Сера, фосфор, азот

Диоксины

В большую группу диоксинов и диоксиноподобных соединений входят как сами полихлорированные дибензордиоксины (ПХДД) и дибензофураны (ПХДФ), которые по химической структуре являются трициклическими аро­матическими соединениями, так и полихлорированные бифенилы (ПХБ), поливинилхлорид (ПВХ) и ряд других веществ, содержащих атомы хлора. Ди­оксины не производятся промышленно, но они возникают при производстве других химических веществ в виде примесей, например: при синтезе гекса-хлорфенола, хлорированных фенолов, гербицидов на основе гексахлорбензола и хлордифениловых эфиров.

Поступлению диоксинов в окружающую среду способствуют нарушения правил захоронения промышленных отходов, что вызывает сильное загрязнение почв. Обладая чрезвычайно высокой устойчивостью к химическому и биологическому разложению, они способны сохраняться в окружающей среде (в воздухе, почве, донных отложениях)в течение десятков лет и переносится по пищевым цепям., накапливаясь в продуктах раститель­ного и животного происхождения, молоке (в том числе и грудном) и т. д.

К другим источникам диоксинов относятся, термическое разложение технических продуктов, сжигание осадков сточных вод, муниципальных, медицинских и опасных отходов (например, ПХБ и изделий из ПВХ); металлургическая и металлообрабатывающая промышленность; выхлопные газы автомобилей; целлюлозно-бумажная промышленность; пожары лесов, особенно обработанных хлорфенольными пестицидами; хлорирование питьевой воды и др. Пик выброса диоксинов пришелся на 60-70-е гг. XX в., в результате рас­ширения производства отбеленной бумаги, а также веществ, в технологии синтеза которых использовался хлор.

Диоксины, являясь супертоксикантами - универсальными клеточными ядами, поражают все живое. У человека описано довольно много признаков и симптомов различных заболеваний, которые можно свести к сле­дующим: кожные проявления — хлоракне (тяжелая форма угрей, уродующих кожу лица, практически не поддается лечению), гиперпигментация; наруше­ния работы различных физиологических систем - расстройство пищеварения (рвота, тошнота, непереносимость алкоголя и жирной пищи), патологии сер­дечно-сосудистой и выделительной системы, поджелудочной железы; невро­логические эффекты — головные боли, невропатия, потеря слуха, обоняния, вкусовых ощущений, нарушение зрения; психики - нарушение сна, депрес­сия, немотивированные приступы агрессии.

Значительные количества фосфор­ных соединений входят в состав моющих средств и с их остатками попадают в сточные воды. Стиральные порошки содержат 10-12% пирофосфата калия или от 4-5 до 40-50% триполифосфата натрия и некоторые другие фосфорсо­держащие компоненты. Фосфор также входит в состав инсектицидов, напри­мер, хлорофоса. Вместе с промышленными и бытовыми сточными водами со­единения фосфора могут поступать в почвы и почвенно-грунтовые воды.

В биосфере азот присутствует в газообразной форме, в виде соединений азотной и азотистой кислот, солей аммония, разнообразных органических со­единений. Техногенные выбросы азота в воздушную среду в основном вклю­чают оксид азота и его диоксид. Оксиды азота активно участвуют в фотохи­мических реакциях, продуцируя озон и азотную кислоту. В настоящее время большую проблему представляет нарушение толщины озонового слоя, на уменьшение которого могут оказывать влияние неполные оксиды азота, всту­пающие в реакцию окисления от N₂0 до N0₂ с использованием кислорода озонового слоя. Разрушение озонового экрана связывают с оксидом азота, ко­торый служит источником образования других оксидов, катализирующих фо­тохимическую реакцию разложения молекул озона. В природных водах уровень концентрации нитратов повышен в 2-4 и более раз, повышена концентрация аммонийного и нитратного азота до токсичных уровней, что может вызвать метгемоглобинемии - специфические заболевания у людей и живот­ных.

Как правило, максимальное содержание нитратов обнаруживают в продукции, выращенной на приусадебных участках и арендуемых полях и огородах, где внесение удобрений не контролируется. При взаимодействии нитритов и аминов в живых организмах образуются нитрозамины, являющиеся канцерогенами и способные вызывать нарушения хромосомного аппарата и наследственные патологии.

Фосфор и азот влияют на водные экосистемы. Эвтрофирование, или не­нормальное повышение биологической продуктивности водных объектов и почвы, происходит в результате накопления избытка биогенных элементов (веществ). В большинстве водных экосистем лимитирующим биогенным эле­ментом является фосфор, в меньшей степени азот; в такой экосистеме наблю­дается низкая продуктивность и, как следствие - чистая прозрачная вода, обо­гащенная кислородом. На дне появляется осадок, растительность начинает вторгаться в экосистему с берегов, экосистема «стареет» и «умирает»: водоем мелеет и зарастает. Признаком «болезни» является развитие сине-зеленых во­дорослей или других фотосинтезирующих водорослей, вызывающих «цвете­ние» воды. Вода в пресноводных водоемах становится непригодной не только для питья, но и для промышленных нужд. Вследствие эвтрофирования неко­торые наземные экосистемы также перерождаются: из них исчезают виды растений, характерные для конкретных условий местопроизрастания. Диоксид серы составляет 95% всех техногенных выбросов серосодержащих веществ в атмосферу. Сернистый газ, окисляясь и взаимодействуя с водой, выпадает в виде кислых дождей. Осадки подкисляют почвы. Из почвенного поглощающего комплекса водород вытесняет обменные основания. Увели­чивается фитотоксичность почв за счет увеличения подвижного алюминия. Сера закрепляется в почве в форме алунита. Часть серы сорбируется фульво-кислотами. Значительно повышается растворимость всех гумусовых веществ, происходит их вымывание из минеральных горизонтов. Резко изменяется со­став и функции микробиоты: уменьшается масса бактерий, увеличивается масса грибов, среди них появляются фитопатогенные виды; снижается ско­рость денитрификации и азотфиксации, снижается численность и активность почвенной фауны. Блокируется цикл азота на стадии аммиака. Подавляется разложение органических остатков. Почвы трансформируют­ся в грубогумусные.

В итоге этих изменений плодородие почвы сначала несколько повышается за счет покрытия дефицита серы и азота, а затем значительно и устойчиво снижается. В сельском хозяйстве плодородие почв можно восстановить известкованием почвы и соответствующей агротехникой с внесением удобрений. В лесном хозяйстве воздушное загрязнение в сочетании с ухудшением почвенных условий приводит не только к падению прироста древесины, но и к усыханию древостоев и дигрессий лесных биогеоценозов.