Курсовая работа - Основные характеристики тяжелых металлов, нефти и нефтепродуктов, пестицидов, ПХБ, СПАВ и других агентов, как субстанций - файл n1.doc

Курсовая работа - Основные характеристики тяжелых металлов, нефти и нефтепродуктов, пестицидов, ПХБ, СПАВ и других агентов, как субстанций
скачать (171.5 kb.)
Доступные файлы (1):

n1.doc

172kb.

03.11.2012 04:29

скачать

n1.doc

Оглавление:

Введение.

В настоящее время достаточно остро стоит проблема загрязнения водной среды различными токсическими веществами. Токсические вещества в водную среду могут поступать из естественных и антропогенных источников. Естественные загрязнения связаны с вулканической активностью, разрушением горных пород, выделением продуктов жизнедеятельности различных организмов. Антропогенное же загрязнение является результатом человеческой деятельности и может быть первичным и вторичным. Первичное загрязнение обусловлено непосредственным ухудшением качества воды за счет поступления в водоемы загрязняющих веществ из антропогенных источников. Вторичное загрязнение вызывается появлением в водной среде избыточных количеств продуктов жизнедеятельности и остатков гидробионтов, главным образом растительных организмов, связанных с нарушением естественных экологических взаимоотношений в результате первичного загрязнения.

По объему загрязнения и по потенциальной биологической и экологической эффективности наиболее существенными оказываются тяжелые металлы, нефть и нефтепродукты. Пестициды различной химической природы, синтетические поверхностно-активные вещества, полихлорированные бифенилы, продукты и полупродукты различных химических производств.

Все эти вещества в огромном количестве присутствуют в нашей жизни, отравляя не только нас, но и все остальные живые организмы. Тяжелые металлы поступают в окружающую среду с различных металлургических и энергетических предприятий, с выхлопами транспорта и т.д. Нефть представляет собой совокупность многочисленных органических соединений, каждое из которых потенциально опасно. Основные загрязнения нефтью и нефтепродуктами происходят во время ее добычи и транспортировки. Пестициды необходимы для защиты продуктов питания от различного рода вредителей. Пестицидов огромное количество, постоянно разрабатываются их новые виды для борьбы с вредителями, адаптировавшихся к действию уже существующих. Различные продукты химических производств прочно вошли в нашу жизнь, в наш быт.

Все они могут стать ядом для различных организмов, в том числе и для нас, в результате аварий, халатности, бездумного использования, случайно или умышленно. Поэтому следует иметь ясное представление о веществах, с которыми имеешь дело, тщательно следить за соблюдением всех необходимых мер безопасности, быстро и эффективно ликвидировать последствия аварий и других непредвиденных случаев.

Тяжелые металлы.

Тяжелые металлы - металлы, имеющие плотность не менее 5г/см³. К ним относятся ртуть, медь, никель, кобальт, свинец, цинк, олово, кадмий, хром. При некоторых условиях и легкие металлы (например, А1) могут проявлять высокую токсичность. Иногда в группе металлов рассматривается и мышьяк, приближающийся к ним по своим свойствам.

Тяжелые металлы относятся к числу распространенных и весьма токсичных загрязняющих веществ. Источником загрязнения металлами являются предприятия горнорудной, металлургической и энергетической отраслей промышленности, лакокрасочные покрытия, защищающие суда от обрастания. Существенным источником загрязнения водной среды через атмосферные осадки оказываются дымы разного происхождения, в том числе автотранспорта.

Тяжелые металлы являются неотъемлемой частью живого организма в качестве компонентов пластического материала и факторов, обеспе­чивающих нормальное течение его физиологических и биохимических процессов. Несомненна роль многих металлов как микроэлементов.

Совершенствование техники химического анализа, а также де­тальное изучение биохимических процессов позволили установить важную биологическую роль многих элементов, еще совсем недавно не относившихся к числу эссенциальных. Всего в живых организ­мах на сегодняшний день обнаружено 80 элементов, включая такие тяжелые металлы как Mn, Ni, Сu, Сг, V и Zn. Все они, наряду с Fe, Co и Мо, входят в состав ферментов или их активаторов. На­пример, марганец обнаружен в простетических группах ферментов, ответственных за синтез специфических полисахаридов, являющих­ся составной частью хрящей. К важнейшим марганецсодержащим ферментам относится пируваткарбоксилаза; он входит также в со­став супероксиддисмутаз, фосфаттрансферазы, ДНК-полимеразы.

Еще более обширен перечень энзимов (около 200), в которые входит цинк. Среди них один из наиболее распространенных в ор­ганическом мире — карбоангидраза, катализирующая гидратацию СО-2 и участвующая в тканевом обмене всех органов. Цинксодержащие ферменты — это типичные катализаторы гликолиза (алко­голь-, лактат- и глицеральдегидфосфатдегидрогеназы), а также карбоксипептидаза и др.

Медь в живых организмах входит в состав белков: у млекопи­тающих это, в основном, белок сыворотки крови церулоплазмин, синтезируемый в печени. В числе тканевых ферментов можно назвать также цитохромкиназу. У беспозвоночных медь содержится в дыхательном пигменте гемоцианине.

Относительно недавно начала проясняться биологическая роль хрома и никеля. Первый из них участвует в липидном, а также в углеводном обмене; при сахарном диабете содержание хрома в тка­нях человека понижено. Никель обнаружен в уреазах, широко распространенных в растениях и найденных у ряда микроорганизмов; он содержится в составе ферментов метанового брожения архебактерий (у животных никельсодержащие энзимы не выявлены).

Вместе с тем, индивидуальная потребность в перечисленных ме­таллах очень невелика. Например, в организме человека общее со­держание марганца, составляет всего лить около 8 мг. Превышение этих естественных уровней содержания часто приводит к возник­новению тяжелых нарушений метаболизма. С точки зрения химиче­ской экотоксикологии наибольшее внимание привлекают те метал­лы, которые склонны к бионакоплению и экологической магнификации.

Поступление тяжелых металлов в окружающую среду происхо­дит как в результате естественных процессов (образование ано­мально обогащенного элементами морского и вулканического аэ­розоля, выветривание почв и горных пород и т.п.), так и в резуль­тате антропогенных выбросов.

Степень экологического воздействия тяжелых металлов опреде­ляется, в первую очередь, формами их нахождения. После поступле­ния в окружающую среду они подвергаются различным превраще­ниям с изменением валентности и растворимости. Например, метал­лургические предприятия, тепло- и электростанции выбрасывают тяжелые металлы преимущественно в нерастворимой форме, однако в ходе атмосферного переноса происходит постепенное их выщела­чивание из минеральной (алюмосиликатной) матрицы аэрозольных частиц и переход в ионную, водорастворимую форму.

Основными антропогенными источниками тяжелых металлов служат:

— различные топливные установки;

• 
  автотранспорт;
  
• 
  предприятия черной и цветной металлургии;
  

— горнодобывающие предприятия;

— цементные заводы; .

— химические предприятия;

• 
  гальванические производства.
  

Из всех тяжелых металлов в наибольших количествах в окру­жающую среду выбрасываются свинец, цинк и никель (соответ­ственно по 33, 13 и 6 тыс. т/год в странах Западной Европы). Од­нако если оценивать антропогенный поток в атмосферу относи­тельно содержания металлов в литосфере, то порядок будет таким: Cd > Рb > As > Zn > Ni > Со > Se. Сейчас антропогенные потоки Pb, Hg, Cd, Ni, V, As, Sb и Se превалируют над естественными ис­точниками и составляют более 90% общего поступления этих эле­ментов в атмосферу.

Вредное влияние солей тяжелых металлов проявляется как:

1. 
   действие выпадающих нерастворимых гидроокисей металлов, отлагающихся на жабрах и икре и вызывающих гибель икры и рыб (гидроокиси железа, марганца);
   
2. 
   действие, подобное действию кислот. Некоторые соединения тяжелых металлов (трехвалентное железо, сульфат хрома, хромовые кислоты, бихромат калия),
   гидролизуясъ, снижают рН воды;
   
3. 
   специфическое токсическое действие. На этом специфическом действии основывается токсичность по­давляющей части соединений тяжелых металлов.
   

Степень токсичности тяжелых металлов в водоёме зависит от ряда факторов:

– концентрации и продолжительности действия, температуры воды (с повышением температуры воды растворимость соединений ртути и их токсичность увеличиваются). Например, чувствительность дафний к воздействию ионов тяжелых металлов при температуре воды 30°С увеличивается в десятки, сотни и тысячи раз;

– от содержания кислорода (при снижении концентрации раст­воренного кислорода токсичность ртути увеличивается);

– от величины рН воды (более высокое содержание ртути в ры­бе и воде отмечается в подкисленных озёрах;

– от наличия комплексообразователей (снижение рН и недостаток кислорода при отсутствии комплексообраэователей способствуют усиленному переходу ртути из донных осадков в воду);

– oт жесткости воды (увеличение жесткости воды снижает сте­пень токсичности ртути для рыб) и т.д.

При отравлении солями тяжелых металлов у карпов, линей, лососей появляется беспокойство, повышается ча­стота дыхательного ритма (у лососей это особенно выра­жено), наблюдается обильное выделение слизи. Затем реакция на внешнее раздражение снижается, движение рыбы становится толчкообразным, вялым, она опроки­дывается на бок, частота дыхательного ритма сни­жается, и ритмичность дыхания нарушается, что приво­дит к смерти без судорог. Лини при отравлении захва­тывают атмосферный воздух. Картина отравления по­добна той, которая наблюдается при медленном удушье, вызываемом комбинированным действием как недостат­ка кислорода, так и избытка углекислоты в организме рыб. Рыбы, находясь в растворах солей тяжелых метал­лов, нуждаются в большом количестве растворенного в воде кислорода (120—150% нормальной потребности). При дефиците кислорода смерть наступает быстрее. Ды­хание рыб нарушается вследствие прямого действия со­лей тяжелых металлов на респираторный эпителий жабр. Уже в стадии потери рефлекса равновесия половина респираторного эпителия отделяется от нитей жабер­ных пластинок, у погибших рыб он поврежден почти полностью. На токсичность солей тяжелых металлов су­щественно влияет содержание в воде минеральных со­лей, особенно карбонатная жесткость, так как многие соли тяжелых металлов образуют с ними нерастворимые комплексы, в результате чего токсичность их значи­тельно снижается. Кроме того, в уменьшении токсич­ности этих соединений большую роль играет антагонизм ионов. Следовательно, в мягкой воде токсичность солей тяжелых металлов значительно выше.

Токсичность отдельных соединений сильно колеблется и неодинакова для разных гидробионтов. Например, Daphnia hyalina более чувствительна к стронцию и цинку и менее - к никелю. Cyclops abissorum резистентнее к перечисленным металлам, чем дафнии. Ртуть остротоксична для многих гидробионтов в концентрациях свыше 1 мкг/л, свинец - при содержании более 0,1 мкг/л, кадмий - при 1 мг/л. Для краба Eurypanopeus depressus ЛК₅₀ хлористого кадмия составляет 4,9 мг/л. Оловоорганические соединения вызывают полную гибель водорослей Chlorella vulgaris и Scenedesmus quadricauda, ряски и элодеи в концентрации 0,5 мг/л. Значительно токсичнее они для животных, вызывая полную гибель рачков дафний, личинок насекомых и рыб (теляпий) соответственно в концентрациях 10, 250 и 50 мкг/л.

В организм водных животных металлы попадают в основном с пищей, меньшее значение имеет непосредственное проникновение через поверх­ность тела - путь, характерный для водных растений. Токсичность металлов зависит не только от их концентрации и продолжительности действия. Большую роль играют температура, насыщенность воды кислородом, синергизм и антагонизм ионов, жесткость воды и другие факторы.

Разные соединения одних и тех же металлов могут подвергаться в организме различным превращениям. При этом выявляется неодинаковая их способность проникать через биологические барьеры, а также специфическое действие некоторых из них. Вместе с тем в токсическом действии металлов имеются общие особенности:

1. 
   универсальное влияние на живые объекты, характеризующее эту
   группу как общепротоплазматические яды;
   
2. 
   склонность к образованию комплексов с многочисленными ради­калами, в том числе с компонентами клеток, белков, аминокислот и т.д.
   

Для осуществления непосредственного контакта любого яда с тканями, клетками, рецепторами ему приходится проникать через множество погра­ничных поверхностей - биологических мембран. Роль последних играет кожа, слизистая желудочно-кишечного тракта, эндотелий сосудов, оболоч­ки клеток. Действие тяжелых металлов обусловлено денатурирующим действием на ткани, клетки, белки.

Токсическое действие металлов может заключаться в грубом нарушении структуры коллоидных систем, в денатурации, осаждении белков; при очень больших разведениях - в связывании и блокировании активных центров ферментов. Именно эти нарушения нормальной и согласованной работы ферментных систем представляют основной механизм действия токсических веществ. Сила денатурирующего действия металлов неоди­накова. Так, для белков крови преципитирующее действие убывает в ряду: Сu, Zn, Co, Мn.

Осуществление токсического действия происходит при контакте яда с биосубстратом - при первичной реакции. После растворения (и часто диссоциации) в жидких средах организма часть металлов (их катионов), циркулируя в крови, связывается с оболочками клеток крови или интимами капилляров, нарушая проницаемость последних. Катионы сочетаются также с белками, жирными кислотами, аминокислотами плазмы крови. Частично в этом связанном виде, частично свободные катионы металлов достигают поверхности всех тканей и клеток. К действию тяжелых металлов очень чувствительны химически активные группы, связанные с ее оболочкой. В результате проницаемость оболочки нарушается. Это считается доказанным на примере действия свинца, при отравлении которым эритроциты становятся проницаемыми для калия.

Нарушение проницаемости оболочки приводит к перераспределению металла, проникновению его в цитоплазму. Таким образом, возникает вторичный эффект. Некоторые авторы считают наиболее важным первичный эффект, так как нарушение в одном звене жизненных процессов последовательно вызывает ряд нарушений, расстраивающих функции всей клетки и даже ее гибель. При этом первая фаза - сорбция металла, связывание его и нарушение проницаемости оболочки - происходит быстрее, а проникновение в цитоплазму - медленнее.

После диссоциации соединений металлов их катионы соединяются с различными органическими молекулами или группами в лиганды, замещая в биосубстратах водород. Химические группы, с которыми чаще всего связываются металлы, - это гидроксилы, карбоксилы, фосфаты, азот, SH-группы. При реакции ионов металлов с сульфгидрильными группами образуются нерастворимые, слабо диссоциирующие меркаптиды. Образо­вание их является причиной осаждения белков металлами. В то же время "сродство" катионов металлов к SH-группам пропорционально нераство­римости соответствующих сульфидов (меркаптидов) металлов.

С SH-группами белков и ферментов связаны физиология нервной деятельности, клеточное дыхание, мышечное сокращение, проницаемость клеточной оболочки, в частности, митохондрий. Повреждение или инактивация SH-групп ведет поэтому к серьезным расстройствам.

Тяжелые металлы, склонные к образованию очень трудно растворимых гидроокислов фосфатов, альбуминатов или весьма стойких комплексов, плохо всасываются из желудочно-кишечного тракта или при любых других путях введения.

Поступившие в кровяное русло и циркулирующие в нем металлы транспортируются потом к органам и тканям. Ведущую роль при этом играют белки плазмы, обладающие выраженной способностью к неспецифическому связыванию с металлами, осуществляющие обмен между кровью и тканями, так как металлы связаны с белками обратимо. Таким образом металлы (частью в виде свободных ионов, частью в связанном состоянии)проникают в тканевые жидкости, а затем более или менее быстро проходят внутрь клеток. Благодаря способности к комплексообразованию металлы в тканях откладываются в виде комплексных соединении с белками, аминокислотами. Накапливаются они, как правило, во всех тканях, но неравномерно, в ряде случаев избирательно. Например, в почках - высокое содержание Hg, в эритроцитах - преимущественное накопление РЬ, шестивалентного Cr, As, Se. В ионизированном состоянии они больше депонируются в костной ткани.

В отличие от загрязняющих органических веществ, тяжелые металлы практически вечны, так как не разрушаются при действии природных факторов. Их удаление из водоема возможно лишь за счет улетучивания (ртуть) или захоронения в донных осадках.

Нефть и нефтепродукты.

Нефть и нефтепродукты присутствуют в воде в виде радужной пленки различной толщины, растворенной в толще воды с концентрацией до 150, а в некоторых рай­онах до 300—500 мг/л, эмульгированной и находящейся во взвешенном состоянии более или менее крупными ко­мочками. Нефтяная пленка и эмульгированные частицы в зависимости от пилы и направления ветра и течения воды могут перемещаться на большие расстояния от источника загрязнения и в конце концов либо выбрасы­ваться на берег, загрязняя береговую полосу, которая может служить источником вторичного загрязнения во­доема, либо оседать на дно. Таким образом, легкие фрак­ции в виде пленки или водного раствора отравляют организмы, обитающие в толще воды, а утяжеленные фракции, попадая на дно, уничтожают донные орга­низмы.

Нефть и нефтепродукты (бензин, керосин, соляровое масло, мазут и др.) состоят из многих углеводородов (от 40 до нескольких сотен), каждый из которых можно рассматривать как самостоятельный токсикант. В воде они быстро теряют свои первоначальные качества, превращаясь в комплекс углеводородов и других соединений (условно - "нефть"). С другой стороны, нефть и нефтепродукты находятся в водоеме не в виде отдельных углеводородов, а в виде комплексов, характерных для сырой нефти или продуктов ее перегонки. Поэтому с токсико-экологических позиции нефть и нефтепродукты можно рассматривать в качестве самостоятельного группового токсиканта.

Нефть представляет собой вязкую маслянистую жидкость, обычно имеющую темно-коричневый цвет и обладающую слабой флуоресценцией. Состоит преимущественно из насыщенных алифатических и гидро­ароматических углеводородов (от С₅ до С₇₀) и содержит 80 - 85% С, 10-14% Н, 0,01-7% S, 0,01% N и 0-7% О₂.

Основные компоненты нефти - углеводороды (до 98%) – подразделяются на четыре класса.

1. 
   Парафины (алканы) - до 90% от общего состава нефти - устойчивые насыщенные соединения C_nH_2n+2, молекулы которых выражены прямой или разветвленной (изоалканы) цепью атомов углерода. Парафины включают газы метан, этан, пропан и другие. Соединения с 5-17 атомами углерода являются жидкостями, а с большим числом атомов углерода - твердыми веществами. Легкие парафины обладают максимальной летучестью и растворимостью в воде.
   
2. 
   Циклопарафины (нафтены) - насыщенные циклические соединения
   C_nH_2n с 5-6 атомами углерода в кольце (30-60% от общего состава нефти).
   Два атома углерода в молекуле могут быть замещены алкильными группами –СН₂, –C₂H₅ и др. Кроме циклопентана и циклогексана в нефти встречаются бициклические и полициклические нафтены. Эти соединения очень устойчивы и плохо поддаются биоразложению.
   
3. 
   Ароматические углеводороды (20-40% от общего состава нефти) - ненасыщенные циклические соединения ряда бензола, содержащие в кольце
   на 6 атомов углерода меньше, чем соответствующие нафтены. Атомы
   углерода в этих соединениях также могут замещаться алкильными
   группами. В нефти присутствуют летучие соединения с молекулой в виде одинарного кольца (бензол, толуол, ксилол), затем бициклические (нафталин), трициклические (антрацен, фенантрен) и полициклические углеводороды.
   
4. 
   Олефины (алкены) - до 10% от общего состава нефти - ненасыщенные
   нециклические соединения с одним или двумя атомами водорода у каждого атома углерода в молекуле, имеющие прямую или разветвленную цепь.
   

В зависимости от месторождения нефти существенно различаются по составу углеводородов. Выделяют четыре группы: 1 - парафиновые, 2 - нафтеновые, 3 - смешанные, 4 - ароматические. Так, пенвилъванская и кувейтская нефти квалифицируются как парафинистые; бакинская и калифорнийская - преимущественно нафтеновые; остальные - промежу­точных типов. Сырая нефть может не содержать циклических соединений, но вырабатывать их в сточных водах.

В нефти присутствуют также серосодержащие соединения (до 7% S), жирные кислоты (до 5% кислорода), азотные соединения (до 1% азота) и некоторые металлоорганические производные (с ванадием, кобальтом и никелем).

Количественный анализ и идентификация нефтепродуктов в водной среде затруднены не только из-за их многокомпонентности и различия форм существования, но и вследствие природного фона углеводородов естественного и биогенного происхождения.

Нефть и нефтепродукты являются наиболее распространенными загрязняющими веществами в Мировом океане. К началу 80-х годов в океан ежегодно поступало около 6 млн. т. нефтяных углеводородов, что состав­ляло около 0,23% годовой мировой добычи нефти и значительно превы­шало потери нефти при потоплениях и повреждениях танкеров за всю вторую мировую войну. Среднее содержание нефти в пелагиали Мирового океана достигает 10-20 мкг/л. Заметно выше оно в континентальных водоемах.

Пути поступления нефтяных углеводородов многообразны. Основными из них являются следующие:

• 
  сбросы промывочных, балластных и льяльных вод с судов (23%), сбросы в портах и припортовых акваториях, включая потери при загрузке бункеров наливных судов (17%),
  
• 
  сброс промышленных отходов и сточных вод (10%),
  
• 
  ливневые стоки (5%),
  
• 
  катастрофы судов и буровых установок (6%),
  
• 
  бурение на шельфах (1%),
  
• 
  атмосферные выпадения (10%).
  

Наибольшие потери нефти связаны с ее транспортировкой из районов добычи. Аварийные ситуации, слив за борт танкерами промывочных и балластных вод - все это обусловливает присутствие постоянных полей загрязнений на трассах водных путей.

Большие массы нефти с суши поступают в моря по рекам, с бытовыми и ливневыми стоками. Объем загрязнения нефтью из этого источника превышает 2,0 млн. т. в год. Со стоками промышленности и нефтепере­рабатывающих заводов в море ежегодно попадает до 0,5 млн. т.

Судьба разлитой в водоеме нефти определяется суммой следующих процессов: испарение, эмульгирование, растворение, окисление, образо­вание нефтяных агрегатов, седиментация и биодеградация. В этой связи различают следующие формы ее существования: 1) пленочная, 2) раство­ренная, 3) эмульгированная, 4) твердая.

Первоначально образуются нефтяные слики - пятна, растекающиеся по водной поверхности (1 т нефти загрязняет до 12 км² акватории). Под влиянием ветра нефтяные пятна передвигаются, сливаются и могут занимать большие площади. В результате затрудняется газообмен между водой и атмосферой, нарушается дыхание гидробионтов, так как нефтяная пленка препятствует проникновению кислорода в толщу воды. Появление нефтяной пленки может изменить динамическое равновесие в газообмене системы водоем-атмосфера и повлиять на перенос как СО₂, так и О₂.

В процессе рафинирования нефти более легкие фракции испаряются (примерно около 1/3 массы), а водорастворимые (1/3 массы) выщела­чиваются за 1-3 недели. Все углеводороды обладают слабой раство­римостью в воде, уменьшающейся с увеличением числа атомов углерода в молекуле. В 1 л дистиллированной воды растворяется около 10 мг соединений с С₆, 1 мг - с C₈ и 0,01 мг соединений с С₁₂. Растворимые компоненты, содержание которых в сырой нефти не превышает 0,01%, являются наиболее токсичными для водных организмов. К ним же относятся и вещества типа бенз(а)пирена.

Тяжелые остатки, имеющие повышенную вязкость, погружаются на дно, образуя с водой стойкие эмульсии. Образуются два типа эмульсий: прямые - "нефть в воде" и обратные - "вода в нефти". Прямые эмульсии, составленные капельками нефти диаметром до 0,5 мкм, менее устойчивы и особенно характерны для нефтей, содержащих поверхностно-активные вещества. После удаления летучих и растворимых фракций остаточная нефть чаще образует вязкие обратные эмульсии, которые стабилизируются высокомолекулярными соединениями типа смол и асфальтенов и содержат 50-80 % воды ("шоколадный мусс"). Под влиянием абиотических процессов вязкость "мусса" повышается, и начинается его слипание в агрегаты - нефтяные комочки размерами от 1 мм до 10 см (чаще 1-20 мм). Агрегаты представляют собой смесь высокомолекулярных углеводородов, смол и асфальтенов. Потери нефти при формировании агрегатов составляют 5 -10%. Высоковязкие структурированные образования - "шоколадный мусс" и нефтяные комочки - могут длительное время сохраняться на поверхности моря, переноситься течениями, выбрасываться на берег и оседать на дно. Комочки становятся субстратом, на котором обильно поселяются бактерии, простейшие, другие организмы, образующие своеобразное перифитонное сообщество.

Вредное действие нефти и нефтепродуктов для гидробионтов вы­ражается в следующем:

1. 
   нефть и ее фракции покрывают тонким слоем вод­ную поверхность и задерживают диффузию газа между водой и атмосферой, что нарушает газовый режим и
   создает дефицит кислорода в водоеме;
   
2. 
   нефть и нефтепродукты образуют тоненькую пленку на жаберных лепестках и понижают газообмен в жаб­рах, что вызывает асфиксию рыб;
   

3. 
   в состав неочищенной нефти входят воднорастворимые фракции, токсически действующие на рыб;
   
4. 
   нефтепродукты в концентрации 0,1 мг/л придают мясу рыбы стойкий запах и привкус нефти, не устрани­мый ни при каких кулинарных обработках;
   
5. 
   нефтепродукты загрязняют не только поверхность воды, но и распространяются по всей ее толще, оседают вместе с илом на дно водоема и способны к вторичному
   загрязнению воды.
   

Пестициды.

Пестициды (лат. pestis - зараза, caedo - убиваю) составляют обширную группу искусственно созданных химических веществ, обладающих токсическими свойствами по отношению к тем или иным живым организмам - от бактерий и грибков до растений и вредных теплокровных животных, способных причинить урожаю непоправимый ущерб. На сегодняшний день они являются необходимым средством борьбы за сохранение продуктов питания человека.

В настоящее время в сельском хозяйстве нашей страны применяется свыше 146 ядохимикатов, относя­щихся к различным классам химических соединений: мышьяксодержащие препараты (арсенит натрия, па­рижская зелень и др.); хлорорганические (ДДТ, гекса­хлоран, алдрин, хлордан, полихлоркамфен, ДДД и др.); фосфорорганические (метилмеркаптофос, хлорофос, фосфамид, карбофос, тиофос, метафос, метилнитрофос, трихлорметафос-3 и др.); сероорганические (каптан, тетраметилтиурамдисульфит и др.); ртутноорганические (гранозан, меркузан и др.); производные карбаминовой кислоты; производные феноксиуксусной кислоты производные нитрофенола (ДНОК, нитрофенол); соли тяжелых металлов (барий хлори­стый, медь сернокислая и др.); алкалоиды (никотин сернокислый, анабазин сернокислый и др.) и прочие соединения. Большое распространение получили хлор- и фосфор-органические соединения. В настоящее время исполь­зуется более сотни органических соединений, и их число постоянно растет.

В настоящее время более 5 млн. т пестицидов ежегодно поступает на мировой рынок. Около 1,5 млн. т этих веществ уже вошло в состав наземных и морских экосистем. Промышленное производство пестицидов сопровождается появлением большого количества побочных продуктов, загрязняющих сточные воды.

Основными характеристиками пестицидов, обусловливающими эффек­тивность их применения и экологическую безопасность, являются избирательность токсического действия н активность по отношению к целевым организмам, а также способность сохранять эту активность, оставаясь какое-то время в среде. Указанные характеристики зависят от химической природы пестицидов и формы их применения. Во многом токсическая активность препарата зависит от особенностей организации самого организма, подвергаемого токсическому воздействию, и определяет условия его проникновения через клеточные мембраны, характер распределения в организме и окончательную судьбу. Многообразием объектов направленности пестицидов объясняется гетерогенность их химической природы и форм применения.

В зависимости от целевого назначения пестициды делятся на следующие группы: инсектициды - препараты для уничтожения насекомых, гербициды – для уничтожения сорняков и других нежелательных растений, фунгициды – токсичны по отношению к грибковым организмам и применяются для защиты растений от болезней, родентициды - эффективные против грызунов, моллюскоциды - используются против моллюсков, нематоциды - для ограничения численности нематод и др.

Около половины объема составляют инсектициды, более трети - герби­циды, 10-15%-фунгициды.

Благодаря персистентности и кумулятивным свойствам ряда пестицидов (ДДТ, ГХЦГ, гептахлор, алдрин, дилдрин и др.) они могут накапливаться в объектах внешней среды в значительных количествах. Так, хлориндан и ДДТ обнаруживаются в почве через 12—15 лет после однократного внесения. Период полураспада ДДТ в почве составляет 7 лет. Алдрин и дилдрин, примененные в дозе 11,2 кг/га, сохраняют свою токсичность 8 лет, гептахлор— 6 лет и при более низких дозах (2,5—6 кг/га)—4 года. Гексахлоран также довольно стоек и разрушается в почве 3—4 года. Тиофос обнаруживается в почве спустя шесть месяцев, токсафен — в те­чение года.

Молекулы синтезированных ядов под влиянием внешних усло­вий могут изменяться и образовывать метаболиты, в результате чего даже сравнительно малотоксичные яды могут превращаться в сильнотоксичные соединения. Например, хлорофос в щелочной среде превращается в высокотоксичный диметилдихлорвинилфосфат (ДДВФ). Алдрин превращается в дилдрин. Через несколько лет после обработки алдрином почва содержит его метаболит — дилдрин, причем в 6—12 раз больше, чем было внесено первона­чально алдрина. Кроме того, дилдрин медленнее разлагается, чем алдрин. Так же гептахлор превращается в эпоксид. Известны и метаболиты ДДТ.

Важнейшей составной частью внешней среды яв­ляются водоемы. В них используется вода, идущая на производственные и бытовые нужды населения. Продук­ция водоемов используется пищевой промышленностью во все возрастающих количествах. В этом плане следует рассмотреть и оценить возможные пути поступления пе­стицидов в водоемы. Основным источником загрязнения водоемов пестицидами является сток талых, дождевых и грунтовых вод с обработанных площадей. ДДТ и ГХЦГ обнаруживают в таких стоках в количестве 0,01 мг/л. Пестициды могут попадать в водоемы при сносе их воздушной волной во время обработки объектов, находящихся вблизи водо­емов, либо при внесении их в воду в качестве инсек­тицидов с целью уничтожения развития водных фаз кровососущих насекомых. В последние годы особенно усиленно используются способы воздействия на водную среду с целью избирательной элиминации определенных гидробионтов. Для этого применяют альгициды, герби­циды, ихтиоциды, моллюскоциды, бактерициды и др.

Попавшие в водоем пестициды в дальнейшем могут, включаться в трофические цепи и круговорот веществ.

В результате циркуляции пестицидов в водоеме они могут накапливаться в рыбе, иле, грунтах, зоофитопланктоне, водорослях и водных растениях. Из литературы известно, что хлорорганические пестициды кумулируются у рыб в основном в висцеральном жире и пилорических придатках; жабры и мышцы содержат меньше ядохимикатов. В дальнейшем по мере потребления жира, например во время миграции или зимовки, яд может попадать в более чувствительные органы и быть причиной отравления. Следует заметить, что токсическое действие хлорорганических пестицидов на рыб прояв­ляется независимо от температуры воды.

По относительной токсичности пестициды подразделяются на три группы:

Группа А. Включает пестициды, токсичные при концентра­циях от 5 мкг/л и ниже. 1/100 этого уровня уже представляет собой угрожающий фактор и потому рекомендуется, чтобы уровень кон­центрации этих пестицидов во внешней среде не возрастал свыше 50 наннограмм/л. Практически это означает недопустимость приме­нения этих пестицидов не только на водоемах, но и в зонах, откуда они непосредственно могут быть вынесены в водоемы питьевого и промыслового значения.

К группе А отнесены, в частности, хлорорганические инсекти­циды с такими показателями (TL_m при 48-часовом остром опыте): альдрин — 0,04, хлордан — 2,0, эндрин — 0,2, гептахлор — 0,2, линдан — 0,2, ДДТ — 0,6, дильдрин — 0,3, паратион — 1,0 мкг/л. Всего пронормировано по биологическим показателям до 70 приме­няемых в США инсектицидов.

Группа В. Пестициды этого типа (в концентрации 1 мг/л и ниже) обычно не обладают острой токсичностью для гидробионтов. Рекомендуемые допустимые концентрации должны быть на два порядка ниже этого показателя и при отсутствии острой токсичности допустимый уровень концентрации в воде пестицидов этой группы не должен превышать 10 мкг/л. Для каждого специфиче­ского ядохимиката данной группы предлагается устанавливать по­казатель острой токсичности, чтобы доказать, что он не более ток­сичен, чем родственные соединения следующих классов: арсениты, карбаматы, производные 2,4-Д, производные 2,4-5-Т, производные фталевой кислоты, производные симм-триазина, производные мочевины.

Группа С. Прочие пестициды с низкой острой токсичностью, величина которой определена примерно для 100 промышленно про­изводимых в США пестицидов. Эти ядохимикаты рассматриваются как допустимые к применению в пределах концентраций, обычно обнаруживаемых в воде.

Химические соединения, применяемые в качестве пестицидов, относятся к следующим классам: хлорпроизводные углеводороды, фосфорорганические соединения, карбаматы, хлорфенольные кислоты.

Наиболее токсичны для водной фауны хлорорганические соединения, особенно эндрин, дилдрин, алдрин, ДДТ, гептахлор, хлордан, метоксихлор, линдан, ГХЦГ.

Хлорорганические инсектициды получают путем хлорирования арома­тических или гетероциклических жидких углеводородов. К ним относятся ДДТ (дихлордифинилтрихлорэтан) и его производные, в молекулах которых устойчивость алифатических и ароматических групп в совместном присутствии возрастает, всевозможные хлорированные производные циклодиена (элдрин, дилдрин, гептахлор и др.), а также многочисленные изомеры гексахлорциклогексана, из которых наиболее опасен линдан.

Эти вещества имеют период полураспада до нескольких десятков лет и очень устойчивы к биодеградации. Механизм токсического действия хлорпроизводных пестицидов на организм неясен. Известно лишь, что они растворяются в жировой оболочке, окружающей нервные волокна, и влияют на перенос ионов в волокна и из них, что приводит к гибели организмов.

В водной среде часто встречаются полихлорбифенилы (ПХБ) - произ­водные ДДТ без алифатической части, насчитывающие 210 теоретических гомологов и изомеров. За последние 40 лет использовано более 1,2 млн. т ПХБ в производстве пластмасс, красителей, трансформаторов, конденсато­ров и т.д. Полихлорбифенилы попадают в окружающую среду в результате сбросов промышленных сточных вод и сжигания твердых отходов на свалках. Последний источник поставляет ПХБ в атмосферу, откуда они с атмосферными осадками выпадают во всех районах земного шара. Водоемы являются окончательными хранилищами стойких пестицидов.

Фосфорорганические пестициды - это сложные эфиры различных спиртов ортофосфорной кислоты или одной из ее производных, тиофосфорной. В эту группу входят современные инсектициды с характерной избирательностью действия по отношению к насекомым. Большинство органофосфатов подвержено довольно быстрому (в течение месяца) биохимическому распаду в почве и воде. Синтезировано более 50 тысяч активных веществ, из которых особую известность получили паратион, малатион, фозалон, дурсбан.

Фосфорорганические пестициды отличаются повышенной токсич­ностью, что выражается в парализующем действии пестицидов на фермент ацетилхолинэстеразу. Результат действия - накопление в организме ацетилхолина и возникновение посторонних нервных импульсов, судорог, конвульсий, паралича и смерти.

Фосфорорганические соединения обладают малой хи­мической стойкостью. Скорость гидролиза эфиров фос­форных кислот зависит как от рН среды, так и от тем­пературы. При повышении температуры на 10° скорость разложения фосфорорганических соединений в воде воз­растает в 3—4 раза. Для большинства соединений скорость гидролиза растет и с увеличением рН. Как пра­вило, при температуре почвы и воды 25—35° разложе­ние ФОС практически может закончиться через не­сколько суток. Большинство фосфорорганических соединений разрушается при варке пищи, и при этом не остается ядовитых остатков, которые могли бы пред­ставлять опасность для человека.

Большинство изученных фосфорорганических соеди­нений не обладает выраженной способностью к куму­ляции. Однако необходимо подчеркнуть, что при длительном воздействии их может происходить накапли­вание эффекта и развитие интоксикации (функциональ­ная кумуляция).

Ведущим звеном в механизме токсического действия фосфорорганических пестицидов является угнетение ак­тивности холинэстеразы крови и тканей. На этом осно­ваны биохимические методы обнаружения фосфорорга­нических соединений (в воде и биологическом объекте — рыба). По угнетению актив­ности холинэстеразы можно судить о степени отравле­ния ФОС. При угнетении холинэстеразы на 20—30% — легкая степень отравления, на 50—60%—средняя сте­пень отравления и при угнетении холинэстеразы на 80% и более — тяжелая степень отравления. Угнетение актив­ности холинэстеразы связано с фосфорилированием ее анионного и эстеразного центра, что лишает фермент реакционной способности. В результате накапливается ацетилхолин, что приводит сначала к возбуждению, а затем вызывает полный блок холинэргических си­стем.

Карбаматы - это, как правило, сложные эфиры n-метакарбаминовой кислоты. Большинство из них также обладает избирательностью действия.

Хлорфенольные кислоты являются производными простых органи­ческих кислот - уксусной, масляной, пропионовой. Их эффект заключается в том, что они по своей активности сходны с гормонами роста растений. В результате ненормально быстрого роста происходит истощение запасов энергии растения.

Для борьбы с насекомыми, клещами, червями-паразитами, грызунами, моллюсками используются главным образом хлорорганические, фосфорорганические соединения, карбаматы, диеновые производные.

В качестве фунгицидов ранее использовались соли меди и некоторые минеральные соединения серы. Затем широкое употребление нашли ртутьорганические вещества типа хлорированной метилртути, которая из-за своей крайней токсичности для животных была заменена метоксиэтилами ртути и ацетатами фенилртути. Кроме указанных в качестве фунгицидных и бактерицидных средств используются тио- и дитиокарбаматы, олово-органические соединения, полихлорнитробензолы.

В группу гербицидов входят производные феноксиуксусной кислоты, обладающие сильным физиологическим действием. Триазины (симазин) и замещенные мочевины (монурон, диурон, пихлорам) составляют еще одну группу гербицидов, довольно хорошо растворимых в воде и устойчивых в почвах. Наиболее сильным из всех гербицидов является пихлорам.

Формы применения пестицидов варьируют в зависимости от их свойств и предназначения и включают: дусты, гранулированные препараты, смачи­вающиеся порошки, аэрозоли, растворы в воде и органических раствори­телях, концентраты эмульсий, дымовые шашки, капсулы в желатине.

Попадание пестицидов в водоем может быть как прямым, так и косвенным. Прямой путь - внесение пестицидов, например, моллюскоцидов, противообрастающих средств и пр., непосредственно в воду для уничтожения "вредных" гидробионтов, живущих там. При этом вносимые количества тщательно контролируются. Сельскохозяйственные и
городские дренажные системы - косвенный путь попадания пестицидов в водную среду. Пестициды выносятся с полей ливневыми водами. Кроме того, они вымываются из почвы, поступают из воздуха.

Содержание стойких пестицидов (особенно ДДТ) в водной среде составляет для пресных вод 10-7%; 10-9% - для океанических вод. Однако наличие даже таких малых количеств весьма опасно, так как они способны накапливаться во многих растениях и животных. Хлорпроизводные углеводородов относительно плохо растворимы в воде, но достаточно растворимы в жирах и маслах, которые обнаружены во всех живых организмах.

Основная опасность стойких пестицидов связана с процессами накоп­ления. Этот процесс, называемый биологическим усилением, может привести к разрушительным результатам. Например, планктон и мальки рыб могут селективно поглощать ДДТ и другие хлорпроизводные углево­дородов. Они в свою очередь служат пищей для более крупных организмов. Когда этот процесс повторится на нескольких уровнях в цепочке питания, в организмах, находящихся в ее конце, может оказаться высокая кон­центрация ДЦТ и других пестицидов.

Результатом биологического усиления действия стойких пестицидов явилось снижение воспроизводства некоторых хищных птиц (скопа, орел, коричневый пеликан, бермудский буревестник). Поскольку между погло­щаемой пищей и количеством пестицидов в организме существует корреля­ция, обнаружено, что в организме хищных птиц содержится много пестицидов. Это привело к торможению деятельности жизненно важных ферментов, контролирующих обмен кальция в организме. В итоге скорлупа яиц оказалась тонкой и слабой. Такие яйца легко разбиваются, что приводит к уменьшению скорости воспроизводства птиц. Доказано, что в результате накопления пестицидов в организме большинство гидробионтов погибает. Причина гибели - снижение сопротивляемости к болезням, уменьшение толщины жаберных мембран, патологические изменения в крови, учащенное дыхание. Снижается также (вплоть до полного прекра­щения) способность к воспроизводству потомства, что приводит к вымиранию целых популяций в ряду поколений.

Характер действия пестицидов на различные гидробионты различен. Они нарушают обмен веществ, ингибируют синтез белка, угнетают фото­синтез и дыхание, отравляют нервную систему. Токсичность хлор- и фосфорорганических соединений во многих случаях превосходит токсичность наиболее ядовитых соединений неорганической природы. Следует также отметить, что гидробионты, в первую очередь рыбы, менее устойчивы к пе­стицидам, чем млекопитающие. Устойчивость рыб к не­которым инсектицидам падает с возрастом.

Различные химические вещества.

Синтетические поверхностно-активные вещества.

Синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ) - большая группа химических соединений, понижающая поверхностное натяжение на границе раздела фаз. Их нередко называют детергентами (от лат. detergere -очищать).

Молекулы всех СПАВ имеют дифильное строение и состоят из гидрофильной и гидрофобной частей. Гидрофильной частью служат карбоксильная (СОО-), сульфатная (ОSО₃-) и сульфонатная (SО₃-) группы, а также скопления остатков с группами –СH₂-СН₂-О-СH₂-СН₂- или группы, содержащие азот и фосфор. Гидрофобная часть состоит обычно из прямой, включающей 10-18 атомов углерода, или разветвленной парафиновой цепи, из бензольного или нафталинового кольца с алкильными радикалами.

Основные физико-химические и технологические свойства СПАВ опре­деляются так называемым гидрофильно-липофильным балансом (ГЛБ) их молекул. ГЛБ зависит от химического строения и соотношения молеку­лярных масс гидрофильных и гидрофобных групп. По эмпирической шкале Гриффита числа, характеризующие ГЛБ, увеличиваются с возрастанием влияния лиофильных групп на свойства СПАВ:

3, 5-6 - эмульгаторы 2-го рода, стабилизаторы эмульсий вода-масло,

7 - 8- смачиватели,

8-18 - эмульгаторы 1-го рода, стабилизаторы эмульсий масло-вода,

13 -15 - моющие агенты (детергенты),

15 - 18 - солюбилизаторы, способствующие образованию коллоидных растворов.

В зависимости от природы и структуры гидрофильной части молекулы СПАВ делятся на ионные (ионогенные) и неионные (неионогенные). Первые диссоциируют в растворе на ионы, одни из которых поверхностно-активны, другие (противоионы) - нет. В зависимости от знака заряда поверхностно-активного иона СПАВ делят на анионные, катионные и амфотерные (амфолитные). Молекулы неионных СПАВ не диссоциируют в растворе и сохраняют электрическую нейтральность. Их растворимость обусловлена функциональными группами, имеющими сильное сродство к воде, и образованием водородной связи между молекулами воды и атомами кислорода, входящими в полиэтиленгликолевый радикал СПАВ.

Основную долю в общем объеме производства составляют анионные вещества: соли карбоновых кислот (жирных, смоляных и др.), алкилсульфаты, алкилсульфонаты и др. Важную роль в ряде областей новой техники играют фторированные СПАВ, например, фторалкилсульфонаты. Второе место по значению и объему производства занимают неионные СПАВ - полиоксиэтиленовые эфиры алифатических спиртов и кислот, алкилфенолов, аминов и других соединений с реакционноспособными атомами водорода. Значительно меньшая, но постоянно возрастающая доля в производстве приходится на катионные (главным образом, производные алкиламинов) и амфотерные СПАВ.

Детергенты широко используются в различных отраслях народного хозяйства. Мировое производство в 1982 г. превышало 3 млн. т в год.

Применение СПАВ в технике оправдано тем, что даже в небольших количествах, образуя на поверхности твердых тел и жидкостей мономо­лекулярный слой, они могут резко изменить условия и технологический процесс, повышая качество различных материалов: тканей, синтетических волокон, резин, пластика, бетона и др.

Основными потребителями СПАВ является текстильная промышлен­ность, много их идет на бытовые нужды. В производстве стройматериалов они используются как связующий материал, замедлитель при производстве алебастра. В медицине смачивающая способность обусловила применение их в косметических композициях, эмульгирующие и солюбилизирующие способности - в фармацевтической промышленности для приготовления водных экстрактов, эмульсий, оснований для мазей. Широко применяются в кожевенной, меховой и бумажной промышленности в качестве компо­нентов моющих средств, для обеззараживания. В сельском хозяйстве СПАВ нашли применение в качестве стимуляторов роста животных и растений, инсектицидных, гербицидных и фунгицидных опрыскиваний, а также для улучшения физических свойств удобрений. В пищевой промышленности используются для замедления черствения хлебо-булочных изделий, для улучшения физических свойств кондитерских изделий и молочных продуктов. В нефтяной промышленности употребляются при бурении скважин, диэмульгировании сырой нефти, при операциях по ее очистке и транспортировке.

Основными источниками загрязнения водоемов СПАВ являются про­мышленные предприятия, применяющие их (в первую очередь текстильные и кожевенные), а также предприятия, производящие детергенты для бытовых нужд, и прачечные. Кроме того, водоемы могут загрязняться водами поверхностного стока с полей, обработанных пестицидами, содер­жащими СПАВ в качестве эмульгаторов и смачивателей. Однако основной причиной загрязнения водоемов этими веществами считают бытовое использование детергентов и поступление их с бытовыми сточными водами.

Токсичность СПАВ для человека и теплокровных животных относительно низка, для низших животных и растений - несколько выше. Так, концентрации катионных, анионных и неионных детергентов 0,5-0,25 мг/л вызывают гибель бокоплавов и многих рыб, меньшие концентрации этих веществ задерживают рост и развитие гидробионтов, ухудшают усвоение пищи, ингибируют функции хеморецепторов. У водорослей сублетальные концентрации СПАВ нарушают подвижность половых клеток и спорообразование.

Основное влияние СПАВ оказывают на среду обитания гидробионтов; незначительно изменяют прозрачность и окраску растворов. Большое значение имеет их способность придавать воде запахи и привкусы, часто лимитирующие их распространение в водоемах. Весьма важным является также способность СПАВ к пенообразованию. Пена препятствует аэрации водоемов, ухудшая процессы их самоочищения, в ней концентрируются органические загрязнения и микрофлора (в том числе патогенные микроорганизмы).

Фенолы.

Фенолы - ароматические соединения, содержащие в молекуле одну или несколько гидроксильных групп, связанных с атомами углерода ядра. По числу ОН-групп (одну, две или три) различают соответственно одно-, двух- и трехатомные фенолы. Это бесцветные кристаллические вещества или высококипящие жидкости с плотностью, близкой к 1, летучие с парами воды, с характерным сильным запахом. Низшие члены ряда хорошо растворяются в воде, спирте, эфире и бензоле. Многоатомные фенолы растворяются в воде, спирте.

Фенолы отличаются от спиртов значительно более сильными кислот­ными свойствами, которые усиливаются при введении электроотри­цательных заместителей, например, нитрогрупп. В водных растворах едких щелочей образуют соли - феноляты. Последние сильно гидролизуются водой и разлагаются кислотами, выделяя свободные фенолы. На воздухе фенолы постепенно окисляются. Чрезвычайно склонны к реакциям замещения водорода бензольного кольца галогенами, сульфо- и нитрогруппами, вступают в реакции азосочетания. Хорошо вступают в реакции конденсации (особенно многоатомные фенолы).

Различные фенольные соединения широко распространены в природе. Как активные метаболиты они играют большую роль в регуляции биосинтетических процессов, а как природные соединения включены в естественный круговорот органических веществ. Синтезированные микро­организмами, грибами и растениями, они изменяются в животном организме. Цикл замыкают микроорганизмы и грибы, разрывающие бензольное кольцо и в конечном итоге окисляющие фенолы до углекислоты и воды.

Развитие промышленности, сопровождающееся увеличением объемов промышленных стоков, внесло в естественный круговорот фенольных соединений существенные изменения. Наряду с фенолами, поступающими в водоемы с отмирающими организмами, туда же (во все увеличивающихся количествах) стали поступать фенолы антропогенного происхождения. Фенольные производные содержатся в водах химической, нефтяной, газовой, коксобензольной, фармацевтической, текстильной, деревообраба­тывающей, кожевенной, лакокрасочной промышленностей.

В токсикологическом отношении из гидроксильных наиболее важны: фенол (С₆H₅OH), три изомера крезола (СН₃C₆H₄OH), шесть изомеров ксиленола ((СН₃)2C₆H₃OH) и пснтохлорфенол (С₆C₁₅(OH)₂). Из двугидроксильных: пирокатехин (O-C₆H₄(OH)₂), резорцин (m-C₆H₃(OH)₃) и гидрохинон (p-C₆H₄(OH)₂). Из трехгидроксильных: пирогаллол (1,2,3-C₆H₃(OH)₃) и флороглюцин (1,3,5-С₆H₃(OH)₃). Наиболее изучено ядовитое действие самого фенола. Токсичность крезолов примерно равна или несколько выше токсичности фенола. Смертельные концентрации крезола, фенола для гидробионтов-10-25 мг/л.

Одноатомные фенолы - сильные нервные яды, вызывающие общее отравление организма также и через кожу, на которую действуют прижигающе. Высшие члены ряда (например, тимол) в производственных условиях малоопасны. Многоатомные фенолы могут быть причиной кожных заболеваний, при длительном поступлении в организм способны угнетать ферменты, в первую очередь окислительного процесса, иногда действуют как разобщители дыхания и фосфорилирования. Токсичность многоатомных алкил- и арилфенолов зависит от количества, строения и положения заместителей, константы диссоциации, .растворимости в воде и жирах. Продукты окисления фенолов менее токсичны.

Проводились исследования токсичности фенола, в молекулу которого вводились разные группы (сера, метильная, нитро-). Замещение кислорода серой в молекуле фенола приводило к заметному увеличению токсичности полученного соединения, а такое же замещение в молекуле крезола вызывало четырехкратное увеличение токсичности для рыб. Введение в молекулу фенола нитрогруппы в ортоположение приводит к заметному понижению токсичности, в метаположении - практически не оказывает воздействия, а в пара- примерно в четыре раза увеличивается токсичность ннтросоединения. С увеличением количества нитрогрупп в молекуле фенола происходит ослабление токсических свойств. Введение метальной и этильной групп приводит к усилению токсичности. Исследование галогенированных фенолов показало, что наиболее токсичными являются иодофенолы, промежуточные - бромфенолы, менее токсичные хлорфенолы.

Полихлорированные бифенилы.

Полихлорированные бифенилы широко использовались до недавнего времени в качестве диэлектриков, тор­мозных жидкостей, пластификаторов и др. В США, где их производ­ство било особенно интенсивным, они известны под фирменным назва­нием Ароклоров. Загрязнения возможны при утечках в процессе их производства и применения. Отличительной чертой этих соединений является их необычайно высокая устойчи­вость в окружающей среде. Хотя производ­ство этих веществ прекращается, уже поступившие количества ПХБ еще долго будут сохраняться и перемещаться в объектах окружающей среды.

Заключение.

Все рассмотренные вещества являются опасными экотоксикантами. Следовательно нужна серьезная защита от этих веществ. Должен быть разработан комплекс мероприятий по борьбе с загрязнениями. Например, в борьбе с нефтяными загрязнениями выделяют 2 направления:

1. 
   предупреждение сброса нефти,
   

В 1954 г. на Международной конференции по предотвращению загрязнения морей нефтью и нефтепродуктами было принято полное запрещение слива нефти и нефтепродуктов.

2. 
   ликвидация имеющегося нефтяного загрязнения.
   

Были разработаны различные методы ликвидации загрязнения:

1. 
   Эмульгирование с использованием поверхностно-активных веществ (ПАВ)- коррекситов. Загрязненные участки акватории посыпаются ПАВ, что приводит к значительному ускорению разрушения токсиканта. При этом возрастает токсичность вод в районе обработки коррекситами за счет повышенной токсичности как самих ПАВ, так и эмульгированной ими нефти. Это заметно снижает достоинства способа.
   
2. 
   Затопление песком. На обработанных таким образом участках
   разрушаются фракция поверхностной пленки и нерастворимая фракция
   толщи воды. В то же время существенно возрастает количество токсиканта
   на дне. Загрязненные участки на несколько лет выходят из строя и служат
   источником вторичных загрязнений.
   
3. 
   Использование сорбентов. В качестве сорбентов используются
   поролон, специально обработанные опилки и другие пористые химически
   нейтральные материалы. Пропитанные нефтью, они собираются, отделяются от нефти и могут быть использованы повторно.
   
4. 
   Микробиологическая деструкция. Разложение нефти и нефтепродуктов в водной среде происходит настолько эффективно, что был предложен
   способ очистки водоемов и емкостей от алифатических, ароматических и
   гетероциклических соединений с помощью нетоксичных штаммов рода
   Candida.
   

Таким образом мы видим, что комплекс защитных мер должен быть разработан с учетом всех возможных аспектов: технических, экологических, экономических, юридических и др., а также с применением всех научных достижений.

Список использованной литературы:

1. 
   Брагинский Л.П. Пестициды и жизнь водоемов.
   
2. 
   Исидоров В.А. Введение в курс химической экотоксикологии. – СПб.: Издательство Санкт-Петербургского Университета, 1997 г. – 88 с.
   
3. 
   Львова Т.К. Санитарная гидробиология с основами водной токсикологии: Учебное пособие. – Калининград, 1996 г. – 70 с.
   
4. 
   Метелев В.В. и др. Водная токсикология. – М.: Колос, 1971 г. – 236 с.
   
5. 
   Нельсон-Смит. А. Нефть и экология моря. – 1977 г.
   
6. 
   Поведение ртути и других тяжелых металлов в экосистемах: Сб. статей – 1989 г.
   
7. 
   Проблемы водной токсикологии: Сб. статей под ред. Веселова Е.А. – 1989 г.
   
8. 
   Рухляда Н.Н. Физико-химические свойства органических токсикантов и их поведение в окружающей среде. – Обнинск: ИАТЭ, 1998 г. –78 с.
   
9. 
   Теоретические проблемы водной токсикологии. Норма и патология: Сб. статей под ред. Строганова Н.С. – 1983 г.
   
10. 
    Филенко О.Ф. Водная токсикология. – М.: Издательство Московского Университета, 1988 г. – 154 с.
    

---