f

1

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации

Федеральное государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова»

Агрономический факультет

Химия окружающей среды

Методические указания по изучению дисциплины

и выполнению контрольной работы

Для студентов очной и заочной форм обучения

специальности 110102 «Агроэкология»

Саратов 2016

УДК 502.7 (075)

ББК 28.081.2 (Я 7)

Н 17

В.В. Борисова, О.В. Ульянова, С.И.Калмыков, А.С. Болкунов, Г.И. Шестеркин

Химия окружающей среды. Методические указания по изучению дисциплины и вы

полнению контрольной работы для студентов очной и заочной форм обучения специально -

сти 110102 «Агроэкология » ,

Саратов: Изд-во « Наука

» .

2016. - 45с.

ISBN 978-5-9999-0054-8

В методических указаниях приводится теоретический материал по дисциплине «Хи

мия окружающей среды», установлен порядок выполнения контрольной работы по химии

окружающей среды для студентов очной и заочной форм обучения, даются формы расчйкш

и необходимый справочный материал.

Для студентов сельскохозяйственных вузов, обучающихся по специальности

110102

«Агроэкология».

РЕЦЕНЗЕНТЫ:

Литвинов Е.А.

(д-р с.-х. наук, профессор, Волгоградская сельскохозяйственная академия)

* 4

Лебедев В.Б.

(д-р с.-х. наук, профессор, НИИСХ «Юго-Востока»)

Борисова В В., Ульянова О.В., Калмыков С.И., Болкунов А.С., Шестеркин Г.И., 2016

ISBN 978-5-9999-0054-8

ВВЕДЕНИЕ

Здоровье человека зависит от воздействия различных подсистем природ

ной и социальной среды, реализующегося через физиологические, биофизиче

ские и биохимические механизмы регуляции и отражающиеся на физиологиче

ском состоянии человека.

Возрастающие темпы изменения среды обитания приводят к нарушению

взаимосвязи между ней и человеком, снижению адаптационных возможностей

организма. Среда обитания может содержать такие вещества, с которыми орга

низм в ходе эволюции не сталкивался и поэтому не имеет соответствующих

анализаторных систем, сигнализирующих об их наличии. В связи с этим оце

нить состояние здоровья человека, понять характер патологии в отрыве от ана

лиза происходящих изменений в окружающей среде.

Курс «Химия окружающей среды» предназначен для удовлетворения по

требностей будущих специалистов-агроэкологов в знаниях об элементном, ве

щественном и фазовом составе атмосферы, гидросферы и почвы, а также в зна

ниях о химических и физико-химических процессах, обуславливающих накоп

ление, миграцию и трансформацию различных соединений природного и тех

ногенного происхождения в этих природных средах.

В процессе освоения курса студенты должны изучить фундаментальные

химические закономерности и фактический материал, изучаемый в курсах тео

ретической, органической коллоидной химии, биохимии, а также принципы и

методы химического анализа объектов окружающей среды и сельскохозяйст

венной продукции.

Материал, предлагаемый в данном курсе, должен способствовать форми

рованию естественнонаучного фундамента для дисциплин, изучаемых на стар

ших курсах.

По данному курсу должна быть выполнена контрольная работа. Номера

вопросов в соответствии с шифром приведены на стр. 26, вопросы - на стр. 21.

3

РАЗДЕЛ

1. Химия атмосферы

Тема 1. Строение и состав атмосферы

Изучение темы следует начинать с рассмотрения вопроса о спектре излу

чения солнца и спектра поглощения атмосферы.

Особое внимание следует обратить на температурный профиль и струк

туру атмосферы, как следствие воздействия солнечной радиации, на изменение

давления и химического состава по высоте, постоянные и переменные компо

ненты воздуха, основные механизмы циркуляции воздушных масс в тропосфе

ре и стратосфере, а также на вертикальные воздушные переносы, их скорости и

роль.

Атмосфера - воздушная оболочка земли. Она состоит из следующих ело

ев:

-тропосфера - нижний 12-километровый слой, влияющий на погоду, ч

нем содержится 2/3 массы всей атмосферы, постоянство её состава по высоте;

-стратосфера - достигает высоты 50 км. Она включает также озоновый

слой (максимальная концентрация озона на высоте от 20 до 30 км.) изменение

содержания озона по высоте. Широтные и сезонные изменения содержания

озона, основной цикл реакций образования и разрушения молекул озона. Сво

бодные радикалы- катализаторы разложения озона;

- экзосфера - находится на высоте о 5 до 85 км;

-ионосфера - достигает высоты приблизительно 400 км. Переменный хи

мический состав экзосферы и ионосферы, фотохимическая диссоциация моле

кул кислорода и азота, экзотермические реакции диссоциативной рекомбина

ции и переноса электронов. Обратить внимание на высокие температуры в эк

зосфере и поглощение жёсткой ультрафиолетовой солнечной радиации. Ионо

сфера как защитный экран от жёсткого ультрафиолетового излучения.

Строго определенной границы у атмосферы не существует.

Воздух состоит их смеси газов:

азота (около 78%), кислорода (около

21%), различных инертных газов (менее 1%), углекислого газа (около 0,03%), а

4

т

также примеси различных загрязняющих веществ. Исторически сложилось так,

что первые законы в области окружающей среды, принятые в мире, относились-

именно к загрязнению воздуха, как, например, запрет на сжигание древесины,

выделяющей при сжигании много дыма, действовавшим еще в средневековом

Лондоне.

Вопросы для самопроверки

1. Спектр излучения солнца и спектр поглощения атмосферы.

2. Основные

механизмы

циркуляции

воздушных масс

в тропосфере

и

стратосфере.

3. Экзосфера и ионосфера, их переменный состав.

4. Стратосфера, ее состав.

Тема 2. Природные и антропогенные поллютанты тропосферы

В этой теме следует обратить внимание на:

- типы и источники загрязнения воздуха (открытого и в помещении);

- влияние загрязнения воздуха на стратосферный озон, глобальный и ре

гиональный климат, парниковые газы;

- кислотные дожди, туманы и их воздействие на живые организмы;

- летучие органические соединения, химические механизмы их окисле

ния и разложения в атмосфере;

- другие токсичные поллютанты тропосферы: монооксид углерода, диок

сид углерода, асбест, аммиак, радон и другие;

- аэрозоли и их роль в загрязнении природных сред.

По оценкам всемирной организации здравоохранения, около 1 млрд, го

родских жителей - почти каждый пятый человек на земле - подвергается воз

действию опасных для здоровья загрязнителей воздуха. В число больших горо

дов с высоким уровнем загрязнения воздуха входит Милан в Италии, Париж во

Франции, Сидней в Южной Корее, Мехико в Мексике, Нью-Дели и Калькутта в

5

Индии, Афины в Греции, Рио-де-Жанейро, Кубатао и Сан-Пауло в Бразилии,

Москва в России, и другие.

Примерно 60% людей, живущих в Калькутте, страдают от болезней дыха

тельных путей, связанных с загрязнением воздуха. Вдыхание воздуха в Мехико

эквивалентно выкуриванию двух пачек сигарет в день. В Афинах загрязнение

воздуха ежедневно становится причиной смерти шести человек.

Необходимо иметь четкие представления о процессах и механизмах са-

моочистки воздуха в природе, знать их физические химические факторы. Осо

бое внимание следует обратить на атмосферные осадки и их роль в захвате и

переносе загрязнителей разной химической природы на земную поверхность,

на эффективность самоочистки атмосферы дождями и снегом от газообразных

и аэрозольных загрязнителей и сезонные, погодные характеристики самоочист

ки атмосферы.

Вопросы для самопроверки

1.

Озоновый щит планеты, возможность его истощения.

2.

Последствие истощения озона и защита озонового слоя.

3.

Глобальное потепление в результате парникового эффекта.

4.

Последствия глобальных изменений климата.

5.

Первичные и вторичные загрязнители атмосферы.

6.

Смоги и кислотные туманы.

7.

Кислотные осадки и основные последствия их выпадения.

8.

Процессы и механизмы самоочистки воздуха в природе, их физи

ческие и химические факторы.

9.

Основные типы загрязнений окружающего воздуха.

10.

Типы и источники загрязнения воздуха в помещениях.

11.

Отрицательное

воздействие загрязнения

воздуха на живые

орга

низмы и материалы.

12.

Летучие органические соединения, воздействие их на экосистемы,

растения, животных и человека.

6

13.

Озон и пероксид водорода как токсичные компоненты приземных

слоев атмосферы.

14.

Взаимосвязь атмосферных циклов химических перемещений

ки

слорода, азота, углерода и воды.

15.

Аэрозоли как глобальная угроза при ядерной войне.

16.

Естественные радионуклиды в атмосфере.

РАЗДЕЛ 2. ХИМИЯ ГИДРОСФЕРЫ

ТЕМА

1. Химические свойства воды

Гидросфера - водная оболочка земли, включает океаны и моря, воды су

ши, подземные воды, ледники.

В этой теме необходимо рассмотреть вопрос об аномальных физических

и химических свойствах воды, а также вопрос о роли в атмосферных и гидро-

сферных переносах тепла и воздушных масс.

Особое внимание следует обратить на гидрологический цикл воды и его

климатообразующую роль, на условия и механизмы образования и выпадения

атмосферных осадков.

Студенты должны знать источники пресной воды и их характеристики,

такие как минеральный состав, его макро- и микрокомпоненты, жесткость об

щая, постоянная и временная, сухой солевой остаток, «окисляемость», водо

родный показатель pH, химическое поглощение кислорода водой (ХПК); также

должны уметь выделять типы водопользования и знать требования к воде, изу

чить генезис природных пресных вод.

Вопросы для самопроверки

1. Аномальные физические и химические свойства воды.

2. Гидрологический цикл воды и его климатообразующая роль.

3.

Вода пресная, ее источники и характеристики.

4. Требования к питьевой воде.

5.Генезис природных пресных вод.

Тема 2. Вещества - загрязнители вод

Следует обратить внимание на качественное истощение воды, на источ

ники биогенов: применение удобрений, органика жидких отходов животновод

ства, детергенты, кислотные дожди, сточные и канализационные воды городов

и поселков.

Студенты должны научиться бороться с эвтрофикацией водоемов. Особое

внимание следует обратить на контроль содержания загрязнителей в водах V:

стратегию борьбы с загрязнением вод:

-предотвращение загрязнения, использование рациональных технологий,

соблюдение

технологических

условий,

применение

эффективных

очистных

устройств, переработка городских отходов;

-рациональное водопользование, возвратное водопотребление, эффектив

ная водоочистка и водоподготовка.

А также обратить внимание на стандартную очистку сточных вод и ее

стратегию.

Вопросы для самопроверки

1.

Биогены: нитраты, фосфаты и их источники - как фактор загрязне

ния вод.

2.

Токсичные вещества и их источники - как фактор загрязнения вод.

3.

Контроль содержания загрязнителей в водах.

4.

ПДК загрязнителей для питьевой воды и вод другого назначения.

5.

Опасность неочищенных сточных вод.

6.

Стандартная очистка сточных вод и ее стадии.

7.

Анализ и контроль качества вод в сельском хозяйстве.

8

РАЗДЕЛ 3. ХИМИЯ ЛИТОСФЕРЫ

Тема 1. Недра планеты - источник вещества и энергии для биосферы

В этой теме следует обратить внимание на современные модели химиче

ского состава глубинных оболочек земли: ядра, мантии, нижней части земной

коры; на химические процессы внутренних оболочек земли и геологические

факторы, контролирующие поступление глубинного вещества в биосферу, а

также на средний химический состав (кларки) верхних слоев земной коры кон

тинентального

типа

доступных для

измерения

осадочного

слоя,

гранитно

метаморфического (щитов древних платформ) и средний химический состав

осадочного (осадочно-эффузивного) слоя земной коры океанического типа.

Особое внимание следует обратить на геохимическую систематику эле

ментов по Гольдшмидту (метофилы, халькофилы, сидерофилы, атмофи-лы), по

Вернадскому (благородные газы и благородные металлы, циклические, рассе

янные сильно радиоактивные элементы и элементы редких земель) и по Завар-

ницкому (благородные газы, элементы: горные породы, магматические эмана

ции, семейства железа, редкие, радиоактивные, сульфидные руды, платиноиды,

металлоиды, галоиды) и биофильные элементы.

Вопросы для самопроверки

1. Недра планеты - источник вещества для биосферы.

2. Современные модели химического состава глубинных оболочек земли.

3. Атмосфера и гидросфера как результат формирования земной коры.

4. Кларки верхних слоев земной коры континентального типа.

5.

Геохимическая система элементов по Гольдшмидту.

6. Геохимическая система элементов по Вернадскому.

7. Геохимическая система элементов по Заварницкому.

8. Биофильные элементы.

Тема 2. Формы нахождения химических элементов в земной коре

Основной формой нахождения химических элементов в земной коре яв

ляются минералы, но существуют и безминеральные виды - расплавы, раство

ры, газы, органическое вещество. Формы нахождения химических элементов в

земной коре бывают: концентрированные и рассеянные.

Особое внимание нужно обратить на химические особенности главных

процессов минералообразования: магматического, гидротермального, метамор

фического, осадочного, диагенического, гипергенного; на распространение раз

ных минеральных видов и их классов, и на факторы, увеличивающие разнооб

разие химического состава минералов.

Студенты должны научиться различать подвижные и инертные формы,

нахождения элементов в земной коре, знать распространение горных пород по

земной коре континентов и особенности среднего химического состава основ

ных разновидностей магматических, метаморфических и осадочных пород.

Следует обратить внимание на местный биохимический фон и геохими

ческие аномалии. На антропогенные изменения природных геохимических по

токов и баланса вещества и их последствие для биохимических объектов.

Вопросы для самопроверки

1. М инералы

основная форма нахождения химических элементов в

земной коре.

2.

Химические особенности магматического процесса минералообразо

вания.

3.

Химические особенности гидротермального процесса минералообра

зования.

4.

Химические особенности осадочного процесса минералообразования.

5. Распространение разных минеральных видов и их классов.

6.

Изоморфизм и адсорбция.

7. Безминеральные виды накопления химических элементов в земной ко-

ре.

10

8. Горные породы как итог концентрации элементов в минералах.

9.

Особенности среднего химического состава основных разновидностей

магматических, метаморфических и осадочных горных пород.

Ю.Подвижные и инертные формы нахождения элементов в земной коре.

11 .Местный геохимический фон.

12.

Геохимические аномалии.

13.

Антропогенные изменения природных геохимических потоков и ба

ланса вещества и их последствия для биохимических объектов.

РАЗДЕЛ 4. ХИМИЯ ПОЧВЫ

Тема 1. Процессы, протекающие в почвах

Студентам необходимо рассматривать вопрос о почве, как о главном ис

точнике минеральных питательных веществ для живущих на суше живых орга

низмов, о функциях компонентов почвы, о первичных минералах почв, как ис

точнике

элементов

питания

растений

и

глинистых

минералах

и

алюмо

силикатах как компонентах почвы, определяющих ее способность быть буфе

ром или источником вещества.

Обратить внимание на вопросы о роли живых организмов, макро- и мик

роэлементов в почвенной экосистеме.

Особое внимание следует заострить на вопросах образования гумуса, рас

смотреть органическое вещество как продукт биохимического разложения ос

татков организмов и как регулятор подвижности элементов питания в почвах, а

также на процессы, протекающие в почвах и на поступление органических и

минеральных веществ в почву и их потерю.

Студентам необходимо знать значение растворимости соединений хими

ческих элементов для их биологической доступности, а также антропогенные

источники загрязнения почв и их химическую рекультивацию.

11

Вопросы для самопроверки

1. Основные функции почв.

2. Первичные минералы почвы как источник питания растений.

3.

Глинистые минералы.

4. Алюмосиликаты

-

как

компоненты

почвы,

определяющие

ее

спо

собность быть буфером или источником вещества.

5. Роль микроэлементов в почвенной экосистеме.

6. Роль макроэлементов в почвенной экосистеме.

7. Живые организмы как продуценты, потребители и трансформирующие

агенты в почвенной экосистеме.

8. Органическое вещество почвы.

9. Гуминовые вещества.

Ю.Органическое

вещество

как регулятор

подвижности

элементов

пи

тания в почвах.

11 .Естественные радионуклиды в почвах.

12.

Процессы, протекающие в почвах.

13.

Потоки энергии и круговорот химических элементов в почве.

М.Поступление органических и минеральных веществ в почву и их поте

ря.

15.

Динамическое равновесие между компонентами почвы.

16.

Термодинамика и кинетика почвенных процессов.

17.Значение растворимости соединений химических элементов для

их

биологической доступности.

18.Формы накопления питательных и токсичных элементов в почвах.

12

РАЗДЕЛ

5.

ХИМИЧЕСКИЕ

ЗАГРЯЗНИТЕЛИ

И

ЗДОРОВЬЕ

ЧЕЛОВЕКА

Тема 1. Природные и антропогенные источники загрязнителей

В этой теме следует обратить внимание на устойчивость химического со

става природных сред, как следствие регулярности и стабильности процессов

на земной поверхности, на масштабы природных круговоротов биогенов, мик

роэлементов и токсичных компонентов окружающей среды, на редкость ката

строфических изменений в окружающей среде.

Необходимо

учесть

характер

природопользования

промышленного

и

сельскохозяйственного производства в разных частях света, экологическое не

благополучие Северного полушария, масштабы антропогенных потоков энер

гии,

биогенов

и

токсических

компонентов,

а

также

сопоставимость

ан

тропогенных

потоков

токсикантов

с

потоками

природных

круговоротов

-

причина их экологической опасности.

Особое

внимание

следует

обратить

на

миграцию

химических

загряз

нителей в различных природных средах, их способность рассеиваться и кон

центрироваться, на импактные зоны и антропогенные источники химических

загрязнителей, типы их локализации и масштабы.

Вопросы для самоконтроля

1. Устойчивость химического состава природных сред.

2.

Масштабы природных круговоротов биогенов.

3.

Природные причины флуктуации и возмущений потоков химических

веществ и энергии.

4. Экологическое неблагополучие Северного полушария.

5.

Характер природопользования промышленного производства в различ

ных частях света.

6. Характер природопользования сельскохозяйственного производства в

различных частях света.

13

7. Миграция химических загрязнителей в различных природных средах.

8.

Импактные зоны.

9. Локальные и глобальные загрязнения.

10.

Несовершенство способов сжигания топлива как причины выделения

сернистого газа и аэрозолей с тяжелыми металлами.

11 .Двигатель внутреннего сгорания и транспорт - как источник оксидов

азота, лос и фотохимических смогов.

12.

Промышленное производство как причина загрязнения водных систем

тяжелыми металлами, кислотами и щелочами.

13.

Города и поселки - как источник разнообразных химических загрязни

телей изменяющегося состава.

Тема 2. Пестициды

Пестициды - это все химические соединения, которые применяются

в

сельском хозяйстве для защиты культурных растений от вредителей и пара

зитов, сорняков, болезней и микроорганизмов и т.д.

Годовое производство пестицидов в мире к настоящему времени превы

сило 2 млн. тонн. Загрязнение пестицидами почв сопровождается загрязнением

ими природных вод, включая поверхностные и грунтовые, особенно при рас

пылении с самолетов.

Необходимо рассмотреть следующие вопросы:

- экологические последствия применения пестицидов;

- остаточное количество пестицидов в растениях и растительной продук

ции;

- система и методы контроля остаточных количеств пестицидов;

- ранжирование пестицидов по токсичности и ПДК пестицидов для раз

личных продуктов питания.

Вопросы для самопроверки

1.

Физико-химические процессы рассеяния, перераспределения и перено

са пестицидов в природных средах.

i4

2. Классификация пестицидов.

3. Анализ пестицидов в продуктах питания, воды и воздуха.

4. Пути попадания пестицидов и их активность в организме человека.

Тема 3. Тяжелые металлы

Тяжелые металлы - металлы с удельным весом более 4,5 г/см3. Сущест

вуют тяжелые металлы, жизненно необходимые для человеческого организма

(например, цинк, железо, марганец, медь и др.) и токсичные для организма (на

пример, кадмий, ртуть, свинец и др.). Тяжелые металлы поступают в окружаю

щую среду, как со сточными водами, так и в результате процессов горения. Тя

желые металлы входят в состав земной коры. Особую проблему представляет

накопление тяжелых металлов в пищевой цепи и в человеческом организме.

Изучение темы следует начать с ранжирования тяжелых металлов по ток

сичности, с их геохимических и почвенных кларках, с их общих и специфиче

ских источниках и путях миграции в природных средах.

Особое внимание следует обратить на усвоение тяжелых металлов расте

ниями, особенности распределения их в окружающей среде, на миграционную

способность тяжелых металлов и процессы трансформации.

Наибольшую опасность для высших организмов, в том числе и для чело

века,

представляют последствия

микробной

трансформации

неорганических

соединений тяжелых металлов в органометаллические соединения.

Вопросы для самопроверки

1. Источники поступления тяжелых металлов в окружающую среду.

2. Тяжелые металлы в растениях.

3. Ртуть - как биоцид природной среды.

4. Тяжелые металлы и теплокровные.

5. Кадмий - как токсикант окружающей среды.

6. Свинец - как токсикант окружающей среды.

7. Тяжелые металлы в почве.

15

8. Мышьяк в окружающей среде.

9. Тяжелые металлы в воде.

10.

Цинк и др. тяжелые металлы (селен, никель, хром, медь).

11. Мероприятия по снижению загрязнения продукции тяжелыми ме

таллами.

Тема 4. Нитраты, нитриты и нитрозоамины

Изучение данной темы следует начать с одной из важных проблем, воз

никшей в результате антропогенной нагрузки на экосистемы - проблемы нитра

тов. Доказано, что избыток нитратов, нитритов и нитрозоаминов представляв”

серьезную опасность для здоровья человека.

Нитраты и нитриты не только накапливаются в почве, но и могут вымы

ваться из нее, а также подвергаться денитрификации с образованием газообраз

ных форм (N0, К20 и N^j, которые становятся активными загрязнителями атмо

сферы.

Необходимость экологически безопасного применения азотных удобре

ний мотивируется и угрозой разрушения озонового экрана. Поступление агро

химикатов в поверхностные и грунтовые воды в сильной мере отражается на их

химическом составе и качестве. Ухудшение качества грунтовых вод проявляет

ся в их загрязнении и эвтрофикации при наличии эвтрофных условий усилива

ется зарастание водоемов микрофитами и испаряемость воды, изменяется pH,

происходит помутнение воды, образуются токсичные вещества.

Вопросы для самопроверки

1. Нитраты как фактор окружающей среды.

2. Природный биохимический цикл превращения азота.

3.

Естественные уровни нитратов и нитритов в пищеварительной системе

человека.

4. Условия превращения нитратов в нитриты, нитритов в нитрозоамины.

5.

Канцерогенность нитрозоаминов.

16

6. Поступление нитратов и нитритов в организм человека с питьевой во •

дой и с продуктами питания.

7. Предельно допустимая концентрация на нитраты и нитриты овощной и

бахчевой продукции.

8. Сертификация продуктов питания по результатам контроля на нитраты

и нитриты.

Тема 5. Экологически безопасная продукция

Когда идет речь об экологически безопасной сельскохозяйственной про

дукции, имеется в виду такая продукция, которая в течение принятого для раз -

личных

ее

видов

«жизненного

цикла»

(производство

-

переработка

-

потребление) соответствует установленным общегигиеническим, технологиче

ским и токсическим нормативам.

Экологически безопасная продукция (ЭБП) - продукция, полученная в ре

зультате возделывания сельскохозяйственных культур и выращивания сельско

хозяйственных животных, а также ее переработка, содержащая свойственный

только ей набор веществ и соединений (белки, углеводы, витамины, жиры, соли

и т.д.) и не оказывающая негативного влияния на здоровье человека, животных

и состояние окружающей среды вследствие накопления в ней загрязняющих

веществ природного или антропогенного происхождения.

В этой теме особое внимание следует обратить на качество продуктов пи

тания, на различные пищевые добавки, на зараженность продуктами жизнедея

тельности вредителей, на природные токсины (микотоксины и афлотоксины),

способные вызывать ряд тяжелых заболеваний животных и человека, на регу

ляторы роста растений, на лекарственные средства в пищевых продуктах (анти

биотики, сульфаниламиды, нитрофураны и гормональные препараты).

Особое внимание следует обратить на сертификацию пищевой продук

ции.

17

Вопросы для самопроверки

1. Экологическая безопасность сельскохозяйственной продукции.

2. Пищевые добавки.

3.

Роль макро- и микроэлементов в питании.

4. Зараженность продуктов питания продуктами жизнедеятельности вре

дителей.

5. Микотоксины.

6. Афлотоксины.

7. Роль регуляторов роста в пищевых продуктах.

8. Лекарственные средства в пищевых продуктах.

Тема 6. Токсиканты окружающей среды

Опасность диоксинов как веществ, относящихся к разделу супертокси

кантов, в конце девяностых годов приобрела общепланетарные масштабы. Уг

розу человечеству от этой группы веществ можно сравнить с последствиями

применения ядерного оружия. Особо опасным для окружающей среды и чело

века является, главным образом, тетразамещенные диоксины: 2,3,7,8 -ТХДД.

Среди органических веществ, загрязняющих природную среду, широкое

распространение

получили

полициклические

ароматические

углеводороды

(ПАУ) и в их числе 3,4 - бензапирен (БП).

Полихлорированные бефинилы

(аргохлоры,

канехлоры,

соволы,

фено-

хлоры, хлорофены) активно применяются с конца двадцатых годов в качестве

компонента масел, смазок и гидравлических жидкостей, адгезинов и типограф

ских красок, нашли широкую область использования при производстве пласт

масс, в электропромышленности и т.д.

Первоначально ПХБ были идентифицированы как хлорорганические пес

тициды и их метаболиты. Однако позднее они были выделены в класс само

стоятельных загрязнителей промышленного происхождения.

В этой теме следует обратить внимание на источник поступления этих

веществ, на воздействие этих веществ на живые организмы, и в первую очередь

18

Н^НН1Н1ЯМЯЯЙйИ1МЙШ Й1МЙн11Ш ВШ |||1ЬЫы№ Ьаё;.

на человека, на пределы колебаний этих веществ в продуктах питания. Особое

внимание нужно обратить на максимально допустимые концентрации этих ве

ществ.

Вопросы для самопроверки

1. Диоксины.

2. Бензопирены.

*

3.

Полихлорированные бифенилы.

4. Полициклические ароматические углеводороды.

Тема 7. Отходы производства и потребления

Серьезную экологическую проблему в России представляют отходы про

изводства

и

потребления.

Общее

количество

их

всех

видов

составляет

50

млрд.т, ежегодно образуется свыше 4,5 млрд.т, а под складированием занято

более 250 тыс.га земельной площади. На территории России размещено около

70% общего объёма токсичных промышленных отходов (ТПО) бывшего СССР

- это отработанные формовочные смеси, отходы переработки сланцев, нефтеш

ламы, гальванические шламы, нефтеотходы и другие. К настоящему времени

накоплено более 1,6 млрд.т ТОО.

В этой теме следует обратить внимание на виды отходов, на основные

направления безотходной и малоотходной технологии, на переработку и ис

пользование отходов. Особое внимание следует обратить на захоронение особо

опасных отходов.

Вопросы для самопроверки

1. Виды отходов.

2. Основные направления безотходной и малоотходной технологии.

3.

Переработка и использование отходов.

4. Захоронение отходов.

5.

Техногенные аварии и катастрофы. Их экологические последствия.

19

6. Превращение территории России в свалку отходов.

7. Концепция безотходного производства.

8.

Критерии экологичности технологических процессов.

Перечень вопросов для выполнения контрольной работы

(перед ответом обязательно привести текст и номер вопроса)

1. Спектр излучения солнца и спектр поглощения атмосферы.

2,Основные механизмы циркуляции воздушных масс в тропосфере и страто

сфере.

3.Экзосфера и ионосфера, их переменный состав.

4. Стратосфера, ее состав.

5.Озоновый щит планеты, возможность его истощения

6.

Последствие истощения озона и защита озонового слоя.

7.

Глобальное потепление в результате парникового эффекта.

8.

Последствия глобальных изменений климата.

9. Первичные и вторичные загрязнители атмосферы.

10.

Смоги и кислотные туманы.

11 .Кислотные осадки и основные последствия их выпадения.

12.Процессы и механизмы самоочистки воздуха в природе, их физические и

химические факторы.

13.Основные типы загрязнений окружающего воздуха.

14. Ю.Типы и источники загрязнения воздуха в помещениях.

15.Отрицательное воздействие загрязнения воздуха на живые организмы и ма

териалы.

16.Летучие органические соединения, воздействие их на экосистемы, растения-

животных и человека.

17-Озон и пероксид водорода как токсичные компоненты приземных слоев ат

мосферы.

18.

Взаимосвязь атмосферных циклов химических перемещений кислорода, азо

та, углерода и воды.

19.

Аэрозоли как глобальная угроза при ядерной войне.

20.

Естественные радионуклиды в атмосфере.

2i

21.Аномальные физические и химические свойства воды. 22.Гидрологический

цикл воды и его климатообразующая роль.

23.

Вода пресная, ее источники и характеристики.

24.

Требования к питьевой воде.

25.

Генезис природных пресных вод.

26.

Биогены: нитраты, фосфаты и их источники - как фактор загрязнения вод.

27.

Токсичные вещества и их источники - как фактор загрязнения вод.

28.

Контроль содержания загрязнителей в водах.

29.

ПДК загрязнителей для питьевой воды и вод другого назначения.

ЗО.Опасность неочищенных сточных вод.

31 .Стандартная очистка сточных вод и ее стадии.

32.

Анализ и контроль качества вод в сельском хозяйстве.

33.

Недра планеты - источник вещества для биосферы.

34.

Современные модели химического состава глубинных оболочек земли.

35.

Атмосфера и гидросфера как результат формирования земной коры.

36.

Кларки

верхних

слоев

земной

коры

континентального

типа.

37.

Геохимическая система элементов по Гольдшмидту.

38.

Геохимическая система элементов по Вернадскому.

39.

Геохимическая система элементов по Заварницкому.

40.

Биофильные элементы.

41.

Минералы - основная форма нахождения химических элементов в земной

коре.

42.

Химические особенности магматического процесса минералообразования.

43.

Химические особенности гидротермального процесса минералообразования.

44.

Химические особенности осадочного процесса минералообразования.

45.

Распространение разных минеральных видов и их классов. 46.Изоморфизм и

абсорбция.

47.

Безминеральные виды накопления химических элементов в земной коре.

48.

Горные породы как итог концентрации элементов в минералах.

22

49 .Особенности среднего химического состава основных разновидностей маг

матических, метаморфических и осадочных горных пород.

50.Подвижные и инертные формы нахождения элементов в земной коре.

51 .Местный геохимический фон.

52.

Геохимические аномалии.

53.

Антропогенные изменения природных геохимических

потоков и

баланса

вещества и их последствия для биохимических объектов.

»

54.0сновные функции почв.

55.

Первичные минералы почвы как источник питания растений.

56.

Глинистые минералы.

57.

Алюмосиликаты - как компоненты почвы, определяющие ее способность

быть буфером или источником вещества.

58.

Роль микроэлементов в почвенной экосистеме.

59.

Роль макроэлементов в почвенной экосистеме.

60.

Живые организмы как продуценты, потребители и трансформирующие аген

ты в почвенной экосистеме.

61.Органическое вещество почвы.

62.Гуминовые вещества.

63 .Органическое вещество как регулятор подвижности элементов питания в

почвах.

64.

Естественные радионуклиды в почвах.

65.

Процессы, протекающие в почвах.

66.

Потоки энергии и круговорот химических элементов в почве.

67.

Поступление органических и минеральных веществ в почву и их потеря.

68.

Динамическое равновесие между компонентами почвы.

69.

Термодинамика и кинетика почвенных процессов.

70.3начение растворимости соединений химических элементов для их биологи

ческой доступности.

71 .Формы накопления питательных и токсичных элементов в почвах.

72.Устойчивость химического состава природных сред.

23

73.

Масштабы природных круговоротов биогенов.

74.

Природные причины флуктуации и возмущений

потоков химических ве

ществ и энергии.

75.Экологическое неблагополучие Северного полушария.

76.

Характер природопользования промышленного производства в различных

частях света.

77.

Характер природопользования сельскохозяйственного производства в раз

личных частях света.

78.

Миграция химических загрязнителей в различных природных средах.

79.

Имлактные зоны.

80. Локальные и глобальные загрязнения.

81 .Несовершенство способов сжигания топлива как причины выделения серни

стого газа и аэрозолей с тяжелыми металлами.

82.Двигатель внутреннего сгорания и транспорт - как источник оксидов азота,

лос и фотохимических смогов.

83 .Промышленное производство как причина загрязнения водных систем тяже

лыми металлами, кислотами и щелочами.

84.

Города и поселки - как источник разнообразных химических загрязнителей

изменяющегося состава.

85.

Физико-химические

процессы

рассеяния,

перераспределения

и

переноса

пестицидов в природных средах.

86.

Классификация пестицидов.

87.

Анализ пестицидов в продуктах питания, воды и воздуха.

88.

Пути попадания пестицидов и их активность в организме человека.

89.

Источники поступления тяжелых металлов в окружающую среду.

90.

Тяжелые металлы в растениях.

91 .Ртуть - как биоцид природной среды.

92.Тяжелые металлы и теплокровные.

93 .Кадмий - как токсикант окружающей среды.

94.Свинец - как токсикант окружающей среды.

24

95 .Тяжелые металлы в почве.

96.

Мышьяк в окружающей среде.

97.

Тяжелые металлы в воде.

98.

Цинк и др. тяжелые металлы (селен, никель, хром, медь).

99.

Мероприятия по снижению загрязнения продукции тяжелыми металлами.

100.

Нитраты - как фактор окружающей среды.

101.

Природный биохимический цикл превращения азота.

102 .Естественные уровни нитратов и нитритов в пищеварительной системе че

ловека.

103 .Условия превращения нитратов в нитриты, нитритов в нитрозоамины.

Ю4.Канцерогенносгь нитрозоаминов.

105.Поступление нитратов и нитритов в организм человека с питьевой водой и

с продуктами питания.

Юб.Предельно допустимая концентрация на нитраты и нитриты овощной и

бахчевой продукции.

107.Сертификация продуктов питания по результатам контроля на нитраты и

нитриты.

108.Экологическая безопасность сельскохозяйственной продукции.

109.

Пищевые добавки.

110.

Роль макро- и микроэлементов в питании.

111 .Зараженность продуктов питания продуктами жизнедеятельности вредите

лей.

112.

Микотоксины.

113. Афлотоксины.

114.

Роль регуляторов роста в пищевых продуктах.

115.

Лекарственные средства в пищевых продуктах.

116. Диоксины.

117.

Бензопирены.

118.

Полихлорированные бифенилы.

25

119.

Полициклические ароматические углеводороды.

120.

Виды отходов.

121 .Основные направления безотходной и малоотходной технологии.

122.

Переработка и использование отходов.

1 2 3 . Захоронение отходов.

124.

Техногенные аварии и катастрофы. Их экологические последствия.

125.

Превращение территории России в свалку отходов.

126 .Концепция безотходного производства.

127.Критерии экологичности технологических процессов.

Варианты контрольных работ.

№

вари

анта

Последняя цифра шифра зачетной книжки

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1

0

1,21,

33,72

2,22,

34,73

3,23,

35,74

4,24,

36,75

5,25,

37.76

6,26,

38. 77

7,27,

39,78

8,2 8 ,

40,79

9,2 9 ,

4 1 ,80

10,30,

42,81

2

1

11.1,

4 3 .82

12,32,

44,83

13,54,

45.84

14,55,

46.85

15,56,

47,86

16,57,

48.87

17,58,

49,88

18,59,

50,89

19.60.

51.90

20,52,

61,91

3

2

1.62.

53,92

2,6 3 ,

41,93

3,64,

42,94

4,65,

43,93

5,6 6 ,

44,96

6,67,

45.97

7,4 6 ,

68.98

8,47,

69.99

9,7 0 ,

48,100

19,49,

71,101

4

3

11,71.

53,102

12,70,

52,103

13,69,

51,104

14,68,

50,105

15.67,

49,106

16,48,

66,107

17,47,

65,

108

18,64,

16,109

19,45,

63, ПО

20,44,

62,111

5

4

20,54,

43,102

19, 55,

42,112

18,56,

41,113

17,57,

40,114

16,58,

39,115

15,38,

59,116

14,37,

60,117

13,61,

36. 118

12,35.

21. 119

11,22,

34, 120

6

5

10,23,

33,121

9,24,

46,122

8,25,

47, 123

7,26,

48. 124

6,27,

49,125

5,28,

50,126

4, 29,

33.127

3,30.

34. 126

2,31,

35,125

1,32,

36.124

7

6

1, 71»

37.123

2,70,

38.122

3,69,

39, 121

4,68,

40.120

5,67,

41,119

6,42,

66.118

7,65,

43,117

8. 44.

64.116

9.63,

45, 115

10,46.

62, 114

8

7

11,61,

47, ПЗ

19, 24,

37.102

13,59,

49,111

14,58,

50.110

15, 57,

51,109

16,52,

56.108

17, 53,

55,107

18, 33.

54, 106

19,21,

34. 105

20. 22.

35, 104

9

8

20,23,

36.103

9,2 2 ,

47,92

18,25,

38, 101

17,26,

39,100

16,27,

40,. 99

15,28,

41.98

14,29.

42,97

13, 30,

43,96

12,31,

44,95

11,32,

4 5 ,94

10

9

14,21,

46,93

9 ,2 2 ,

47,92

8.2 3 ,

43.91

7,24,

49,90

6,25,

50, 89

5,26,

51,88

4, 27.

52.87

3.28,

53,86

2,2 9 ,

47,85

1,30,

48,84

26

Словарь терминов и определений

Автоокисленне - цепные реакции органических веществ с молекулярным

кислородом при обычной или несколько повышенной температуре.

Авторадиография - преимущественно качественный метод определения

локализации радиоактивных зон в носителе (листьях, подложках тонкослойной

хроматографии) по почернению фотоэмульсионного слоя, нанесенного на объ

ект; для микроскопических объектов, например микросрезов, метод называют

также микрорадиографией.

Агрохимикаты - класс химических продуктов, применяющихся в сель

ском хозяйстве (например, удобрения и пестициды).

Аддитивное воздействие - суммирование (сложение) отдельных воздей

ствий. ADI (acceptable daily intake) - максимально допустимый прием вредного

вещества (выраженного в мг/кг живого веса), не связанный с заметным риском

для здоровья человека; определяется по данным, собранным на момент уста

новления нормы.

Адсорбция - относительное увеличение содержания молекул или атомов

на поверхности твердого тела по сравнению с их содержанием в газовой или

жидкой фазах.

Аккумуляции коэффициент - отношение концентрации вредного веще

ства в среде или живом организме к концентрации этого же вещества в сосед

ней среде или в пище в равновесном состоянии.

Аккумуляция (обогащение) - восприятие вредных веществ средой или

живым организмами в концентрации, превышающей их содержание в среде или

пище.

Анализ следовых количеств - методы обнаружения очень малых коли

честв вещества в исследуемых системах. Концентрации могут составлять мг

(10"3г), мкг (КГ6!'), нг (10"9г) и пг (10м12 г) на кг (млн"1, млрд"1, трлн’1, кврл"1).

Анализ экспозиции - количественный анализ веществ, действию кото

рых подвергаются организмы и материалы в течение определенного промежут

ка времени.

Антропогенный - обусловленный деятельностью человека, возникший

под влиянием деятельности человека.

Аэрозоль - мелкодисперсная система, состоящая из твердых частиц (на

пример, пыли и/или жидкости из аэрозольного флакона), взвешенных в возду

хе.

Аэрация - (от греч. аег - воздух):

^искусственное насыщение различных сред воздухом для окисления со

держащихся в них органических веществ;

2)регулируемый естественный воздухообмен в промышленных зданиях.

Осуществляется через проемы (окна) в стенах зданий и вентиляционные фона

ри за счет разности плотностей наружного и внутреннего воздуха.

Биологическое

активирование

-

биотическое

превращения

веществ,

привостоящие к образованию более токсичных веществ.

Биоумножение - обогащение организма веществом в результате его ус

воения из пищи.

Биоумножения коэффициент - отношение концентрации вещества в ор

ганизме после его усвоения из пищи к его концентрации в пище.

Биоценоз - совокупность живых существ, заселяющая биотоп и характе

ризующаяся определенными отношениями между собой и приспособленностью

к окружающим условиям.

БПК5

(биологическое потребление кислорода за 5 суток) - мера количест

ва кислорода, потребляемого микроорганизмами при биологической очистке

сточных вод в течение 5 суток при температуре 20°С.

Буферная емкость / стабильность экосистем - первая характеризует

границы, в которых могут компенсироваться нарушения в экосистеме. Вторая

дает представление о способности системы возвращаться в первоначальное со

стояние после некоторого органического по объему нарушения.

28

ков. Содержит элементы питания растений, которые после разложения гумуса

переходят в доступную для них форму.

Газоочистители

(скрубберы)-

приспособления,

в которых

происходит

удаление двуокиси серы из дымовых газов, образующихся на тепловых элек

тростанциях в результате сжигания угля. Химические реакции, используемые

для очистки газов, отличаются большим разнообразием.

Гепатит

-

вирусное

заболевание,

при

котором

поражается

печень.

Вспышка эпидемии гепатита свидетельствует о загрязнении источников водо

снабжения бытовыми сточными водами.

Десорбция - переход химического вещества из адсорб иро ван но го состоя

ния в раствор или газовую фазу; обратный процесс - адсорбция.

Детоксикация - биотические превращения химического вещества в со

единения с меныпей токсичностью.

Двуокись углерода - газ, не имеющий ни цвета, ни запаха при нормаль

ной температуре. Молекула двуокиси углерода образована одним атомом угле

рода и двумя атомами кислорода. В атмосфере содержится 0,03% двуокиси уг

лерода (по массе). Двуокись углерода поглощается зелеными растениями при

фотосинтезе и выделяется в процессе дыхания растениями и животными, а

также при сгорании ископаемого топлива.

Дождевые осадки - вода, поступающая на землю в виде дождя и сте

кающая по поверхности земли в озера, реки и океаны.

Имиссия - восприятие организмами или экосистемой вредных веществ,

содержащихся в окружающей среде - воде и атмосфере и поступивших в нее из

источников эмиссии.

Испытания со многими видами - экспериментальный метод выявления

воздействий или поведения химического продукта на имеющиеся в природе

или специально подобранные группы организмов какой-либо экосистемы.

Изотопы (от изо... и греч. - место) - ядра атомов, различающихся числом

нейтронов, содержащие одинаковое число протонов и занимающие одно и тоже

30

место в периодической системе элементов. Различают устойчивые (стабильные)

изотопы и радиоактивные. Термин предложил Ф. Содди в 1910 году.

Инверсия - явление, при котором слой холодного воздуха, располагаю

щегося непосредственно около земли, оказывается как бы в ловушке из-за того,

что над ним размещаются массы теплого воздуха. Таким образом, наблюдается

инверсия обычной ситуации, когда температура воздуха понижается с увеличе

нием расстояния от поверхности земли.

Ксенобиотики - от греческого ksenos - чужой, bios — жизнь — вещества,

чужеродные по отношению к живым организмам и не входящие в естественные

биохимические циклы. Их появление в биосфере прямо или косвенно связано с

хозяйственной деятельностью человека.

Капельный биофильтр - предназначен для удаления из воды растворен

ных в ней органических соединений. С этой целью очищаемая вода распреде

ляется по поверхности слоя щебня, который покрывает пленка из микроорга

низмов.

Микроорганизмы

превращают сложные растворенные органические

вещества в более простые соединения.

Карбоксигемоглобин - трудноразъединимое соединение гемоглобина и

угарного газа. Переизбыток в крови карбоксигемоглобина приводит к кисло

родному голоданию и другим негативным последствиям.

Карциногены - химические вещества, способные при введении в орга

низм вызывать рак. Часть их принадлежит к сложным углеводородам с конден

сированными бензольными ядрами.

Каталитический

преобразователь

(каталитический

конвертер)

-

уст

ройство, устанавливаемое на автомобилях, в котором окись углерода при уча

стии катализатора превращается в двуокись углерода, а уг леводороды - в дву

окись углерода и воду. Можно использовать дополнительные преобразователи,

в которых окислы азота превращаются в азот и кислород.

Кислотные доищи - дожди, характеризующиеся низким значением pH;

такие дожди обычно выпадают в тех местах, куда ветры приносят дымовые га

зы от предприятий, сжигающих ископаемое топливо. «Виновниками» кислот

31

ных дождей являются окислы серы, образующиеся при сгорании этого топлива.

Кислотные дожди подавляют рост растений и закисляют воды рек и озер. В ре

зультате растения и животные, обычно населяющие эти водоемы, исчезают из

них.

Коагуляция - процесс удаления взвешенных частиц из питьевой воды.

Хлопья нерастворимого материала образуются в результате добавления к воде

либо квасцов, либо сульфата железа. Когда хлопья оседают на дно накопитель

ного бассейна, они увлекают с собой захваченный взвешенный материал.

Колиформные бактерии (кишечные палочки) - группа бактерий, обна

руживаемых главным образом в фекальных отходах. Наличие этих бактерий в

том или ином водоеме считается доказательством того, что этот водоем загряз

нен бытовыми сточными водами, а следовательно, в нем могут присутствовать

патогенные (вызывающие заболевания) бактерии и вирусы.

Конденсация - превращение газа в жидкость. Так, например, отработан

ный пар на электростанциях превращается в воду в специальных конденсато

рах.

Круговорот углерода - циркуляция углерода в природе. Двуокись угле

рода, образующаяся в процессе дыхания растений и животных, поглощается зе

леными растениями в процессе фотосинтеза. Кроме того, двуокись углерода

растворяется в воде и осаждается в виде известняка доломита.

Летучесть - переход вещества из твердой фазы или водного раствора в

атмосферу в процессе диффузии в природных условиях.

Литосфера - внешняя сфера земли, включающая земную кору и часть

верхней мантии.

ЛДя (среднесмертельная доза) - количество вещества, которое при одно

кратном введении внутрь приводит к гибели 50% лабораторных животных в те

чение двух недель наблюдения.

Линейные

(неточечные)

источники

загрязнения

воды

локализованы

главным образом в сельской местности. Это ручьи и реки, собирающие загряз-

32

нения с больших площадей от многочисленных разбросанных мелких бытовых

источников и сельскохозяйственных угодий.

Метаболизм - в системе представлений экологической химии превраще

ние вредных для организма веществ в результате физиологических процессов

обмена веществ в организме, после чего они удаляются из клеток тела или от

лагаются в неактивной форме.

Металлотионины - цитоплазматические серосодержащие белки в печени

и почках, прореагировавшие преимущественно с цинком, медью, ртутью и кад

мием.

Микотоксины - токсичные продукты жизнедеятельности низших грибов,

способные загрязнить пищевые продукты.

Минерализация - разложение органических веществ на диоксид углеро

да, воду и другие простые неорганические вещества.

Мутность - показатель, используемый для оценки чистоты воды. Мут

ность зависит от количества взвешенных в воде твердых частиц или микроор

ганизмов.

Носитель (сагпег) - материал-носитель вещества; carry over - переход

вещества из компартментов окружающей среды, например почвы, в живые ор

ганизмы (например, растения).

Нитраты - соли азотной кислоты (HN03). Нитраты - основные питатель

ные вещества для высших растений; кроме того, они служат добавками к пище

вым продуктам и загрязняют воду рек и озер.

Область применения - виды использования и применения химических

веществ.

Озонолиз - переход вещества из атмосферы в почву, воды, растения, или

на поверхность других объектов.

Остатки пестицидов - остаточная концентрация химических продуктов,

применявшихся для борьбы с вредными организмами, вместе с их производны

ми, находящимися в продуктах питания, растениях, почве и воде. Отходов

33

Пиролиз - термическая обработка органических отходов при недостатке

или полном отсутствии кислорода, после которой обычно сохраняется углерод

ный скелет углеводородов - пиролизное масло

Сжигание - термическая переработка органических отходов с подводом

кислорода, сопровождающаяся полным окислением углеводородов до СОг и

НгО (иногда происходит неполное окисление).

Отходы - вещества, материалы и вещи, утратившие свою ценность для

владельца, которые он обязан удалять в соответствии с установленными госу

дарством

правилами.

Отходы могут состоять

из

мусора (бытового

мусора,

близких к нему по составу отходов ремесленного производства и уличного му

сора) и специальных (промышленных) отходов, включающих все остальные

виды отходов.

Озон - состоящая из трёхатомных молекул Оз аллотропная модификация

кислорода. При нормальных условиях — голубой газ. При сжижении превра

щается в жидкость цвета индиго. В твёрдом виде представляет собой темно

синие, практически чёрные кристаллы.

Окислитель - вещество, в состав которого входят атомы, присоединяю

щие во время химической реакции электроны, иными словами, окислитель —

это акцептор электронов.

Окислительный пруд - мелкий водоем, в который сбрасываются сточ

ные воды для биологической очистки. Твердые отходы оседают на дно водо

ема, а растворенные органические вещества разлагаются микроорганизмами.

Окислительными прудами пользуются главным образом там, где образуется

небольшое количество отходов и где есть свободная недорогая земля.

Окислы серы - соединения, относящиеся к классу загрязнителей возду

ха. Образуются в процессе сгорания ископаемых видов топлива (главным обра

зом угля и нефти), содержащих серу. При этом сера окисляется до двуокиси и

трехокиси. Окислы серы и кислоты, которые образуются при взаимодействии

окислов с водяными паром, разрушают строительные материалы, такие, как

мрамор, известняк, металл. Кроме того, они повреждают растения и отрица

34

тельно влияют на здоровье людей. Когда содержание окислов азота в воздухе

увеличивается, увеличивается и число респираторных заболеваний.

Окись углерода - газ, состоящий из одного атома углерода и одного ато

ма кислорода. Его пагубное влияние на здоровье людей объясняется тем, что он

связывает гемоглобин - белок крови, приносящий кислород к тканям человече

ского организма. Основной источник этого главного загрязнителя воздуха, об

разующегося при неполном сгорании углерода - автомобили.

Опасные отходы - любой вид отходов, наносящий серьезный вред здо

ровью человека или окружающей среде при их захоронении, транспортировке,

переработке или хранении.

Органические отходы - класс загрязнителей воды, включающий органи

ческие вещества. При окислении этих веществ бактерии и другие микроорга

низмы потребляют большие количества растворенного в воде кислорода. Когда

концентрация органических веществ в воде очень велика, обитатели водоемов

могут страдать от недостатка кислорода, необходимого для их выживания.

Очистка сточных вод фильтрацией через почву. Разработано три ме

тода такой очистки: поверхностный сток, орошение сточными водами и проса

чивание. Прежде чем применять любой из этих методов, необходимо провести

первичную очистку сточных вод.

Пестициды - химические продукты, применяемые для борьбы с вредны

ми организмами, насекомыми, грибами, сорняками.

ПИК (предельно имиссионная концентрация) - концентрация в нижних

(близких к почве) слоях атмосферы или количество осадков на какой-либо тер

ритории,

которая согласно данным, полученным до настоящего

времени,

в

принципе может считаться неопасной для человек, животных и растений при

воздействии на них в течение определенного времени к периодичности.

Посторонние окружающей среде химические продукты (вредные ве

щества, ксенобиотики) - произведенные человеком и поступившие в окружаю

щую среду вещества, которые в определенной концентрации могут нанести

вред живым существам и качеству материального окружения человека.

35

ПХДД и ПХДФ - принятое сокращение названия полихлорированных

дибензодиоксинов и фуранов; особенно токсичны некоторые изомеры, напри

мер 2,3,7,8-ГГХДЦи-ПХДФ.

ПХФ -

принятое сокращение названия пентахлорфенола - фунгицида,

применяемого для защиты дерева от вредителей.

Парниковый эффект - нагревание атмосферы в результате того, что мо

лекулы двуокиси углерода,

накапливающегося

в ней,

поглощают тепловую

энергию и не дают ей рассеиваться в космическом пространстве. Полагают, что

все большее выделение двуокиси углерода за счет все увеличивающегося сжи

гания ископаемого топлива приведет к потеплению климата Земли.

ВДВ - предельно допустимый выброс.

вдд

- предельно допустимая доза.

ОДК - предельно допустимая концентрация.

ИДС - предельно допустимый сброс.

Полихлорбифенилы (ПХБ) - класс химических соединений, сходных по

строению с пестицидом ДЦТ. Молекулы полихлорбифенолов представляют со

бой двойное бензольное кольцо с различным числом атомов хлора, замещаю

щих водородные атомы.

Поля орошения - земельные участки, на которые по системе подземных

труб направляются сточные воды из септиктенка. Трубы обычно изготавлива

ются из глины или пластмассы и имеют небольшие отверстия, через которые

сточные воды просачиваются в почву. Почвенные микроорганизмы разлагают

поступающие по трубам отходы.

Ресорбция - перенос вредного вещества с поверхности тела организма,

например с кожи, легких, желудочно-кишечного тракта во внутренние ткани.

Растворенный кислород - количество кислорода, растворенное в воде и

измеряемое в миллиграммах на 1л (мг*л|М). При содержании кислорода 5мг*л'"

водоем считается пригодным для жизни. Максимальный уровень растворенного

кислорода составляет обычно 8-9мг*л"' в зависимости от температуры.

36

Склад (свалка) - место, оборудованное для складирования бытового му

сора и других подобных отходов уличного мусора и отходов производства не

больших предприятий.

Специальные отходы - любые отходы, не относящиеся к бытовым.

Смог - (от Smoke - дым и fag- туман)

1 Сочетание пылевых частиц и капель тумана

2)термин широко применяется для обозначения видимого загрязнения

воздуха любого характера.

Свинец

-

кумулятивный

яд,

вызывающий

повреждение

центральной

нервной системы и смерть. Свинец содержится в воздухе (выделяется с вы

хлопными газами), в пище и воде. Когда-то его использовали при изготовлении

масляных красок. Поедание детьми хлопьев отваливающейся краски часто ве

дет к отравлению свинцом.

Система общесплавной канализации - система, в которой объединяют

ся бытовые и ливневые сточные воды. Во время сильных ливней общий потоп

вод оказывается слишком большим, чтобы пропустить его через очистительные

сооружения, поэтому объединенный поток сточных вод попадает в водоемы

фактически без всякой очистки.

Стратификация (водоемов) - ситуация, когда различные слои воды в

водоеме (озере или водохранилище) имеют разную температуру, причем пере

мешивания этих слоев не происходит.

Стратосфера

-

слой

атмосферы,

лежащий

над

тропосферой.

Ученые

обеспокоены тем, что содержание озона в стратосфере уменьшается, а двуокиси

углерода - увеличивается.

Тетраэтилсвинец - органическое соединение свинца, которое добавляли

в бензин, чтобы повысить его октановое число и уменьшить детонацию двига

теля.

Третичная очистка воды - третий основной этап стандартного процесса

очистки сточных вод. На этом этапе, состоящем из ряда реакций, из сточных

вод удаляется азот, содержащийся в самых разнообразных формах;

фосфор

37

удаляется путем образования его нерастворимых соединений и последующего

их осаждения; оставшиеся органические вещества извлекаются путем пропус

кания воды через колонку, содержащую активированный уголь. Токсичность -

ядовитость, токсикант - ядовитое вещество.

TOC (total organic carbon) - углерод, полностью связанный в органиче

ском соединении (DOC-dissolved organic carbon - углерод в растворенных ор

ганических соединениях).

Токсикология - наука о ядах и их воздействии на различные виды орга

низмов как на отдельные особи, так и на популяцию в целом.

Тропосфера - нижний слой атмосферы (в среднем до высоты 11км).

Фталаты - общее название эфирных пластификаторов, получаемых из

офталевой кислоты и спиртов и используемых в производстве изделий из ПВХ.

Фугитивность - тенденция вещества покинуть фазу, в которой оно нахо

дится на данный момент; измеряется в единицах давления.

Фульвокислоты - вещества, содержащиеся в гумусе, растворимые в раз

бавленных щелочах и остающиеся в растворе после подкисления.

Фреоны - техническое название группы насыщенных алифатических га-

логеносодержащихся углеводородов, применяемых в качестве хладогенов.

Фитопланктон — микроскопические

водоросли,

живущие

в

воде

во

взвешенном состоянии.

Фотосинтез - процесс, посредством которого зеленые растения, исполь

зуя двуокись углерода, воду и энергию солнечного света, синтезируют органи

ческие вещества.

Хлоракне - гнойная сыпь на коже, вызванная воздействием хлорирован

ных соединений.

ХПК (химическое потребление кислорода) - суммарная характеристика

воды, определяемая как количество кислорода, необходимого для окисления

содержащихся в воде веществ сильными окислителями, например Кг Ст2 07.

Хлорирование - контролируемое добавление хлора в воду, предназна

ченную для питья, и в сточные воды, которые сбрасываются в водоемы. Хлор

38

убивает бактерий и вирусы и, таким образом, делает воду безопасной для питья

человека. Этот процесс известен также под названием «дезинфекция».

Хлорированные

углеводороды

-

химические

соединения,

состоящие

главным образом из углерода, водорода и одного или более атомов хлора. При

мерами могут служить пестициды: ДДТ, алдрин, диэлдрин, гептахлор.

Холера - острая кишечная антропонозная инфекция, вызываемая бакте

риями вида Vibrio cholerae. Характеризуется фекально-оральным механизмом

заражения, поражением тонкого кишечника, водянистой диареей, рвотой, быст

рейшей потерей организмом жидкости и электролитов с развитием различной

степени обезвоживания вплоть до гиповолемического шока и смерти.

«Цветение» воды - бурный рост водорослей в каком-либо водоеме.

Эвтрофикация - массовое образование размножения водных растений;

вызванное избытком питательных веществ в воде.

Экосистема - функциональное географически ограниченное единство ор

ганизмов (биоценоза) и окружающей среды (биотипа).

Эмиссия - собирательный термин, относящийся к перемещающимся или

неподвижным источникам выделяющихся в окружающую среду веществ, за

грязнений, шумов или тепловой энергии; в частности, эмиссия в атмосферу -

выделение в нее газообразных, пылевидных или аэрозольных веществ.

Экотоксикология - дисциплина, занимающаяся исследованием вредных

воздействий химических соединений на различные виды организмов, популя

ций и окружающую среду.

Эрозия - процесс разрушения горных пород и почв под водным потоком

или ветром.

Эвтрофные водоемы - водоемы, содержащие большое количество пита

тельных веществ для растений.

Эстуарий

- полузамкнутый

прибрежный водоем,

свободно

соединяю

щийся с открытым морем.

39

Л И Т Е Р А Т У Р А

1.

Агропочвоведение: Учеб. По агроном, спец. / В.Д. Муха и др.-М.:

Колос, 1994.-527 с.

2.

Амбаруцинян В.Г., Носов В.И., Тагасов В.И., Сарбаев В .И. Эколо

гическая безопасность автомобильного транспорта. М., 1999,-208 с.

3.

Белинченко Ю.П., Щевцов М.М. Рациональное использование и ох

рана водных ресурсов. М.; Россельхозиздат 1986,-303 с.

4.

Бокрис О.М. Химия окружающей среды. М., 1982,-670с.

5.

Гное А.Р., Бенли С.Э. Биология окружающей среды, проблемы и

решения. М., 1997,-183 с.

6.

Голубев А.В. Экономико-экологические основы химизации земле

делия. - Саратов: Саратовский СХИ, 1994-171 с.

7.

Голубев А.В., Мосиенко Н.А. Сельскохозяйственная экология. Са

ратов, СГСХА., 1997,-418 с.

8.

Данилова С.А., Калмыков С.И., Пономарева А.Л. Экология ФГОУ

ВПО "Саратовский ГАУ им. Н.И. Вавилова".-Саратов, 2009,-104с.

9.

Данилова С.А., Плешаков С.А., Калмыков С.И.. (и др.) Агроэколо

гия: Учебное пособие к проведению практических занятий.- Саратов: Изд-во

Латанова В.П.; 2005.-102с.

10.

Добровольский Г.В., Никитин Е.Д. Функции почв в биосфере и эко

системах. М., Наука 1990,261 с.

11.

Ивонин В.М. Сельскохозяйственная экология: Учеб, пособ. - Ново-

черкаск, 1991.-110 с.

12.

Калмыков

С.И.,

Мохонько Ю.М.,

Пономарёва А.Л.,

Шестёркин

Г.И., Болкунов А.С., Шарова Н.С. Охрана окружающей среды и рациональное

использование природных ресурсов: Учебное пособие.-ФГОУ ВПО «Саратов

ский ГАУ».- Саратов, 2007.-182.C

13.

Калмыков С.И., Ульянова О.В.. Волкова М.В. Антропоэкология:-

Саратов, 2009-112 с.

40

14.

Кауричев И.С, Орлов Д.С Окислительно-восстановительные про

цессы и их роль в генезисе и плодородии почв. - М.: Колос, 1982. -247 с.

15.

Климова А.И. Экология городов. Пенза, 1995,28 с.

16.

Кобозев И.В. и др. Предотвращение критических ситуаций в агро

системах. - М.: Изд-во МСХА, 1995,-262 с.

17.

Кузин Е.Н., Надежкина Е.В., Лазарев К.К., Пиманов О.В., и др.

Землеведение. Пенз.ГСХА. Пенза, 1999,-261с.

„

18.

Ливчак И.Ф., Воронов Ю.В., Стрелков Е.В. Охрана окружающей

среды. М., Колос 1995.-271 с.

19.

Ломов СП. Деградационные процессы в почвах Пензенской облас

ти: Учеб, пособ. / Пензенская ГСХА. - Г1енза,:2000. - 128 с.

20.

Майстренко В.М. и др. Эколого-аналитический мониторинг супер

токсикантов, М.: Химия, 1996,-319 с.

21.

Матвеев Н.М. и др. Экологические основы аккумуляции тяжелых

металлов сельскохозяйственными растениями в лесостепном и степном Повол

жье. - Самара: Самарский университет, 1997.-219 с.

22.

Надежкин СМ. Органическое вещество почв лесостепи Приволж

ской возвышенности и пути его регулирования. - М.".- Пенза: ВЦ ПГСХА.

1999.-238 с.

23.

Надежкина Е.В., Власова Т.А., Надежкин С.М. и др. Влияние ан

тропогенных факторов на живые организмы. Пенза, 1997.-154с.

24.

Небел Б. Наука об окружающей среде. Как устроен мир. Т. 1,2 М.

1993, Т. 1 424 с, Т.2-328 с.

25.

Никитин Д.Н., Новиков Ю.В. Окружающая среда и человек. Учеб,

пособ. М.; Высш. шк. 1986,-415 с.

26.

Нитраты и другие знаки беды/Сост. В.Б. Шешнев. - М.: Сов. Россия,

1990.-128 с.

27.

Новиков Ю.В. Экология, окружающая среда и человек: Учеб, по-

соб. - М.: ФАИР-ПРЕСС, 1999. -320 с.

28.

Омнигенная экология. Т.З. Экономика и экология биотехносферы:

41

29.

Павлова Е.И. Экология транспорта. Учебник для ВУЗов. М., Транс

порт 2000,-248 с.

30.

Петров К.М. Общая

экология: Взаимодействие общества и приро

ды. - С.-Пб: Химия, 1998,-352 с.

31.

Половцев О.П., Калмыков С.И. Экология и окружающая человека

среда:

Учебное пособие / ФГОУ ВПО « Саратовский ГАУ».-Саратов,2007.-

280с.

32.

Почвоведение / И.С. Кауричев и др.-М.: Агропромиздат. 1989. —

719 с.

33.

Протасов В.Ф. Экология, здоровье в России. М.: Финансы и стати

стика, 20.00. - 672 с.

34.

Рухляда Н.Н.

Физико-химические

свойства

органических токси

кантов и их поведение в окружающей среде. Обнинск, ИАТЭ1998, -78с.

35.

Соколов О.А., Черников В.А.

Экологическая безопасность и ус

тойчивое развитие. Кн.1: Атлас распределения тяжелых металлов в окружаю

щей среды. Пущино, 1999,-165 с.

36.

Степановских А.С. Охрана окружающей среды. Курган, 1998, 512с.

37.

Толстой М.П. Геология с основами минералогии. М.: Агропромиз

дат, 1991,398 с.

38.

Тышкевич Г.Л. Охрана окружающей среды при интенсивном веде

нии сельского хозяйства. - Кишинев: Шниинца, 1987,245с.

39.

Тяжелые металлы в системе почва-расгение-удобрение. /Под общ.

ред. М.М. Овчаренко. - М.; 1997г289 с.

40.

Урадаев, Н.А. Сельскохозяйственная экология / Н.А. Урадаев и др. -

М.: Колос, 1996.-255 с.

41.

Федоров В.М. Биосфера - земледелие - человечество. - М.: Агро

промиздат. 1990. - 239 с.

42.

Цыганкова, А.П. Химия окружающей среды. - Пер. с англ. /Под ред.

А.П. Цыганкова.- М.: Химия, 1982.-672 с.

42

43.

Черников, В.А. Агроэкология / В.А. Черников и др. - М.: Колос,

2000. - 536 с.

44.

Экое А.Р., Бенли С.Э. Биология окружающей среды, проблемы и

решения. М., 1997.-183 с.

45.

Энциклопедический словарь - справочник. Окружающая среда. М.,

1999, т 1,2 258с.

43

С о д е р ж а н и е

стр.

Введение

..............................................................................................................

3,

Раздел I

Химия атмосферы...............................................................................

4

Тема 1

Строение и состав атмосферы..........................................................

4

Тема 2

Природные и антропогенные поллютанты тропосферы

..............

5

Раздел II

Химия гидросферы.............................................................................

7-

Тема 1

Химические свойства воды

.............

.................................................

7

Тема 2

Вещества - загрязнители вод.............................................................

8

Раздел III

Химия литосферы...............................................................................

9

Тема 1

Недра планеты - источник вещества и энергии для биосферы

....

9

Тема 2

Формы нахождения химических элементов в земной коре..........

10

Раздел IV

Химия почвы........................................................................................

11

Тема 1

Процессы, протекающие в почвах

...................................................

11

Раздел V

Химические загрязнители и здоровье человека

.............................

13

Тема 1

Природные и антропогенные источники загрязнителей

..............

13

Тема 2

Пестициды..........................................................................................

14

Тема 3

Тяжелые металлы

..............................................................................

15

Тема 4

Нитраты, нитриты и нитрозоамины.................................................

16

Тема 5

Экологически безопасная продукция...............................................

17

Тема б

Токсиканты окружающей среды......................................................

18

Тема 7

Отходы производства и потребление...............................................

19

Перечень вопросов для выполнения контрольной работы.

.........................................

21

Варианты контрольных работ........................................................................................

26

Словарь терминов и определений

.................................................................................

27

Литература...................................................................................................................

40

44

Борисова Вера Владимировна

Ульянова Онега Владимировна

Калмыков Сергей Иванович

Болкунов Алексей Сергеевич

v

Шестеркин Г еннадий Иванович

Химии окружающей среды

Методические указания

по изучению дисциплины и

выполнению кон

трольной работы для студентов очной и заочной форм обучения специальности

110102 «Агроэкология».

45

Подписано в печать 12.10.2016

Гарнитура Таймс. Печать офсетная.

Уел. печ. л. 3

Тираж 100 Заказ №151

Издательство «Наука»

410031, г.

Саратов, ул. Московская 35.

Отпечатано в типографии «Новый ветер»

410012, г. Саратов, ул. Большая Казачья, 113.

\

I