Химические загрязнители атмосферы

выплавки  из руды. В природном состоянии  он обнаруживается в основном в виде галенита (РbS)

                                                  Кадмий, цинк

Кадмий  и цинк являются наиболее важными металлами при изучении проблемы загрязнений, так они широко распространены в мире и обладают токсичными свойствами. Кадмий и цинк (так же как свинец и ртуть) обнаружены в основном в сульфидных осадках. В результате атмосферных процессов эти элементы легко попадают в океаны. В почвах содержится приблизительно 4,5х10 -⁴ %. Растительность содержит различное количество обоих элементов, но содержание цинка в золе растений относительно высоко -0,14;, так как этот элемент играет существенную роль в питании растений.

Около 1 млн. кг кадмия попадает в атмосферу  ежегодно в результате деятельности заводов по его выплавке, что составляет около 45 % общего загрязнения этим элементом. 52 % загрязнений попадают в результате сжигания или переработки изделий, содержащих кадмий. Кадмий обладает относительно высокой летучестью, поэтому он легко проникает в атмосферу.

Попадание кадмия в природные воды происходит в результате применения его в  гальванических процессах и техники. Наиболее серьёзные источники загрязнения воды цинком - заводы по выплавке цинка и гальванические производства.

Потенциальным источником загрязнением кадмием являются удобрения. При этом кадмий внедряется в растения, употребляемые человеком  в пищу, и в конце цепочки  переходят в организм человека. Кадмий и цинк легко проникают в морскую воду и океан через сеть поверхностных и грунтовых вод.

Кадмий  накапливается в определённых органах  животных (особенно в печени и в  почках).

Кадмий  и его соединения относятся к  I классу опасности. Он проникает в человеческий организм в течение продолжительного периода. Вдыхание воздуха в течение 8 часов при концентрации кадмия 5 мг/м³ может привести к смерти.

При хроническом  отравлении кадмием в моче появляется белок, повышается кровяное давление.

При исследовании присутствия кадмия в продуктах питания было выявлено, что выделения человеческого организма редко содержат столько же кадмия, сколько было поглощено. Единого мирового мнения относительно приемлемого безопасного содержания кадмия в пище сейчас нет.

Одним их эффективных путей предотвращения поступления кадмия в виде загрязнений  состоит в введении контроля за содержанием  этого металла в выбросах плавильных заводов и других промышленных предприятий.

Почки и кости являются целевыми органами, подвергающимися наибольшему воздействию окружающей среды. В число основных видов критического воздействия входят:

a) Повышенное содержание белков с низким молекулярным весом в моче в результате повреждения проксимальных тубулярных клеток и

b) Увеличение опасности остеопороза.

Сообщалось  также о повышенной опасности  рака легких в результате воздействия  через дыхательные пути в ходе осуществления профессиональной деятельности.

Запас безопасности между содержанием  кадмия в суточном рационе, который  не оказывает какого-либо воздействия, и содержанием, которое может привести к возникновению последствий, является весьма малым, а для групп населения, подверженных высокому уровню воздействия, - практически нулевым. В группы населения, подверженные риску, входят престарелые лица, диабетики и курильщики. Женщины могут быть подвержены более высокой опасности ввиду того, что с учетом более низкого содержания железа в их организмах они поглощают по сравнению с мужчинами более значительные объемы кадмия при одинаковом уровне воздействия.

Пища  является основным источников воздействия  кадмия на все группы населения (более  чем 90% общего объема поступления в  организмы некурящих). В сильно загрязненных районах пыль, содержащаяся в окружающем воздухе, может в значительной степени  загрязнять сельскохозяйственные культуры и оказывать воздействие через дыхательные и пищеварительные тракты.

Ежегодные объемы поступления кадмия в верхние  слои почвы в результате ТЗВБР  и в связи с использованием минеральных и органических удобрений  имеют приблизительно одинаковый порядок величины. Это поступление увеличивает уже имеющиеся и нередко относительно значительные объемы кадмия, содержащиеся в верхних слоях почвы.

Несмотря  на сокращение выбросов кадмия, его  концентраций в окружающем воздухе  и уровней его осаждения, недавно опубликованные данные не свидетельствуют об уменьшении содержания кадмия в организмах некурящих в течение последнего десятилетия. Результаты исследований баланса кадмия в верхних слоях пахотной почвы свидетельствуют о том, что поступление кадмия по-прежнему превышает его удаление.

Кадмий  накапливается в почвах и водосборных  бассейнах при определенных условиях состояния окружающей среды и  тем самым увеличивает риск будущего воздействия через пищевые продукты. В этой связи с учетом малого запаса безопасности следует приложить все силы для дальнейшего сокращения атмосферных выбросов кадмия и других видов поступления кадмия в почву.

Разговор  о кадмии должен быть особым. Л.Г. Бондарев приводит тревожные данные шведского  исследователя М. Пискатора о том, что разница между содержанием этого вещества в организме современных подростков и критической величиной, когда придется считаться с нарушениями функции почек, болезнями легких и костей, оказывается очень малой. Особенно у курильщиков. Табак во время своего роста очень активно и в больших количествах аккумулирует кадмий: его концентрация в сухих листьях в тысячи раз выше средних значений для биомассы наземной растительности.

Жесткость воды

Жесткость воды определяется содержанием в  ней растворенных солей кальция и магния. Двууглекислые соли кальция и магния, например гидрокарбонат кальция Са(НСО³), обуславливают карбонатную, или временную, жесткость воды, которая полностью устраняется при кипячении воды в течение часа. Все остальные соли, например, соли сильных кислот – сульфаты и хлориды кальция и магния, образуют некарбонатную, или постоянную, жесткость воды (это такая жесткость, которая остается после кипячения воды в течение указанного выше времени). Сумма карбонатных и некарбонатных солей кальция и магния составляет так называемую общую жесткость воды. При длительной кипячении воды, обладающей карбонатной жесткостью, в ней появляется осадок, состоящий главным образом из СаСО³,и одновременно выделяется углекислый газ СО². Оба эти вещества появляются вследствие разложения гидрокарбоната кальция. Именно поэтому карбонатную жесткость называют временной жесткостью. Существует мнение \, что жесткая вода – это плохая вода. Действительно при нагревании воды с высокой жесткостью образуется накипь, жесткая вода имеет привкус, требует значительно больше моющих средств. Однако есть и положительные качества солей жесткости, растворенных в воде, но об этом пойдет речь в последующих материалах статьи. В Российской Федерации жесткость воды выражают суммой миллимолей ионов кальция и магния, содержащихся в одном  литре воды. Измеряется в миллимолях на литр. 1 моль/л соответствует количеству любого вещества в мг/л, равному его молекулярной массе, разделенной на валентность. Простой расчет показывает, что 1 моль/л отвечает содержанию в одном литре воды 20,04 мг/л Са²⁺ или 12,16 мг/л Mg²⁺.

Присутствие в воде значительного количества солей кальция и магния делает воду непригодной для многих технических  целей. Так, при продолжительном  питании паровых котлов жесткой  водой их стенки  постепенно покрываются плотной коркой накипи (такая же накипь образуется и на стенках кастрюль и чайников, в которых кипятится вода). Накипь, даже при толщине слой в 1мм значительно снижает передачу теплоты стенками котла, следовательно, ведет к увеличению расхода топлива. Кроме того, она служит причиной образования вздутий и трещин, как в кипятильных трубках, так и на стенках самого котла. Жесткой водой нельзя пользоваться при проведении некоторых технологических операций, например при крашении, водорастворимыми красками. В санитарных правилах, нормах и гигиенических нормативах общая жесткость воды, используемой для питьевых и хозяйственно – бытовых нужд, нормируется: допустимое максимальное содержание солей жесткости в воде по суммарному содержанию в ней ионов кальция и магния составляет 7(10)моль/л величина, указанная в скобках, может быть установлена по установлению государственного санитарного врача для конкретной системы водоснабжения. 

Практическая  часть 

Обычные методы очистки воды

В реках  и других водоемах происходит естественный процесс самоочищения воды. Однако он протекает медленно. Пока промышленно- бытовые сбросы были невелики, реки сами справлялись с ними. В наш  индустриальный век в связи с  резким увеличением отходов водоемы уже не справляются со столь значительным загрязнением. Возникла необходимость обезвреживать, очищать сточные воды и утилизировать их.

Очистка сточных вод - обработка сточных  вод с целью разрушения или  удаления из них вредных веществ. Освобождение сточных вод от загрязнения - сложное производство. В нем, как и в любом другом производстве имеется сырье (сточные воды) и готовая продукция (очищенная вода). Очистка сточных вод - вынужденное и дорогостоящее мероприятие, представляющее собой довольно сложную задачу, связанную с большим разнообразием загрязняющих веществ и появлением в их составе новых соединений.

Методы  очистки вод можно разделить  на 2 большие группы: деструктивные  и регенеративные.

В основе деструктивных методов лежат  процессы разрушения загрязняющих веществ. Образующиеся продукты распада удаляются из воды в виде газов, осадков или остаются в воде, но уже в обезвреженном виде.

Регенеративные  методы - это не только очистка сточных  вод, но и утилизация ценных веществ, образующихся в отходах.

Методы  очистки вод можно разделить  на: механические, химические, гидрохимические, электрохимические, физико-химические и биологические. Когда же они  применяются вместе, то метод очистки  и обезвреживания сточных вод  называется комбинированным. Применение того или иного метода в каждом конкретном случае определяется характером загрязнения и степенью вредности примеси.

Сущность  механического метода состоит в  том, что из сточных вод путем  отстаивания и фильтрации удаляются  механические примеси. Грубодисперсные частицы в зависимости от размеров улавливаются решетками, ситами, песколовками, септиками, навозоуловителями различных конструкций, а поверхностные загрязнения - нефтеловушками, бензомаслоуловителями, отстойниками. Механическая очистка позволяет выделять из бытовых сточных вод до 60-75% нерастворимых примесей, а из промышленных до 95%, многие из которых как ценные примеси, используются в производстве.

Химический  метод заключается в том, что  в сточные воды добавляют различные  химические реагенты, которые вступают в реакцию с загрязнителями и осаждают их в виде нерастворимых осадков. Химической очисткой достигается уменьшение нерастворимых примесей до 95% и растворимых до 25%.

Гидромеханические методы применяют для извлечения из сточных вод нерастворимых грубодисперсных примесей органических и неорганических веществ путем отстаивания, процеживания, фильтрования, центрифугирования. С этой целью используют различные конструктивные модификации сит, решеток, песколовок, отстойников, центрифуг и гидроциклонов.

Электрохимические методы очистки сточных вод от различных растворимых и диспергированных примесей включают анодное окисление  и катодное восстановление, электрокоагуляцию, электродиализ. Процессы, лежащие в  основе этих методов, протекают при пропускании через сточную воду электрического тока. Под действием электрического поля положительно заряженные ионы мигрируют к катоду, а заряженные отрицательно - к аноду. В прикатодном пространстве происходят процессы восстановления, а в прианодном - процессы окисления.

Физико-химические методы очистки сточных вод многообразны. Это коагуляция, флотация, адсорбционная  очистка, ионный обмен, экстракция, обратный осмос и ультрафикация. При физико-химическом методе обработки из сточных вод  удаляются тонкодисперсные и растворенные неорганические примеси и разрушаются органические и плохо окисляемые вещества.

Биохимические методы очистки сточных вод. Применяются  для очистки хозяйственно-бытовых  и промышленных сточных вод от органических и некоторых неорганических (сероводорода, сульфидов, аммиака, нитратов и др.) веществ. Процесс очистки основан на способности микроорганизмов использовать эти вещества для питания, превращения их в воду, диоксид углерода, сульфат-фосфат-ион и др. и увеличивая свою биомассу.

Также к основным методам очистки воды относятся ниже перечисленные методы:

Осветление - удаление из воды взвешенных веществ. Реализуется фильтрацией воды через  пористые фильтроэлементы (картриджи) или через слой фильтроматериала. Осветление воды путем осаждения взвешенных веществ. Эту функцию выполняют осветлители, отстойники и фильтры. В осветлителях и отстойниках вода движется с замедленной скоростью, вследствие чего происходит выпадение в осадок, взвешенных частиц. В целях осаждения мельчайших коллоидных частиц, которые могут находиться во взвешенном состоянии неопределенно долгое время, к воде прибавляют раствор коагулянта (обычно сернокислый алюминий, железный купорос или хлорное железо). В результате реакции коагулянта с солями многовалентных металлов, содержащимися в воде, образуются хлопья, увлекающие при осаждении взвеси и коллоидные вещества.