ХИМИЧЕСКО ЗАМЪРСЯВАНЕ: ПРИЧИНИ, ПОСЛЕДИЦИ, ПРИМЕРИ - ОКОЛЕН СВЯТ

В химическото замърсяване е въвеждането в околната среда на химикали, които променят качеството му предизвиква отрицателен ефект. Замърсителят може да бъде токсичен сам по себе си или да реагира с други вещества в околната среда и да променя неговите свойства.

Химическите замърсители могат да бъдат твърди, течни и газообразни както от органичен, така и от неорганичен произход. Полето и нивото на действие зависят от много фактори, сред които са неговата разтворимост и реактивна способност.

Химично замърсяване на водата. Източник:

Този вид замърсяване може да възникне от химикали с естествен или изкуствен произход. Основният интерес за справяне с химическото замърсяване на околната среда е свързан с антропогенния принос на химичните вещества в околната среда.

Източниците на химическо замърсяване са разнообразни, включително вътрешни, търговски, транспортни, промишлени, минни и селскостопански дейности.

Химическото замърсяване се счита за една от най-сериозните заплахи за живота на планетата. Много от химическите замърсители са токсични за дивата природа и хората, а други променят свойствата на водата, въздуха и почвите.

Някои процеси, предизвикани от химическо замърсяване, са доста сериозни като глобалното затопляне. Друг сериозен проблем е изпускането на тежки метали в околната среда.

Има много примери за химическо замърсяване по целия свят, като участъците на река Богота (Колумбия) без воден живот или Мъртвата зона на Мексиканския залив.

Що се отнася до ефектите върху определени групи организми, има случай на намаляване на популацията на земноводни. Друг пример е ефектът от химическото замърсяване върху качеството на храните и общественото здраве.

Добре известен пример е замърсяването на риба и миди в японския залив Минамата от разливи на живак. Това предизвика епидемично проявление на детски неврологичен синдром (болест на Минамата) и сериозни състояния при възрастни.

Решенията за химическо замърсяване са разнообразни, обхващащи предотвратяване и възстановяване или възстановяване. Превенцията изисква прилагане на нов екологичен модел на икономическо и социално развитие.

За целта е необходимо да се контролира химически отпадъци във всичките му форми, твърди отпадъци, газови емисии и градски и промишлени отпадни води.

За отстраняване на химическото замърсяване се използват различни технологични алтернативи, в зависимост от естеството на замърсителя и околната среда. Физическото оздравяване се прилага чрез отстраняване или блокиране на замърсители или химия, за да ги неутрализира или разгради.

характеристики

Замърсяване с нефт в Луизиана (САЩ). Източник: бреговата охрана на САЩ

- Химически замърсител

Това е всяко вещество, което причинява отклонение или промяна в средния химичен състав на определена система на околната среда. Това изменение влияе количествено или качествено на ползите, които околната среда предоставя на хората.

- Разтворимост

Всеки химически замърсител има преобладаващ афинитет към определена среда въз основа на неговата разтворимост. Например, CO2 влияе главно на атмосферата, докато органохлор (DDT), разтворим в мазнини и органични разтворители, се натрупва в живите същества.

- Характер на замърсителите

Има органични химически замърсители като повечето пестициди, диоксини и въглеводороди. Други химически замърсители са неорганични, какъвто е случаят с тежките метали. По същия начин, някои замърсители имат смесен характер като много почистващи препарати.

Химични свойства

Начинът на действие и ефектът на всеки химически замърсител варират в зависимост от неговите химични свойства. Те се получават от молекулярната им структура, която определя афинитета и реакционния им капацитет.

- Въздействие на химическите замърсители

Токсичен и биоакумулиращ

Химическите замърсители могат да бъдат директно токсични, като причиняват нараняване или смърт, като въздействат върху клетки, тъкани или органи. Този ефект може да бъде кумулативен и се проявява в индивида и по протежение на трофичната верига (биоакумулиране).

Те променят екологичните процеси

Някои замърсители упражняват ефекта си чрез промяна на екологични процеси, като органични хранителни вещества, които генерират еутрофикация. Именно увеличаването на хранителни вещества в водно тяло причинява в населението експлозия на водорасли и бактерии, влияещи на съдържанието на кислород във водата.

Смесен ефект

Някои химикали, като фосфатни детергенти, имат двоен ефект, като са токсични и предизвикват екологични процеси като еутрофикация.

Причини

- Градски

отпадъчните води

Съвременните градове използват безброй химикали както в домовете, така и на работните места. Повечето от тях завършват като отпадъци в канализацията или се отклоняват в атмосферата.

Всяко домакинство в града включва почистващи препарати, масла, мазнини, дезинфектанти и органични остатъци (включително хранителни отпадъци и човешки екскременти) в канализацията си. Касети за еднократна употреба за принтери, канцеларски материали и други елементи, които допринасят химическите вещества за околната среда, също се генерират в работните зони.

Пластично замърсяване край бреговете на Гана. Източник: Мунтака Часант

Твърди отпадъци

Огромни количества боклук се генерират в градските центрове, особено в големите пренаселени градове. Ако тези отпадъци не се управляват правилно, те могат да включат замърсяващи химикали в околната среда.

- Транспорт

Градски и междуградски трафик

Моторните превозни средства изхвърлят в околната среда газове, остатъци от горива, масла и мазнини. Те генерират огромни количества въглероден диоксид (CO2) и моноксид (CO), азотни оксиди, серен диоксид, олово и други елементи.

Въглеродният окис е силно токсичен газ дори в малки количества и в ниски пропорции се окислява в околната среда, за да образува CO2.

Воден транспорт

Товарни и риболовни флоти замърсяват водите със следи от гориво, нефт и органични отпадъци. Релевантен случай е транспортирането на нефт, тъй като периодично се случват инциденти с разливи в морето от танкери.

- Индустриални

Металургична промишленост

Тази индустрия използва големи количества енергия в своите топилни пещи, отделяйки парникови газове. Освен това производствените отпадъци допринасят тежките метали в техните отпадни води.

Текстилна индустрия

Тя е една от най-замърсяващите индустрии, тъй като използва различни химикали в своите процеси и генерира голямо количество отпадъци. Продукти като хлорирани анилини, перфлуороктанова киселина и хлоронитробензен, са открити при изпускания от китайската текстилна промишленост.

Тези вещества имат отрицателно въздействие върху водния живот, а някои са канцерогенни.

Хартиена промишленост

Процесите за избелване на хартия използват хлор и произвеждат диоксини, живак и други замърсители.

Термоелектрическа индустрия

Повечето замърсяване на въздуха с CO2 идва от изгарянето на въглища в термоелектрическата индустрия. Този процес е един от основните източници на живак в околната среда и като цяло на тежките метали.

Фармацевтична индустрия

В последно време в околната среда са открити нови замърсяващи вещества, наречени възникващи замърсители. Сред тях са лекарства, както за хуманна употреба, така и такива, използвани в здравето на животните.

Тези продукти влизат в околната среда като отпадъци от фармацевтичната промишленост, медицински отпадъци или продукти, чийто полезен живот е изтекъл.

- Масло и странични продукти

Добив на нефт

Конвенционалното производство на петрол генерира така наречените сондажни или екстракционни тини, натоварени с химически замърсители. Основните химически замърсители са въглеводородите и тежките метали.

Съвременните техники, използвани за извличане на газ и остатъчно масло, като фракинг или хидравлично разрушаване, са особено замърсяващи. 600-те различни химикали, използвани за разтваряне на скалата и улесняване на извличането замърсяват почвите и водите.

Рафиниране и производни

При рафинирането на нефт се получава химическо замърсяване под формата на остатъци през целия процес, особено от въглеводороди и тежки метали. По-късно, генерираните продукти също в крайна сметка замърсяват околната среда.

- Минен

Добивът е една от дейностите, които причиняват най-отрицателно въздействие върху околната среда чрез използване на химически замърсители като живак и арсен.

Добив на злато

В откритите руднични златни мини арсенът се използва придружен от процеси на хидравлично разрушаване за отделяне на златото от скалата. Това включва както арсен, така и други тежки метали, които се отделят от фрагментираната скала в почвата и водата.

- Земеделие и развъждане

интензивно земеделие

Съвременното земеделие използва големи количества химикали, като торове и пестициди. Повече от 40% от прилагания тор не се използва от растенията и се извлича до водните източници.

Торовете осигуряват нитрити, нитрати и тежки метали, например кадмий в случай на органични фосфатни торове. По отношение на пестицидите селското стопанство използва различни замърсяващи химикали като хербициди, инсектициди, акарициди и фунгициди.

Развъждане

Интензивните системи за производство на животни допринасят основно за органични отпадъци, включително екскрети и останки от животни. Една от най-замърсяващите системи в това отношение е свиневъдството.

Основни химически замърсители

- Промишлени и горивни газове

Въглероден диоксид (CO2)

Той се генерира като страничен продукт от изгарянето на органични вещества или изкопаеми горива, както и в процеса на аеробно дишане. Както при дишането, така и при изгарянето въглеродът реагира с кислорода и се отделя като газ.

Въпреки че не е токсичен газ, в големи количества има отрицателно въздействие върху атмосферата. При достигане на стратосферата, тя унищожава озоновия слой (O3), отговорен за филтрирането на ултравиолетовата радиация, допринасяйки за глобалното затопляне.

Освен това се подлага на фотохимични реакции, генериращи въглеродна киселина (H2CO3), която се утаява с вода под формата на киселинен дъжд.

Азотен диоксид (NO2) и азотен оксид (NO)

Азотните оксиди (NOx) се произвеждат както от природни (вулканични изригвания), така и от създадени от човека източници. Сред последните са изгарянето на изкопаеми горива и изгарянето на твърди отпадъци.

Веднъж попаднали в тропосферата, азотните оксиди реагират с водна пара, ОН радикали и тропосферен озон (O3), за да се получи азотна киселина (HNO3). По-късно тази киселина се утаява с дъждовна вода, образувайки така наречената киселинна дъжд.

Сярен диоксид (SO2)

Основният антропичен източник на серен диоксид е изгарянето на въглища, особено в термоелектрическите инсталации. SO2 също е част от фотохимичните реакции в тропосферата.

Това вещество може да реагира с OH, HO2, CH3O2 радикали, вода, озон, водороден пероксид (H2O2) и метални оксиди. Резултатът е образуването на сярна киселина (H2SO4), която е част от киселинен дъжд чрез утаяване заедно с дъждовна вода.

Що се отнася до въздействието му върху общественото здраве, SO2 влияе основно на дихателната система.

- Тежки метали

Въпреки че има различни тежки метали, които действат като химически замърсители и множество човешки дейности, които ги генерират, най-релевантните са:

Водя

Използва се при производството на тръби, батерии, стъкло, като противорадиационна бариера и много други приложения. До 1985 г. той е анти-нокът компонент на бензин, за да увеличи октановото си число (тетраетил олово).

Той е бил и съставка в боите, така че старите сгради и техните остатъци са източник на замърсяване с олово. Освен това оловото като почвен замърсител се абсорбира от културите и оттам се поглъща от хората.

Замърсяващи частици във въздуха, които могат да се вдишат и да причинят отравяне с олово при хората. Той причинява забавяне на развитието при децата и неврологични проблеми при възрастни.

живак

Той е елемент в много съединения, често използвани като фунгициди и бои. Най-големият източник на производство на живак в околната среда обаче е изгарянето на въглища за гориво.

Използва се и в минното дело при добив на някои метали като злато. Това е силно токсично биоакумулиращо съединение и може да повлияе на нервната и ендокринната система.

кадмий

Това съединение не се намира в свободна форма в природата, но се отделя от хората при топенето на метали (мед, цинк). Той също се излъчва в околната среда от изкопаеми горива (въглища, нефтени производни).

Използва се и при производството на батерии и PV пластмаси и във фосфатни торове. Кадмият замърсява почвата и водата и се абсорбира и акумулира от култивирани растения.

Например замърсените с кадмий почви замърсяват какаото, което след това преминава в шоколад.

арсен

Замърсяването на почвата и водата от арсен може да произхожда от естествени или изкуствени източници. Сред последните са минното дело, лекарствата, лаковете и лаковете, керамиката и други продукти.

Арсенът е силно токсично биоакумулиращо съединение, което причинява нервни проблеми, бъбречни заболявания и дори смърт.

- Пестициди

Те са химически съединения, изрично формулирани за борба с плевели или вредители. Това обхваща голям брой химични съединения от различно естество, както органични, така и неорганични.

Тя включва инсектициди (за борба с насекоми), акарициди (за акари), фунгициди (патогенни гъби) и хербициди (срещу плевели). При бактериални инфекции се прилагат антибиотици.

Хербициди

Например, върху памук (Gossypium barbadense) се прилагат множество полети на самолети, пръскащи различни продукти, както хербициди, така и инсектициди. 10% от пестицидите, произведени в световен мащаб, се използват в тази култура.

Инсектициди

Инсектицидите не са много селективни по отношение на вида на насекомите, които влияят, така че в крайна сметка причиняват сериозни щети на биоразнообразието на районите в близост до посевите. Всъщност един от сериозните съвременни проблеми е намаляването на популациите на пчели (опрашители) и други хименоптерани поради действието на агрохимикалите.

- Детергенти и повърхностноактивни вещества

Тези продукти са синтезирани за елиминиране на мазнини и други съединения, които замърсяват дрехи, кухненски прибори, подове или всякакви предмети, които изискват почистване. Те се използват при различни презентации и условия както в домовете, така и на работните места.

Те са проектирани да разрушат повърхностното напрежение и химическите връзки на различни вещества. След като изпълнят предназначението си, те обикновено се оказват в канализацията и ако отпадъчните води не се третират правилно, те отиват до източници на вода.

въздействие

Веднъж попаднали в естествената среда, те влияят върху биологичните мембрани, намалявайки популациите на полезни водни микроорганизми. Това променя трофичните вериги, тъй като тези микроорганизми действат като детритививори и разлагащи се.

Те засягат и рибите, и земноводните, причинявайки смърт или деформация при кърлежа и поповете и кожни заболявания при възрастни.

- Масла и мазнини

Произвеждат се животински и синтетични мазнини, както и растителни и синтезирани масла. Тези продукти се използват за различни цели като готвене и медицински цели за смазване на машините.

Следователно те образуват непрекъснат повърхностен слой, който затруднява обмяната на газове и влияе върху оксигенацията на водата. Освен това, като импрегнира перата на птиците, той анулира топлоизолационния си ефект и причинява смърт.

- Диоксини

Те се произвеждат в различни процеси, особено когато горенето се включва с намесата на хлор. Изгарянето на нефтопродукти е друг важен източник на диоксини, особено изгарянето на пластмасови отпадъци в депата.

Последствия

- Атмосферни смущения

Глобално затопляне

Газове като CO2, Nox, SO2, метан и други, генерирани от антропни дейности, предизвикват така наречения парников ефект. В някои случаи те унищожават озоновия слой, отговорен за намаляване на проникването на ултравиолетово лъчение.

Освен това те предотвратяват излизането на дълговълнова топлинна радиация в космоса. Резултатът е, че средната температура на планетата се увеличава прогресивно след индустриалната революция.

Киселинен дъжд

Киселинните валежи се причиняват от включването в дъждовната вода на киселини, генерирани в тропосферата. Това е валежи с pH по-ниско от 5,6, което подкислява почвата, влияеща върху селското стопанство, а също и на водните тела.

В някои случаи подкиселяването на почвата отделя алуминий, който става достъпен за растенията и е токсичен. Това съединение се пренася и във водни тела и засяга водната фауна.

- Деградация на екосистемите и загуба на биологично разнообразие

Водни екосистеми

Реки, езера, морета и океани са все по-засегнати от химическо замърсяване. Тежки метали, масло, пластмаси, отделящи диоксини, необработени отпадни води, които носят органични и неорганични вещества, замърсяват водите.

Торовете и пестицидите генерират процеси на еутрофикация и създават мъртви зони.

Наземни екосистеми

Химичното замърсяване на почвите и водата засяга растенията и чрез трофичната верига се разпространява в цялата екосистема. Инсектицидите намаляват естествените популации от насекоми, а киселинният дъжд засяга чувствителни групи като земноводни.

биоакумулиране

Биоакумулирането се отнася до химикали, разтворими в органични съединения, които се натрупват в тъканите, когато се консумират от животни. В хранителната верига това предполага експоненциално повишаване на концентрацията на токсина.

Например насекомите консумират третирани с хербициди листа и натрупват молекулата в телата си. Тогава жабите консумират много насекоми, натрупвайки по-голямо количество от отровата.

В крайна сметка грабливецът изяжда няколко жаби, достигайки до още по-висока концентрация на токсичната молекула.

Някои химикали, податливи на биоакумулиране, са някои хербициди (DDT, Endrin, Parathion и други), забавители на горенето (PBB, PBDE), живак и други тежки метали.

- Намаляване на производството и качеството на храните

Хранителна продукция

Когато почвите са замърсени, добивът или производството на лошокачествени култури се намалява. Поливането със замърсена вода е сериозен риск за здравето при консумация на тези зеленчуци.

Риболовната индустрия и други морски и речни продукти са сериозно засегнати от химическо замърсяване на водата. Рибната популация намалява, както и ракообразните, двучерупчестите и мекотелите.

Замърсяване с храна

Химическото замърсяване на храната може да възникне в полето, поради лошо боравене с агрохимикали или по време на приготвяне и работа с храни.

Растителните продукти могат да се замърсят с тежки метали, като ги абсорбират в замърсени почви. Стопанските животни могат да съдържат биоакумулиращи химически замърсители в тъканите си.

Морските храни като риба и ракообразни могат да бъдат замърсени с живак.

По време на приготвяне на храна може да възникне химическо замърсяване с почистващи продукти или прекомерна употреба на консерванти. Беше посочено, че някои пластмасови контейнери могат да включват диоксини в течностите, които съдържат.

- Намаляване на питейната вода

Питейната вода е все по-ограничен ресурс, затова нейното качество трябва да бъде гарантирано. Химическото замърсяване сериозно влияе върху качеството на водата, която може да стане токсична за хората.

Замърсяването на водата с тежки метали, перилни препарати, въглеводороди или други токсични вещества го прави неизползваем за консумация. От друга страна, пречистването на вода за отстраняване на токсични замърсители е скъпо.

- Проблеми с общественото здраве

Повечето химически замърсители причиняват здравословни проблеми на хората или домашните любимци. В някои случаи, като поглъщане на арсен или живак, последствията могат да бъдат фатални.

Примери

- Мъртви зони на реки и морета

Химическото замърсяване на водата поражда различни процеси, които в крайна сметка убиват живота на големи площи.

Един от елементите е пряката токсичност на някои неорганични химикали като тежки метали, забавители на горенето или детергенти. Друг фактор е еутрофикацията, причинена от включването на органични съединения.

Например реки като Богота (Колумбия) имат големи участъци, където не се открива живот. Това се дължи на химическо замърсяване от необработени градски и промишлени отпадни води.

Същото се среща в голям район на Мексиканския залив в устието на река Мисисипи. В този случай в резултат на приноса на тонове остатъци от торове и пестициди.

- Химическо замърсяване и земноводни

Проблемът

Вече няколко десетилетия се предупреждава за намаляването на популацията на земноводни, особено жабите и жабите. Това явление е придружено от появата на вродени малформации при животни.

Сред възможните причини за засягането на земноводните е химическото замърсяване на техните местообитания. Изчислено е, че около 17% от земноводните са застрашени от химическо замърсяване.

Физиологични основи

Земноводните са силно податливи на наличието на замърсители във въздуха и водата, главно поради дишането на кожата им. Тоест, тези животни извършват обмен на кислород през кожата си, което е силно чувствително към дразнещия ефект на химикалите.

- болест на Минамата (Япония)

Между 1932 и 1968 г. компанията Chisso произвежда ацеталдехид и винилхлорид, използвайки живачен хлорид като катализатор. Тази компания изхвърли отпадъчните води в морето без подходящо пречистване.

Болест на Минамата (Япония). Източник:

Жителите на залива Минамата консумирали замърсената риба от района и натрупвали живак в телата си. През 50-те години на 20 век в крайбрежната общност на Минамата е открит детски неврологичен синдром.

Разследванията показаха, че причината за състоянието е поглъщането на риба и миди, замърсени с живак.

Живакът е засегнал бременните майки, предизвиквайки необратими неврологични разстройства при деца. Към 2009 г. са идентифицирани повече от 10 000 случая и 2271 жертви.

От този случай възникна Споразумението Минамата, международно споразумение за предотвратяване на замърсяването на околната среда с живак.

- Други случаи на замърсяване с живак

Има и други епидемични случаи на замърсяване с живак. В Япония (1965 г.) поради изхвърлянето на отпадъци от друга компания за производство на ацеталдехид в река Агано (690 жертви).

В Канада (1862-1970 г.) целулозна мелница генерира изхвърляне на живак и предизвиква отравяне в аборигенски град (Тревисти Нарази). В Ирак (1970 г.) около 10 000 души загинаха, а други претърпяха мозъчни увреждания от консумацията на пшеница, обработена с метил живак.

Solutions

- Предотвратяване

Предотвратяването на емисиите на химически замърсители в околната среда е първата мярка за решаване на химическото замърсяване. Това включва сложна програма от мерки, която включва образователни, правни и технически аспекти.

Съвестта и законите

Необходимо е да се повиши информираността относно химическото замърсяване, неговите причини, последици и решения. От друга страна е необходим адекватен законов ред за ограничаване и санкциониране на емисиите на замърсители.

Технически елементи

Необходимо е да се генерира план за управление на отпадъците, който започва от принципа на намаляване, повторна употреба и рециклиране. Това предполага повишаване на ефективността на индустриалните процеси и устойчив подход за развитие.

Има няколко технологични алтернативи за филтриране на газовете, които се отделят, преработват правилно отпадъчните води и твърдите отпадъци.

- Реставрация

След настъпване на химическото замърсяване е необходимо да се прибегне до мерки за възстановяване или възстановяване. Използваните технологии ще зависят от естеството на химическото замърсяване и замърсената среда.

Замърсяване на въздуха

Няма ефективни мерки за саниране на замърсен въздух, освен в затворени райони. В този случай е възможно само да се премахнат замърсяващите източници и по този начин да се позволи на самата екосистема да се регулира.

Замърсяване на водата

Замърсената вода може да бъде пречистена чрез пречиствателни станции и нанотехнологии (наномехурчета) се прилагат за обеззаразяване на вода.

Замърсяване на почвата

Почвите също могат да бъдат подложени както на физически, така и на химични процеси на възстановяване. Те могат да се прилагат на място или чрез преместване на почвената маса на място, обусловено за нея.

Препратки

Alhajjar BJ, Chesters G и Harkin JM (1990). Показатели за химическо замърсяване от септични системи. Ground Wate, 28: 559–568.
Barceló LD и MJ López de Alda (2008). Замърсяване и химическо качество на водата: проблемът с появяващите се замърсители. Фондация „Нова култура на водата“, Научно-технически мониторингов панел за водната политика. Университет на Севиля - Министерство на околната среда. 26 стр.
Bejarano-González F (2015). Глобално химическо замърсяване. Еколог № 38: 34-36.
Bellos D и Sawidis T (2005). Мониторинг на химическото замърсяване на река Пиниос (Солун-Гърция). Списание за управление на околната среда 76: 282–292.
ELIKA (2017). Видове замърсяване с храна. Баска фондация за безопасност на храните. 5 стр.
Likens GE, CT Driscoll и DC Buso (1996). Дългосрочни ефекти от киселинния дъжд: реакция и възстановяване на горска екосистема. Наука 272: 244–246
Лопес-Сарди Е. Химия и околна среда. Университет в Палермо. Аржентина.
Reza R и G Singh (2010). Замърсяване с тежки метали и неговият подход за индексиране на речните води. International Journal of Environmental Science & Technology 7: 785–792.
Travis CC и Hester ST (1991). Глобално химическо замърсяване. Наука и технологии за околната среда 25: 814–819.

ХИМИЧЕСКО ЗАМЪРСЯВАНЕ: ПРИЧИНИ, ПОСЛЕДИЦИ, ПРИМЕРИ - ОКОЛЕН СВЯТ - 2025