Круговорот веществ в природе закономерности распределения веществ в окружающей среде. Физико-химические свойства, определяющие перемещение веществ в окружающей среде

Химия окружающей среды

Введение (предмет дисциплины, ее роль и значение)

Научной дисциплине «Химия окружающей среды» можно дать такое лаконичное определение – наука о веществах и процессах, определяющих химический состав и свойства объектов окружающей среды.

В принципе под общим названием «ХОС» может быть объединен комплекс научных дисциплин, объектом которых являются химические процессы в окружающей среде – геохимия, гидрохимия, химия атмосферы, химия почв, химия природных биологических соединений.

Но нужно учесть, что в современных условиях природные химические процессы в ОС, как правило, включают антропогенную «составляющую», влияние которой на протекание природных процессов чрезвычайно велико и в конечном итоге определило ту экологическую ситуацию, в который мы в настоящее время оказались (которая многими рассматривается как кризисная).

Роль антропогенного фактора привела к выделению из комплекса новой научной дисциплины – «экологическая химия», содержанием которой являются химические процессы в окружающей среде, которые оказываются под прямым или косвенным влиянием человеческой деятельности, и результаты (последствия) протекания таких процессов (прежде всего для человека и всего живого).

На мой взгляд в учебном плане подготовки экологов и следовало включить дисциплину ХОС в трактовке «экологическая химия», поскольку, в любом случае, рассматривая закономерности природных процессов мы должны учитывать влияние человека на их протекание, с тем чтобы оценить последствия их влияния.

Таким образом, с учетом сказанного, предмет курса ХОС составляют следующие основные вопросы:

·  химический состав природных сред, основные физико-химические процессы в атмосфере, гидросфере и литосфере;

·  особенности распространения, трансформации, накопления химических веществ в ОС;

·  особо-опасные химические соединения антропогенного происхождения и их поведение в ОС;

·  основные процессы вызывающие загрязнения ОС.

·  Процессы, способствующие предотвращению выделения вредных химических веществ в ОС и их накоплению.

Объем  51 ч лекций ( 1 п/с 4 ч/нед, 2 п/с 2 ч/нед), семинарские занятия. Промежуточные контрольные мероприятия, курсовая работа, в заключении – экзамен.

Литература

1.  Скурлатов Ю.И. Введение в экологическую химию. М.: В. Школа, 1999 – 400 с. – учебник с массой интересных подробностей

2.  Дж. Андруз и др. Введение в ХОС. Пер. с англ. М.: Мир, 1999 – 271 с.

3.  Тинсли И. Поведение химических загрязнителей в ОС. Пер с англ. М.: Мир, 1____ - 281 с. (представлена информация об общих закономерностях поведения загрязняющих веществ в ОС и подробно рассказывается о таких опасных веществах как пестициды)

4.  Фелинберг Г. Загрязнение природной среды. Введение в экологическую химию. Пер с нем. – М.: Мир, 1999. – 232 с.

5.  Орлов Д.С. и др. Экология и охрана биосферы при химическом загрязнении. М.: В. Школа. – 2002. – 334 с.

6.  ХОС. Пер с англ. Под ред. Дж. Бокриса . Химия, 1982 – 672 с. Состоит из самостоятельных разделов, написанных различными авторами и освещает (подробно и интересно) различные аспекты влияния загрязнений на природные процессы и актуальные проблемы охраны ОС.

Прежде чем непосредственно рассматривать химию процессов протекающих в ОС, целесообразно обсудить (охарактеризовать) с общих позиций характер и последствия антропогенного воздействия на природную среду, различия в результатах естественных изменений в природной среде и изменений под влиянием деятельности человека.

Антропогенное воздействие на природную среду и его последствия

Объективная оценка последствий антропогенной деятельности возможна лишь при рассмотрении природной среды как сложной системы, развивающейся по свои законам, которые должны учитывать человеком в его деятельности.

Системный взгляд на природную среду отражается в понятии биосфера (которым обозначается область существования жизни на Земле).

По определению В.И. Вернадского биосфера включает в себя компоненты неживой природы:

·  Литосферу (верхний слой земной коры)

·  Атмосферу (ее нижний слой)

·  Гидросферу (водную оболочку)

А так же важнейший элемент – совокупность живых организмов («живое вещество» - по Вернадскому) – мощный фактор воздействия на неживую природу и ее преобразования

Биосфера – динамическая система, в которой происходит непрерывное перемещение вещества. В то же время она обладает определенной устойчивостью -  способна к саморегулированию и сохранению своей структуры при изменении внешних условий.

Для биосферы характерным является не просто поступательное перемещение вещества, а круговорот веществ, т.е. циклический процесс обмена веществом между различными компонентами биосферы в результате совокупности химических и биохимических превращений.

Круговорот совершают все химические элементы. Эти процессы не изолированы друг от друга, частично перекрываются и согласованы (сбалансированы) меду собой. Существование множества согласованных циклических процессов обмена химическими элементами между различными компонентами биосферы и обуславливает ее устойчивость к воздействиям внешних возбуждающих факторов, е числу которых относится и человеческая деятельность.

Можно выделить 2 основных аспекта (вида) антропогенного воздействия на окружающую среду, сопровождающаяся негативными последствиями.

1.  Поступление в окружающую среду химических веществ, чуждых природе, несвойственных живым организмам (является результатом органического синтеза - ксенобиотиков).

Последствия поступления в ОС синтезированных человеком веществ может быть разнообразным. Ряд веществ – ксенобиотиков – несут прямую угрозу живым организмам, в первую очередь высшим, поскольку являются сильными ядами для них (пестициды, ПХБ). Другие вещества (химически не опасные для живого) в ОС так же могут привести к пагубны последствиям – прекрасная иллюстрация ФХУ, которые первоначально казались абсолютно безвредными для ОС, но в конечном итоге привели к такой ситуации (нарушение озонового слоя), что жизнь на Земле в определенной мере оказалась под угрозой. Отсюда задача науки ХОС – оценка поведения этих веществ в ОС, влияние их на природные процессы.

2.  Изменения в природных круговоротах в результате добавления или удаления присутствующих в них химических веществ в ходе человеческой деятельности, что влияет на устойчивость биосферы.

Природные круговороты претерпевают неестественные изменения. Но естественные изменения в природной среде происходят так медленно, что для всего живого сохранятся возможность приспособится генетически к этим изменениям. Человек ускоряет движение лишних веществ, так что возможно нарушение цикличности. В результате в одних местах возможен избыток, в других недостаток того или иного вещества. При антропогенном вмешательстве для такого приспособления времени и шансов мало и последствия могут быть весьма существенными.