5.2.2. Химическое загрязнение вод

Загрязняющие химические вещества, поступая в природные воды, вызывают:

• изменение химических свойств воды (нарушение первоначальной прозрачности и окраски, появление неприятного запаха и привкуса);

• изменение количества и состава уже присутствующих вредных веществ;

• сокращение количества растворенного кислорода;

• появление новых видов бактерий, в том числе и болезнетворных;

• появление плавающих веществ на поверхности воды и отложений на дне.

В результате химического загрязнения такие воды уже непригодны для питья, купания, водного спорта и других нужд. Особенно это пагубно влияет на рыб, водоплавающих птиц, животных и другие организмы.

На качество и количество воды в водоемах оказывает влияние:

• миграция химических загрязнений из атмосферы;

• поверхностный сток (дождевые и талые воды);

• поступление загрязняющих веществ с бытовыми, промышленными и сельскохозяйственными стоками.

Ежегодно отраслями промышленности в воды гидросферы сбрасывается более 7 млрд. м³ токсичных сточных вод, под действием которых гибнут большие количества животных, рыб, птиц и даже людей.

5.2.3. Химическое загрязнение почв

По своему положению и свойствам почва фактически является конечным местом сосредоточения всех природных и антропогенных загрязнений. Накопление загрязняющих веществ в почве происходит в результате:

• непосредственного внесения в почву или на нее удобрений, пестицидов;

• поступления из атмосферы аэрозолей тяжелых металлов, радионуклидов, летучей золы, газов и т.д.;

• поступление загрязнителей в почву с поверхностными стоками;

• выпадение загрязнителей с атмосферными осадками.

Применение минеральных удобрений приводит к высоким содержаниям в почве азота в нитратных и аммиачных соединениях, ионов хлора, фосфора. При поливах сточными водами в почву попадают патогенные микроорганизмы, личинки гельминтов, канцерогенные вещества.

Сера – необходимый для живых организмов и растений элемент. Она попадает в окружающую среду при вулканической деятельности; окислении сероводорода, поступающего в результате жизнедеятельности бактерий - десульфуризаторов; при окислении с поверхности рудных месторождений.

Присутствие оксидов серы в атмосфере оказывает негативное воздействие на жизнедеятельность животных и растений: сера взаимодействует с кислородом воздуха с образованием SО₃ и в конечном счете Н₂SО₄. Выброс техногенного сернистого газа в атмосферу составляет 30% общего поступления серы в атмосферу.

В промышленных районах ее выпадает до 20-30 кг/га ежегодно (в форме SО₂). На предприятиях химической и нефтехимической промышленности образовывается огромное количество отходов – шламы, отработанные соляная и серная кислоты, лигнин, фосфогипс, ртутьсодержащие соединения серы, различные отходы производств кальцинированной соды, изношенные шины и другие резиносодержащие отходы. Из них используется только половина, а остальные отходы либо складируют в специально отведенных местах, либо уничтожают и вывозят на свалки.

Хлор в почвах. Практически все встречающиеся в почвах хлориды – NaCl, caCl₂, KCl, MgCl₂ – легкорастворимые. Растворимы и хлориды большинства микроэлементов, за исключением хлорида серебра и хлорида ртути. Миграция и накопление соединений хлора зависят преимущественно от температурного и водного режима территории. Максимальное накопление характерно для бессточных впадин аридных районов. Негативные экологические последствия избыточного содержания хлоридов в почве возможны в виде ухудшения физико-химических свойств почв, а также загрязнения грунтовых и поверхностных вод.

Фтор в почвах. Главные источники фтора в окружающей среде, в том числе в почве, следующие:

• разрушающие горные породы, содержащие в среднем 0,03% F и их минералы;

• вулканические газы;

• газопылевые выбросы предприятий по выпуску алюминия, стали, стекла, фосфорных солей.

В составе выбросов содержатся NaF, KF, NaAlF₄, Na₃Al₃F₆, Na₃Al₃F₄, AlF₃, CaF₂, HF, SiF₄. среднее количество фтора в почвах – 320 мг/кг, но для большинства почв эта цифра составляет 150-400 мг/кг. При содержании фтора в питьевой воде выше ПДК (1,2 мг/л) наступает поражение зубов «пятнистой эмалью», а при содержании в почве более 0,05 % и в воде – свыше 0,5 мг/л фтора – возникает эндемический флюороз.

Фосфор в почвах. Это обязательный химический элемент в почвах, необходимый для нормальной деятельности живых организмов.

К природным источникам фосфора относятся магматические породы (габбо, андезиты, сиениты), при выветривании которых фосфор поступает в биосферу, а также осадочные породы типа апатитов, фосфоритов и т.п. кроме того, фосфор попадает в биосферу с космической пылью и метеоритами.

Значительные количества фосфорных соединений вводят в состав моющих средств – стиральные порошки содержат 10-12 % пирофосфата калия. Фосфор входит в состав инсектицидов (хлорофос). С промышленными и бытовыми сточными водами техногенные соединения фосфора могут поступать в почвы и почвенно-грунтовые воды.

В последнее время явно обозначился и сформировался новый процесс антропогенного происхождения – фосфатизация суши, или возрастание общего содержания соединений фосфора в окружающей среде. В почвах наиболее часто встречаются следующие минеральные соединения фосфора, как имеющие почвенное происхождение, так и унаследованные от материнской породы: дикальцийфосфат Ca₄H(PO₄)₃3Н₂О, гидроксилапатит Ca₁₀(PO₄)₂(OH)₂, фторапатит Ca₁₀F(PO₄)₆, штренгит FePO₄2H₂О, варисцит AlPO₄ 2H₂О и др.

В нейтральных и карбонатных почвах преобладают минеральные соединения фосфора, предположительно связанные с кальцием, в кислых – с железом и алюминием. В природных водах он существует в форме молекул и анионов ортофосфорной кислоты.

Фреоны (хладоны) – группа галогеносодержащих веществ: Ф-11 (CFCl₃), Ф-12 (CF₂ Cl₂), Ф-22 (CHClF)₂ и др., кипящих при комнатной температуре, высоколетучих, химически инертных у поверхности Земли. Они используются в холодильной промышленности, а также как распылители (в частности, сельскохозяйственных пестицидов и веществ в аэрозольных упаковках).

Фреоны представляют собой газообразные или жидкие вещества, как правило, хорошо растворимые в органических растворителях, а также во многих смазочных маслах и практически нерастворимые в воде. Фреоны негорючие, не образуют взрывоопасных смесей с воздухом и относительно химически инертны. Они не действуют на большинство металлов (до 200С), стойки к окислителям, кислотам. При контакте с открытым пламенем разлагаются с образованием токсичных дифтор- и фторхлорфосгена.

Возрастает и концентрация фреонов в атмосфере. Еще известны и такие фреоны, как Ф-14 (CF₄), Ф-13 (CCl₂F₃), Ф-13 (СВrF₃). Наибольшее значение имеет фреон-12; его получают при действии трехфтористой сурьмы на четырехфтористый углерод (катализаторами в этой реакции служат Br или SbCl₆): 3CCl₄+2SbF₃=3ССl₂F₂+2SbCl₃. Производство фреона-12 достигает 15 % всей мировой продукции фторорганических соединений.