Слайд 2
ПЛАН
1. Предмет и задачи экологической химии (ЭХ).
2.
Экологические факторы.
3. Природная среда.
4. Антропогенное загрязнение природной среды.
5. Фармацевтические
поллютанты.
Слайд 3
Экология - это наука о взаимодействии живых организмов
и среды их обитания.
Слайд 4
Экологическая химия - это наука , изучающая химическую
основу экологических явлений. Точнее: ЭХ - наука об антропогенных
(вызванных деятельностью человека) загрязнениях и механизмах их превращений в окружающей среде, а также о последствиях этих превращений.
Слайд 5
ЭХ тесно связана с такими науками, как биология,
фармакология, аналитическая химия, биологическая химия, геология, сельскохо-зяйственные науки и
др.
Слайд 6
Задачи ЭХ
1. Разработка новых химических технологий, имеющих минимальное
негативное влияние на окружающую среду.
2. Создание технологий утилизации и
обезвреживания разного вида отходов, методов очистки сточных вод и восстановления загрязненных почв.
Слайд 7
3. Разработка критериев и нормирование содержания вредных веществ
в окружающей среде.
4. Конструирование новых экологически безопасных материалов для
использования в технике, медицине, косметике, сельском хозяйстве и др. отраслях деятельности человека.
Слайд 8
Основные разделы ЭХ
Исследование распространения в окружающей среде загрязняющих
веществ и продуктов их превращений.
Слайд 9
Исследование проблем глобальных и региональных изменений, происходящих в
результате антропогенного нарушения естественного химического равновесия (кислотные дожди, смог
и др.).
Изучение особо опасных загрязнителей (тяжелые металлы, диоксины и др).
Слайд 10
Экологические факторы
Экологические факторы (ЭФ) - это условия среды,
оказывающее прямое или косвенное влияние на живые организмы.
По происхождению
ЭФ делятся на 3 группы:
Слайд 11
Абиотические, т.е. факторы неживой природы
климатические: температура и
влажность воздуха, давление воздуха;
эдафические: механический состав почвы, воздухопроницаемость почвы,
кислотность почвы, химический состав почвы;
орографические: рельеф, высота над уровнем моря, крутизна и экспозиция склона
Слайд 12
химические: газовый состав воздуха, солевой состав воды,
концентрация, кислотность
физические: шум, магнитные поля, теплопроводность и теплоёмкость,
радиоактивность, интенсивность солнечного излучения
Слайд 13
Биотические - факторы, связанные с деятельностью живых организмов:
фитогенные -
влияние растений
микогенные - влияние грибов
зоогенные - влияние животных
микробиогенные -
влияние микроорганизмов
Слайд 14
Антропогенные - факторы, связанные с деятельностью человека:
физические: использование
атомной энергии, перемещение в поездах и самолётах, влияние шума
и вибрации
химические: использование минеральных удобрений и ядохимикатов, загрязнение оболочек Земли отходами промышленности и транспорта
Слайд 15
биологические: продукты питания; организмы, для которых человек может
быть средой обитания или источником питания
социальные: связаны с
отношениями людей и жизнью в обществе.
Слайд 16
Природная среда
Термин «природная среда», в трактовке Н.Ф. Реймерса
- это комплекс абиотических и биотических сред, влияющий на
человека и его хозяйство
Слайд 17
Природная среда включает 4 составные части: атмосфера, литосфера,
гидросфера и биосфера.
Слайд 18
Атмосфера - это внешняя газовая оболочка Земли, гидросфера
- водная сфера, литосфера - внешняя твердая оболочка Земли,
включающая грунты и почвы, биосфера - оболочка Земли, в пределах которой существует жизнь. Биосфера включает нижнюю часть атмосферы (15–20 км), верхнюю часть литосферы и всю гидросферу.
Слайд 19
Антропогенное загрязнение природной среды – это изменение природной
среды в результате деятельности человека.
Под влиянием хозяйственной деятельности
человека биомасса природной растительности континентов уменьшилась на 25%.
Слайд 20
Наиболее опасные токсиканты
К наиболее опасным загрязняющим окружающую среду
компонентам относятся:
соединения тяжелых металлов,
радионуклиды,
3. многие органические вещества, в
первую очередь – полиядерные и полихлорированные.
Слайд 21
Соединения тяжелых металлов
Решением Европейской экономической комиссии ООН в
группу наиболее опасных (и приоритетных для целей наблюдения, контроля
и регулирова-ния) тяжелых металлов включены: ртуть, свинец, кадмий, хром, марганец, никель, кобальт, ванадий, медь, железо, цинк, сурьма, а также мышьяк и селен.
Слайд 22
Большинство из этих металлов, за исключением цинка, кадмия,
ртути и свинца, относятся к d – элементам. Наличие
вакансии в электронных оболочках d – элемен-тов обуславливает легкость их включения в комплексные соединения, в том числе и с биолигандами.
Слайд 23
В составе комплекса с биомолекулами они
участвуют в переносе кислорода, алкильных групп и во многих
других жизненно важных процессах и реакциях. Однако индивидуальная потребность организмов в тяжелых металлах очень мала. Поэтому поступление из внешней среды избыточных количеств этих элементов приводит к различного рода токсическим эффектам.
Слайд 24
Особенно опасными оказываются металлы, не входящие в состав
биомолекул: ртуть, кадмий и свинец. Они образуют прочные соединения
с концевыми тиогруппами белков, и поэтому их называют тиоловыми ядами. Попадание больших количеств ртути в организм приводит к тяжелым нарушениям в ЦНС (болезнь Минамата). Нейротоксическое действие также оказывают соединения свинца. Кадмий вызывает нарушение кальциевого обмена (болезнь итай-итай).
Слайд 25
Тяжелые металлы
в атмосфере
Основным антропогенным источником атомов тяжелых
металлов для атмосферы служат промышленные предприятия и автотранспорт.
Главным механизмом
очистки атмосферы от соединений тяжелых металлов является гравитационное осаждение - сухое и влажное.
Слайд 26
Тяжелые металлы в водной среде
В водные экосистемы атомы
тяжелых металлов поступают из почв и горных пород в
резуль-тате:
1) химического и микробиологического выщелачивания минералов,
2) с паводковыми и дождевыми водами,
3) при осаждении из атмосферы пылевых частиц и аэрозолей.
Слайд 27
В природных водах атомы тяжелых металлов присутствуют в
ионных и молекулярных формах. Формы миграции атомов тяжелых металлов
в водных средах: истинно растворенная, взвешенная и коллоидная.
Слайд 28
Важную роль в миграции атомов тяжелых металлов играют
растворенные в воде органические соединения – гуминовые и фульвокислоты,
аминокислоты и белковоподобные вещества. В природных поверхностных водах высокой цветности в качестве основных миграционных форм тяжелых металлов выступают комплексы с гумусовым компонентом.
Слайд 29
Ионы тяжелых металлов могут быть включены в состав
неорганических полифункциональных сорбентов – взвесей и коллоидов.
Слайд 30
Органические загрязняющие компоненты
В настоящее время в постоянном пользовании
человека находится около 120 тыс. синтетических органических соединений. Многие
из них не входят в естественный биологический круговорот и поэтому причисляются к категории ксенобиотиков, т.е. соединений, чуждых жизни.
Слайд 31
Часть из этих соединений обладает нежелательной устойчивостью (персистентностью)
к биотическим и абиотическим факторам и поэтому может обуславливать
загрязнение природной среды на крупнорегиональном и даже глобальном уровнях.
Слайд 32
Загрязнение атмосферы органическими соединениями
Интенсивное изучение состава микропримесей атмосферы
в 1970 – 1980-х гг. позволило установить постоянное присутствие
в ней тысяч органических соединений.
Слайд 33
Наиболее подробно изучен состав летучих органических компонентов воздуха
городов. Главный источник загрязнения - автомобильный транспорт.
1. Основная фракция
летучих компонентов воздуха – токсичные ароматические углеводороды (бензол и его гомологи),
Слайд 34
2. летучие карбонильные соединения (формальдегид, ацетон, бензальдегид и
др.),
3. низшие спирты,
4.карбоновые кислоты,
5.некоторые дурнопахнущие сернистые и
азотсодержащие соединения.
Слайд 35
Аэрозольная составляющая воздуха городов
Более 500 органических соединений:
алициклические, циклические и полициклические углеводороды, производные углеводородов – альдегиды,
кетоны, спирты, кислоты и их эфиры, серо-, азот-, и галогенсодержащие соединения. Наибольшее внимание из всех этих соединений привлекают полиядерные ароматические углеводороды (ПАУ), поскольку многие из них относятся к канцерогенным веществам.
Слайд 36
Органические загрязняющие вещества в поверхностных водах
Разнообразие и большая
численность загрязняющих поверхностные воды веществ делают практически невозможным контроль
над содержанием каждого из них.
Слайд 37
Поэтому выделяют группу приоритетных загрязняющих веществ. Например, в
«черный список», составленный в начале 1980 гг. Агентством по
охране окружающей среды европейского сообщества, входит около 180 соединений.
Слайд 38
Основную часть из них составляют различные пестициды, хлор-
или бромфенолы, хлоранилины и ароматические углеводороды.
Галогенсодержащие органические вещества отличаются
высокой персистенстностью и липофильностью, поэтому происходит их накопление в водных экосистемах и биоаккумулирование.
Слайд 39
Фармацевтические поллютанты
Поллютант - любое химическое вещество или соединение,
которое находится в объекте окружающей природной среды в количествах,
превышающих фоновые значения, и вызывающее тем самым химическое загрязнение.
Слайд 40
Фармацевтические поллютанты – это лекарственные средства и их
метаболиты, находящиеся в окружающей среде (воде, почве, воздухе) и
вызывающие ее загрязнение.
Слайд 41
В подземные и поверхностные воды ФП могут поступать
через предприятия по переработке сточных вод, путем выщелачивания мест
захоронения отходов, а также в результате несовершенных способов утилизации ЛС (например, путем растворения и слива в промышленную канализацию).
Слайд 42
Лекарственные средства, пришедшие в негодность у населения, удаляются
в коммунальный канализационный коллектор или оказываются на полигонах для
бытовых отходов, откуда они попадают в грунтовые воды.
Слайд 43
Происходит сознательное загрязнение человеком не только естественной среды
своегообитания, но и всей биоты, особенно водной, которая очень
чувствительна к биологически активным химическим загрязнителям. Появление новых технологий производства, разработка и поступление в продажу новых ЛС повышают риски загрязнения источников питьевой воды ранее неизвестными химическими соединениями с непредсказуемым воздействием на состав воды.
Слайд 44
Очистные сооружения не всегда рассчитаны на такой тип
загрязнителей и существующие технологические схемы очистки могут не обеспечить
достаточный уровень удаления фармполлютантов. Хлорирование, стандартная процедура при очистке воды, напротив, способно усилить токсичность некоторых содержащихся в ней веществ. Например, парацетамол образует при хлорировании несколько токсичных продуктов реакций.
Слайд 45
Так, в 1999 г. Агентство по охране окружающей
среды США обследовало 139 водных источников. В 80% из
них обнаружили анальгетики, антибиотики, вещества гормональной природы и средства для лечения артериальной гипертензии
Слайд 46
В 2003 г. рамках исследовательского проекта ЕС на
очистных сооружениях Гётеборга (Швеция) было найдено 14 ЛС. В
наибольшей концентрации (7 мг/дм3) обнаружен ибупрофен.
Слайд 47
В 2010 г. Гринпис России провёл Волго-Балтийскую экспедицию,
в ходе которой изучалось состояние рек Ленинградской, Вологодской, Ярославской
и Московской областей. В пробах вод очистных сооружений Ярославля, Рыбинска и Москвы был обнаружен фенобарбитал, а в Ярославле ещё и карбамазепин. В 2012 г. карбамазепин был обнаружен в сточных водах в штате Иллинойс (США)
Слайд 48
По данным технического доклада ВОЗ "Фармацевтические средства в
питьевой воде", опубликованного в 2012 г., уровни концентрации в
поверхностных водах, грунтовых водах и в частично обработанной воде были, как правило, ниже 0,1 мкг/дм3, а в обработанной воде – ниже 0,05 мкг/дм3. Сделано предположение о присутствии фармацевтических веществ, хоть и в ничтожно малых концентрациях, в водных ресурсах многих стран, куда они попадают из отводов сточных вод.
Слайд 49
Хотя непосредственной угрозы здоровью людей от незначительного содержания
ФП в питьевой воде не обнаружено, однако основную обеспокоенность
вызывает опасность ФП для окружающей среды, связанная с их долговременным, субтерапевтическим воздействием (Jones et al., 2005), которое в настоящее время еще не изучено.