Министерство  образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего  профессионального

образования «Алтайский государственный технический  университет 

им. И. И. Ползунова» 
 

Реферат 

«Влияние  ХОС на окружающую среду» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Студент группы  
 

Преподаватель  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                        Барнаул 2009

 

     Содержание:

 

Введение

      Информация о техногенных катастрофах  с выбросом в окружающую среду  диоксинов и других ХОС, ставшая с развитием гласности общедоступной, вызвала пристальное внимание и повышенный интерес ученых к этой проблеме .и теперь во многих странах ведутся интенсивные работы по установлению механизмов воздействия ХОС на живые организмы, определению безопасного уровня загрязнения и разрабатываются меры по снижению количеств этих веществ, попадающих в окружающую среду . При этом информация о физико-химических свойствах ХOС практически отсутствует, а имеющаяся – крайне противоречива. Например, данные по растворимости в воде и другие физико-химические константы в различных источниках отличаются на несколько порядков.

          Диоксины являются устойчивыми  органическими загрязнителями, период  их полуразложения в почвах, в  зависимости от климатических условий, может составлять десятки лет. . То есть, на биосферу могут оказывать влияние не только текущие выбросы, но и те, которые происходили десятилетия назад.

 

Источники диоксинов

    Диоксины  никогда не производились и не производятся промышленно, они в малых количествах синтезируются для научно-исследовательских целей. Но диоксины образуются в виде примесей при производстве многих химических веществ, в состав которых входит хлор.

    Максимальный  вклад вносят предприятия промышленного  хлорорганического синтеза тех органических соединений, которые содержат бензольные ядра.

    Пиролитическая  переработка и сжигание отходов  этих производств, сжигание автомобильных  шин, покрышек.

      При электролизе растворов неорганических  хлоридов на графитовых электродах  возможно образование некоторого количества диоксинов.

    Заметный  вклад в диоксиновый фон вносит целлюлозно-бумажное производство. В  ходе использования хлора в процессе отбеливания бумаги возможно образование  хлорированных фенолов - предшественников диоксинов. Бумага, упаковка и изделия из нее (салфетки, детские пеленки, носовые платки) являются еще одним источником диоксинов в быту, хотя и на чрезвычайно низком уровне их содержания (~10–12 г/кг). Сейчас появились новые технологии изготовления бумаги без использования хлора. На изделиях из такой бумаги делается соответствующая пометка: «chlorine free».

    Источником  диоксинов могут быть и горящая  свалка бытовых отходов, содержащих изделия из поливинилхлорида, а также  лесные пожары, если они возникли после  обработки леса пестицидами.

    Для образования диоксинов необходимо сочетание трех условий: органика, хлор и высокая температура. Серъезной  проблемой являются практически  все термические процессы, так  как термическое разложение технических  продуктов, сжигание осадков сточных вод, муниципальных и других небезопасных при сгорании промышленных и бытовых отходов (например, ПХБ и изделия из ПВХ, целлюлозно-бумажная продукция и пластические массы) сопровождаются образованием экологически опасных количеств диоксинов. В особенности это касается аварийной обстановки, в частности, при пожарах на производстве.

 

Свойства  диоксинов

 

    Строение, физические и химические свойства. Молекула диоксина плоская и отличается высокой симметрией. Распределение  электронной плотности в ней  таково, что максимум находится в зоне атомов кислорода и хлора, а минимум в центрах бензольных колец. Эти особенности строения и электронного состояния и обусловливают наблюдаемые экстремальные свойства молекулы диоксина.  

    Диоксин — кристаллическое вещество с  высокой температурой плавления (305°С) и очень низкой летучестью, плохо растворяющееся в воде (2x10–8% при 25°С) и лучше — в органических растворителях. Он отличается высокой термической стабильностью: его разложение отмечается лишь при нагревании выше 750°С, а эффективно осуществляется при 1000°С.  

    Диоксин — химически инертное вещество. Кислотами и щелочами он не разлагается  даже при кипячении. В характерные  для ароматических соединений реакции  хлорирования и сульфирования он вступает только в очень жёстких  условиях и в присутствии катализаторов. Замещение атомов хлора молекулы диоксина на другие атомы или группы атомов осуществляется лишь в условиях свободнорадикальных реакций. Некоторые из этих превращений, например взаимодействие с натрий-нафталином и восстановительное дехлорирование при ультрафиолетовом облучении, используются для уничтожения небольших количеств диоксина. При окислении в безводных условиях диоксин легко отдаёт один электрон и превращается в стабильный катион-радикал, который, однако, легко восстанавливается водой в диоксин с выделением очень активного катион-радикала НО+. Характерной для диоксина является его способность к образованию прочных комплексов с многими природными и синтетическими полициклическими соединениями.

 

Распространение диоксинов в окружающей среде

 

    Обычно  особое внимание привлекают локальные  загрязнения среды диоксинами, однако эти суперэкотоксиканты действительно  распространены повсеместно. Они присутствуют во всех составляющих биосферы – и  в воде, и в воздухе, и в почве. Более того, они мигрируют между этими средами. Так, к примеру, – выброс в атмосферу загрязненных диоксинами газов от мусоросжигательного завода или “диоксинового облака” химического производства приводит к попаданию диоксинов с осадками в водоемы и на почву; испаряясь с поверхности водяного зеркала, или с почвенной пылью диоксины снова оказываются в воздухе; смываясь атмосферными осадками, диоксины из почвы попадают снова в водоемы, а из последних опять могут загрязнять почву и воздух. Все это образует некий “порочный круг”, разорвать который весьма сложно. При этом ведь часть загрязнителей попадает в растения и биоту, приводя к возникновению таких же порочных трофических цепей. Безусловно, говоря о циркуляции в среде диоксинов, необходимо учитывать, так называемые, трансграничные переносы. Именно это во многом определяет и глобальность диоксиновой проблемы. Даже соблюдая все правила по обеспечению диоксиновой безопасности, никакое государство не застраховано от поступления диоксинов с водными и воздушными массами с сопредельных или даже весьма отдаленных территорий.

    В биосфере диоксин быстро поглощается  растениями, сорбируется почвой и  различными материалами, где практически  не изменяется под влиянием физических, химических и биологических факторов среды. Благодаря способности к образованию комплексов, он прочно связывается с органическими веществами почвы, купируется в остатках погибших почвенных микроорганизмов и омертвевших частях растений. Период полураспада диоксина в природе превышает 10 лет. Таким образом, различные объекты окружающей среды являются надёжными хранилищами этого яда.  

    Дальнейшее  поведение диоксина в окружающей среде определяется свойствами объектов, с которыми он связывается. Его вертикальная и горизонтальная миграции в почвах возможны только для ряда тропических районов, где в почвах преобладают водорастворимые органические вещества. В почвах остальных типов, содержащих нерастворимые в воде органические вещества, он прочно связывается в верхних слоях и постепенно накапливается в остатках погибших организмов.  

    Из  почв диоксин выводится преимущественно механическим путем. Отличающиеся низкой плотностью комплексы диоксина с органическими веществами, а также содержащие его остатки погибших организмов выдуваются с поверхности почвы ветром, вымываются дождевыми потоками и в итоге устремляются в низменности и акватории, создавая новые очаги заражения (места скопления дождевой воды, озёра, донные отложения рек, каналов, прибрежной зоны морей и океанов).

 

Растения  и животные

 

    Основную  часть диоксинов растения поглощают  из воздуха, при этом данный процесс  является равновесным. Биоконцентрирование в растениях весьма незначительно. Основная часть ПХДД/ПХДФ при листопаде попадет в почву , передача их от растения к растению (через плоды, побеги и т.д.) считается невозможной . В отличие от растительного мира в животном мире возможно значительное накопление диоксиноподобных веществ и передача их по пищевым цепям. Хотя общее количество диоксиноподобных веществ в биоте относительно невелико, предполагается, что из-за эффекта биоконцентрирования до 95% диоксинов попадает в человеческий организм с пищей. Наибольшее накопление диоксинов происходит в рыбах, что представляет серьезную угрозу для народов, традиционно употребляющих в пищу большое количество рыбы и других морепродуктов; также отмечены случаи поражения нерп и белых медведей.  Считается, что период полувывода диоксинов из человеческого организма составляет около 7 лет. При этом только около 10% диоксина, попавшего в организм млекопитающих, подвергается метаболизму. Эти вещества в 100 раз менее токсичны, чем исходный диоксин и выводятся из организма в течение суток. Неметаболизировавшийся диоксин накапливается преимущественно в жировых тканях и печени; из организма он выводится преимущественно через желчевыводящую систему. Наиболее быстрый вывод диоксинов из организма происходит во время лактации, но при этом за период грудного вскармливания ребенок получает около 4% от общего количества диоксина, поглощаемого человеком за всю жизнь.  

 

    Действие на человека: 

    Хлорорганические  соединения (ХОС) относятся к веществам, обладающим политропным действием. Они влияют на ЦНС как наркотики, в то же время многие из них вызывают возбуждение, обладают раздражающими свойствами, оказывают аллергизирующее действие на кожу и слизистые. ХОС при острых воздействиях вызывают раздражение слизистых глаз, носа. При попадании на кожу возникают зуд, покраснение, отечность, развиваются дерматозы, экземы. При осмотре выявляется нарушение равновесия и координации движений. Температура тела обычно повышена. Для соединений этой группы более характерны хронические отравления, которые могут возникать даже после недлительного контакта с препаратами. Действие ХОС характеризуется поражением нервной системы и паренхиматозных органов печени и почек. Наряду с этими основными проявлениями при интоксикации ХОС нарушается деятельность органов пищеварения, сердечно-сосудистой системы и кроветворения. При обследовании отмечаются снижение болевой чувствительности, отсутствие сухожильных рефлексов. При более тяжелых проявлениях интоксикации ХОС развивается картина полиневрита с вялыми параличами, расстройством дыхания, нарушением функции сфинктеров, судорогами. Дыхание учащено, выслушиваются рассеянные сухие и влажные хрипы, нередко развивается выраженный бронхоспазм. 

    Для снижения воздействия диоксинов  на человеческий организм необходимо не только сокращать текущие выбросы, но и предотвращать миграцию, ведущую к попаданию этих веществ в пищевые цепи. 

 

Технология  обеззараживания

 

    В последнее десятилетие в развитых странах выполняются масштабные, дорогостоящие и очень тщательные работы по уничтожению ранее произведенной и ставшей ненужной диоксиногенной продукции. Это относится, например, к остаткам гербицида "agent orange" после прекращения его использования (США), ПХБ после его запрета (Япония) или выведения из оборота (США) и т.д.

    Разработаны также многочисленные методы обеззараживания  почв и уничтожения отходов диоксиногенных технологий, основанные на различных  принципах - физических, химических, биологических, а чаще - комбинированные. Достижения в области термических и низкотемпературных методов дегалогенирования и деструкции диоксинов систематизированы и обобщены в многочисленных печатных сообщениях, обсуждены на научных конференциях. Эффективные и экономичные способы обеззараживания почв и отходов; химической промышленности от диоксинов разработаны в США, а также в ряде других стран - Германии, Италии, Франции.

    Наиболее  эффективными считаются термические  технологии, при которых основным является тепловое воздействие (нагревание или окисление при температурах порядка 1000°С):

    - сжигание  в стационарной вращающейся печи;

    - сжигание  в передвижной вращающейся печи;

    - уничтожение  с помощью ИК-нагрева;

    - уничтожение  в высокоэффективном электрическом  реакторе;

    - окисление  суперкритической водой;

    Проверена эффективность многих нетермических методов обеззараживания объектов, в том числе их комбинированных вариантов:

    - химическое  дехлорирование;

    - химическое  разрушение с помощью RuO4, пероксида  водорода, озона и других мощных  окислителей;

    - химическое  разрушение с помощью хлориодидов;

    - фотодеструкция;

    - гамма-радиолиз;

    - комбинированные  методы с использованием фотодеструкции (термическая десорбция, УФ-фотолиз  и т.д.);