоксичные и даже в биологически активные, которые можно использовать в сельском хозяйстве и в других отраслях.
Современные города выбрасывают в атмосферу и водную среду около 1000 соединений. В загрязнении воздуха городов одно из ведущих мест занимает автотранспорт. Во многих городах на выхлопные газы приходится 30%, а в некоторых - 50%. В Москве за счет автотранспорта в атмосферу поступает около 96% CO, 33% NO2 и 64% углеводородов.
По факторам воздействия, их уровню, длительности действия и площади распространения природно-техногенные биогеохимические провинции Урала отнесены к территориям с наибольшей степенью экологического неблагополучия. Урал на протяжении последних лет занимает лидирующее положение по количеству суммарных выбросов в атмосферу вредных веществ. По данным А. А. Малыгиной по загрязнению воздуха и воды Урал занимает первое место в России, а по загрязнению почв - второе.
Урал является одним из крупнейших в стране производителей черных металлов. В нем насчитывается 28 предприятий металлургического комплекса. Для обеспечения их сырьем в области работает более 10 горноперерабатывающих предприятий. По состоянию на 2003 год на металлургических предприятиях области накоплено около 180 млн. тонн доменных шлаков, 40 млн. тонн сталеплавильных и более 20 млн. тонн шлаков производства феррохрома, а также значительное количество пылей и шламов. Установлена возможность переработки отходов в различные строительные материалы для нужд народного хозяйства.
В отвалах области накоплено свыше 2,5 млрд. м3 различных горных пород, 250 млн. тонн шлаков и золы ТЭС. Из всего объема вскрышных пород перерабатывается только 3%. На металлургических предприятиях из 14 млн. тонн ежегодно образующихся шлаков используется только 40-42%, из них 75% доменных шлаков, 4% - сталеплавильных, 3% - ферросплавных и 17% шлаков цветной металлургии, а золы ТЭС только около 1%.
Нарушение микро - и макроэлементного гомеостаза в организме определяется природно-техногенными загрязнениями биосферы, что приводит к формированию широких ареалов техногенных микроэлементов вокруг территориально-промышленных комплексов. Страдает здоровье не только людей, принимающих непосредственное участие в процессе производства, но и проживающих по соседству с предприятиями. Как правило, они имеют менее выраженную клиническую картину и могут принимать скрытую форму тех или иных патологических состояний. Показано, что вблизи промышленных предприятий, расположенных в городе среди жилых массивов, концентрации свинца превышают фоновые значения в 14-50 раз, цинка - в 30-40 раз, хрома - в 11-46 раз, никеля - в 8-63 раза.
Анализ эколого-химической ситуации и состояния здоровья населения Урала позволил установить, что по уровню загрязнения относится к "зонам чрезвычайной экологической ситуации". Продолжительность жизни на 4-6 лет меньше по сравнению с аналогичными показателями по России.
Жители, длительно проживающие в условиях природно-техногенного загрязнения, подвергаются воздействию аномальных концентраций химических элементов, оказывающих заметное влияние на организм. Одно из проявлений - изменение состава крови, причиной которого является нарушение поступления железа, микроэлементов (Cu, Co) в организм, связанное как с низким содержанием их в продуктах питания, так с высоким содержанием в пище соединений, препятствующих абсорбции железа в ЖКТ.
При проведении мониторинга по биологическим и химическим параметрам в 56 хозяйствах разных регионов Урала было условно выделено пять вариантов территорий, различающихся по экологической характеристике:
- * территории, загрязненные выбросами крупных промышленных предприятий; * территории, загрязненные вследствие деятельности предприятий долгоживущими радионуклидами - стронцием-90 и цезием-137 (Восточно-Уральский радиоактивный след - ВУРС); * территории, испытывающие нагрузку от промышленных предприятий и одновременно находящиеся в зоне ВУРСа; * геохимические провинции с высоким природным содержанием тяжелых металлов (Zn, Cu, Ni) в почве, воде, а также аномальными концентрациями в припочвенном воздухе и воде радона-222; * территории, относительно благоприятные в экологическом отношении, свободные от промышленных предприятий
Похожие статьи
-
Химические элементы и их соединения являются структурной основой мироздания. В живых организмах некоторые из них выполняют физиологическую функцию....
-
Экологический аспект. Основные экологические проблемы землепользования - Охрана земельных ресурсов
Процессы и явления, снижающие почвенное плодородие, разрушающие земельные ресурсы страны условно можно поделить на 4 группы: 1. Природные процессы,...
-
Воздействие промышленного производства и прочих факторов на окружающую природную среду Территория Ханты-Мансийского автономного округа - Югры занимает...
-
Объектом исследований геоэкологии является экологическое состояние геологического прошлого и настоящего географической оболочки и геологической среды....
-
Экологический мониторинг, Классификация мониторинга - Предмет и задачи экологии
Мониторинг - комплексная система наблюдений, оценки и прогноза изменения состояния окружающей среды под влиянием антропогенных факторов. Термин появился...
-
Среда обитания организма - это совокупность абиотических и биотических условий его жизни. Свойства среды постоянно меняются, и любое существо, чтобы...
-
Горячими точками принято называть самые неблагополучные места, где людям жить либо тяжело, либо вовсе противопоказано. Горячими точками обыкновенно...
-
На всех стадиях своего развития человек был тесно связан с окружающим миром. Но с тех пор как появилось высокоиндустриальное общество, опасное...
-
Экологический менеджмент - Предмет и задачи экологии
Экологическим менеджментом (ЭМ) называется безопасное управление природными процессами, которое определяется как биологическими особенностями объекта...
-
Основные понятия экологии ЭКОЛОГИЯ - одна из сравнительно молодых дисциплин. Термин - "экология" был введен в употребление в 1866 г. Эрнстом Геккелем для...
-
Среда обитания и экологический (лимитирующий) фактор - Предмет и задачи экологии
Среда - это все, что окружает организм и прямо или косвенно влияет на его состояние, развитие, рост, выживаемость, размножение и т. д. Среда каждого...
-
Экологический проблема природопользование пестицид В Республике Беларусь объектами особого внимания со стороны государства являются проблемные регионы,...
-
ПРИКЛАДНАЯ ЭКОЛОГИЯ, Общая характеристика загрязнений окружающей среды - Предмет и задачи экологии
Общая характеристика загрязнений окружающей среды Загрязнение - привнесение в окружающую среду или возникновение в ней новых, обычно не характерных...
-
Нормирование загрязняющих веществ в почве - Предмет и задачи экологии
Нормирование загрязняющих веществ в почве имеет три направления: во-первых, нормирование содержания ядохимикатов в (корнеобитаемом) слое почвы...
-
Пути решения проблемы - Экологические аспекты урбанизации
Около 90 % отходов в США до сих пор закапывается. Но свалки в США быстро заполняются, и страх перед загрязнениями подземных вод делает их нежелательными...
-
Углеводородные системы - нефть, продукты ее переработки и газоконденсаты оказывают комплексное негативное воздействие на все компоненты окружающей среды....
-
Загрязнение окружающей среды - нежелательное изменение ее свойств в результате антропогенного поступления различных веществ и соединений. Оно приводит...
-
Базовые резерваты -- это территории, чья региональная или межрегиональная экологическая ценность очевидна. Размер таких участков не менее 500 га....
-
Государственная экологическая политика. Роль Магнитогорской администрации и ММК в сфере улучшения экологической обстановки Распад СССР усугубил кризисное...
-
Зыряновское полиметаллическое месторождение, на базе которого уже более 200 лет работает горнодобывающее предприятие, находится на северо-востоке...
-
Загрязнение литосферы и ее защита Литосфера - верхняя твердая оболочка Земли, постепенно с глубиной переходящая в сферы с меньшей прочностью вещества....
-
Вступление. - Экологическая обстановка в республике Казахстан. Влияние промышленности на экологию
Ученые и специалисты разных стран, а теперь еще правительства и общественность поняли, что нельзя решать экологические проблемы в одной отдельно взятой...
-
Загрязнение гидросферы и ее защита - Предмет и задачи экологии
Под загрязнением водоемов понимают снижение их биосферных функций и экологического значения в результате поступления в них вредных веществ. Загрязнение...
-
Экологическая опасность производства характерна для многих отраслей - химической, пищевой, текстильной, деревообрабатывающей, горнодобывающей,...
-
Экологические пирамиды - Предмет и задачи экологии
Функциональные взаимосвязи, т. е. трофическую структуру, можно изобразить графически, в виде экологических пирамид. Основанием пирамиды служит уровень...
-
Экологическая ниша - Предмет и задачи экологии
Для определения роли, которую играет тот или иной вид в биогеоценозе, И. Гриннел ввел в 1917 г. понятие "экологическая ниша". Под экологической нишей...
-
Участие России в международном экологическом сотрудничестве - Предмет и задачи экологии
Наша страна играет значительную роль в решении глобальных и региональных экологических проблем. Будучи правоприемником СССР, Российская Федерация взяла...
-
Предмет и объекты изучения экологии Экология и история ее развития. Место экологии в системе естественных и социальных наук. Методы экологических...
-
Основные принципы международного экологического сотрудничества - Предмет и задачи экологии
Международное сотрудничество в области охраны окружающей природной среды регулируется международным экологическим правом, в основе которого лежат...
-
"Нельзя допустить, чтобы люди направляли на свое собственное уничтожение те силы природы, которые они сумели открыть и покорить" Ф. Жолио-Кюри...
-
Наиболее универсальный, доступный и эффективный способ зашиты металлов от коррозии в различных отраслях промышленности -- нанесение лакокрасочных...
-
Экологическая сукцессия - Предмет и задачи экологии
Ю. Одум (1986) под экологической сукцессией понимает вообще весь процесс развития экосистемы. Более конкретное определение дает этому явлению Н. Ф....
-
ПРАВОВЫЕ ОСНОВЫ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ, Основы экологического права - Предмет и задачи экологии
Основы экологического права Законодательство России в области охраны природы и применения природных ресурсов базируется на нормативно-правовых актах,...
-
К важнейшим экологическим последствиям глобального загрязнения атмосферы относятся: - возможное потепление климата ("парниковый эффект"); - нарушение...
-
Заключение - Влияние химических загрязнителей на биосферу
На стыке столетий заметно возросла деловая активность ученых-экологов, сотрудников департаментов и управлений по охране и рациональному...
-
Пути улучшения экологической обстановки в области добычи и переработки руд черных и цветных металлов, урановых руд Р. С. Каренов Дана характеристика...
-
Экологические проблемы Челябинской области
Можно отметить несколько благоприятных факторов: небольшая плотность населения, наличие только двух относительно крупных городов, достаточное количество...
-
Главные причины и источники развития экологического кризиса - Экологические проблемы Украины
Объективный анализ современной экономической ситуации, причин и источников ухудшения экологического состояния природной ландшафтов и окружающей среды...
-
Экономический аспект уменьшения загрязнения атмосферы на территории города Уфа
Экономический аспект уменьшения загрязнения атмосферы на территории города Уфа Лазарева Мария Сергеевна магистрант, Уфимский государственный авиационный...
-
Схема воздействия окружающей среды на здоровье человека - Характеристика социальной экологии
Немалую роль в процессе деградации природной среды и ухудшения здоровья населения играет промышленное производство, и в частности химическая отрасль,...
Экологические аспекты химических элементов - Предмет геохимической экологии. Экологические аспекты химических элементов