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BASI DELLA VITA SICURA
Il problema dell'inquinamento degli oceani. Nozioni di base della vita sicura
Elenco / Nozioni di base sulla vita sicura Petrolio e prodotti petroliferi. L'olio è un liquido oleoso viscoso di colore marrone scuro e con bassa fluorescenza. Il petrolio è costituito principalmente da idrocarburi saturi alifatici e idroaromatici. I componenti principali del petrolio - idrocarburi (fino al 98%) - sono suddivisi in 4 classi: Le paraffine (fino al 90% della composizione totale) sono sostanze stabili, le cui molecole sono espresse da una catena lineare e ramificata di atomi di carbonio. Le paraffine leggere hanno la massima volatilità e solubilità in acqua. Le cicloparaffine (30-60% della composizione totale) sono composti ciclici saturi con 5-6 atomi di carbonio nell'anello. Oltre al ciclopentano e al cicloesano, nell'olio si trovano composti biciclici e policiclici di questo gruppo. Sono molto stabili e non biodegradabili. Gli idrocarburi aromatici (20-40% della composizione totale) sono composti ciclici insaturi della serie benzenica, contenenti 6 atomi di carbonio nell'anello in meno rispetto alle cicloparaffine. L'olio contiene composti volatili con una molecola a forma di anello singolo (benzene, toluene, xilene), quindi biciclico (naftalene), policiclico (pirene). Le olefine (fino al 10% della composizione totale) sono composti non ciclici insaturi con uno o due atomi di idrogeno per ogni atomo di carbonio in una molecola a catena lineare o ramificata. Il petrolio ei prodotti petroliferi sono gli inquinanti più comuni negli oceani. All'inizio degli anni '80. circa 6 milioni di tonnellate di petrolio entravano ogni anno nell'oceano, pari allo 0,23% della produzione mondiale. Le maggiori perdite di petrolio sono associate al suo trasporto dalle aree di produzione. Emergenze, scarichi in mare di acque di lavaggio e di zavorra da parte di autocisterne, tutto ciò provoca la presenza di campi di inquinamento permanenti lungo le rotte marittime. Nel 1962-1979 a seguito di incidenti, circa 2 milioni di tonnellate di petrolio sono entrate nell'ambiente marino. Negli ultimi 40 anni, dal 1964, sono stati perforati circa 2000 pozzi nell'Oceano Mondiale, di cui 1350 sono stati attrezzati nel solo Mare del Nord: 0,1 milioni di tonnellate di petrolio vengono perse ogni anno a causa di perdite minori. Grandi masse di petrolio entrano nei mari lungo i fiumi, con scarichi domestici e tempestosi. Il volume di inquinamento da questa fonte è di 2 milioni di tonnellate/anno. Ogni anno, 0,5 milioni di tonnellate di petrolio vengono perse con gli effluenti industriali. Quando entra nell'ambiente marino, il petrolio si diffonde dapprima sotto forma di pellicola, formando strati di vari spessori. Il colore del film può determinarne lo spessore, e questo valore permette di determinare la quantità di olio nell'acqua (Tabella 1). Il film d'olio modifica la composizione dello spettro e l'intensità della penetrazione della luce nell'acqua. L'assorbimento della luce da parte di film sottili di petrolio greggio è dell'1-10% (280 nm), del 60-70% (400 nm). Un film con uno spessore di 30-40 micron assorbe completamente la radiazione infrarossa. Se miscelato con acqua, l'olio forma un'emulsione di due tipi: diretta ("olio in acqua") e inversa ("acqua in olio"). Le emulsioni dirette, composte da gocce d'olio fino a 0,5 µm di diametro, sono meno stabili e sono caratteristiche degli oli contenenti tensioattivi. Quando le frazioni volatili vengono rimosse, l'olio forma emulsioni viscose inverse, che possono rimanere in superficie, essere trasportate dalla corrente, essere portate a riva e depositarsi sul fondo. Tabella 1. Determinazione della quantità di olio nell'acqua di mare in base allo spessore del film
pesticidi. Questo è un gruppo di sostanze create artificialmente utilizzate per controllare i parassiti e le malattie delle piante. I pesticidi sono suddivisi nei seguenti gruppi:
È stato stabilito che i pesticidi, distruggendo i parassiti, danneggiano molti organismi benefici e minano la salute delle biocenosi. In agricoltura esiste da tempo un problema di transizione dai metodi chimici (inquinanti) a quelli biologici (rispettosi dell'ambiente) di controllo dei parassiti. Attualmente, più di 5 milioni di tonnellate di pesticidi entrano nel mercato mondiale. Circa 1,5 milioni di tonnellate di queste sostanze sono già entrate negli ecosistemi terrestri e marini attraverso la cenere e l'acqua. La produzione industriale di pesticidi è accompagnata dalla comparsa di un gran numero di sottoprodotti che inquinano le acque reflue. Nell'ambiente acquatico, i rappresentanti di insetticidi, fungicidi ed erbicidi sono più comuni di altri. Gli insetticidi sintetizzati sono divisi in tre gruppi principali: organoclorurati, organofosforici e carbonati. Gli insetticidi organoclorurati si ottengono per clorurazione di idrocarburi liquidi aromatici ed eterociclici. Questi includono il DDT ei suoi derivati, nelle cui molecole aumenta la stabilità dei gruppi alifatici e aromatici in presenza congiunta, nonché tutti i tipi di derivati \uXNUMXb\uXNUMXbclorurati del clorodiene (eldrin). Queste sostanze hanno un tempo di dimezzamento fino a diversi decenni e sono molto resistenti alla biodegradazione. Nell'ambiente acquatico si trovano spesso bifenili policlorurati - derivati del DDT senza una parte alifatica, che conta 210 omologhi e isomeri. Negli ultimi 40 anni sono stati utilizzati più di 1,2 milioni di tonnellate di bifenili policlorurati nella produzione di plastiche, coloranti, trasformatori, condensatori. I bifenili policlorurati (PCB) entrano nell'ambiente a causa degli scarichi di acque reflue industriali e dell'incenerimento di rifiuti solidi nelle discariche. Quest'ultima fonte trasporta i PCB nell'atmosfera, da dove cadono con le precipitazioni atmosferiche in tutte le regioni del globo. Quindi, nei campioni di neve prelevati in Antartide, il contenuto di PCB era di 0,03-1,2 kg/l. Tensioattivi sintetici (tensioattivi). I detergenti (tensioattivi) appartengono a un ampio gruppo di sostanze che abbassano la tensione superficiale dell'acqua. Fanno parte dei detergenti sintetici (CMC), ampiamente utilizzati nella vita quotidiana e nell'industria. Insieme alle acque reflue, i tensioattivi entrano nelle acque continentali e nell'ambiente marino. CMC contiene polifosfati di sodio, in cui sono disciolti i detergenti, oltre a una serie di ingredienti aggiuntivi tossici per gli organismi acquatici: profumi, agenti sbiancanti (persolfati, perborati), carbonato di sodio, carbossimetilcellulosa, silicati di sodio. A seconda della natura e della struttura della parte idrofila del tensioattivo, le molecole sono suddivise in anioniche e cationiche attive, anfotere e non ioniche. Questi ultimi non formano ioni in acqua. I più comuni tra i tensioattivi sono le sostanze anioniche. Rappresentano oltre il 50% di tutti i tensioattivi prodotti nel mondo. La presenza di tensioattivi nelle acque reflue industriali è associata al loro utilizzo in processi quali la concentrazione di flottazione di minerali, la separazione di prodotti di tecnologia chimica, la produzione di polimeri, il miglioramento delle condizioni per la perforazione di pozzi di petrolio e gas e la lotta contro le attrezzature corrosione. In agricoltura, i tensioattivi sono usati come parte dei pesticidi. Composti con proprietà cancerogene. Le sostanze cancerogene sono composti chimicamente omogenei che presentano attività di trasformazione e la capacità di causare cambiamenti cancerogeni, teratogeni (violazione dei processi di sviluppo embrionale) o mutageni nel corpo. A seconda delle condizioni di esposizione, possono portare all'inibizione della crescita, all'invecchiamento accelerato, all'interruzione dello sviluppo individuale e ai cambiamenti nel pool genetico degli organismi. Le sostanze con proprietà cancerogene includono idrocarburi alifatici clorurati, cloruro di vinile e soprattutto idrocarburi policiclici aromatici (IPA). La quantità massima di IPA nei sedimenti dell'Oceano Mondiale (più di 100 μg/kg di massa di sostanza secca) è stata trovata in zone tentonicamente attive soggette a impatto termico profondo. Le principali fonti antropiche di IPA nell'ambiente sono la pirolisi di sostanze organiche durante la combustione di vari materiali, legno e combustibili. Metalli pesanti. Mercurio, piombo, cadmio, zinco, rame, arsenico sono metalli pesanti e sono tra gli inquinanti comuni e altamente tossici. Sono ampiamente utilizzati in varie produzioni industriali, pertanto, nonostante le misure di trattamento, il contenuto di composti di metalli pesanti nelle acque reflue industriali è piuttosto elevato. Un gran numero di composti entra nell'oceano attraverso l'atmosfera. Mercurio, piombo e cadmio sono i più pericolosi per le biocenosi marine. Il mercurio viene trasportato nell'oceano con deflusso continentale e attraverso l'atmosfera. Durante l'erosione delle rocce sedimentarie e ignee, vengono rilasciate ogni anno 3,5 mila tonnellate di mercurio. La composizione della polvere atmosferica contiene circa 12mila tonnellate di mercurio, una parte significativa delle quali è di origine antropica. Circa la metà della produzione industriale annua di questo metallo (910 mila tonnellate/anno) finisce in oceano in vari modi. Nelle aree inquinate da acque industriali, la concentrazione di mercurio in soluzione e sospensione è notevolmente aumentata. Allo stesso tempo, alcuni batteri convertono i cloruri in metilmercurio altamente tossico. La contaminazione dei frutti di mare ha ripetutamente portato all'avvelenamento da mercurio della popolazione costiera. Nel 1977, c'erano 2 vittime della malattia di Minomata, causata dai prodotti di scarto della produzione di cloruro di vinile e acetaldeide, che utilizzava il cloruro di mercurio come catalizzatore. Le acque reflue trattate in modo insufficiente dalle imprese sono entrate nella baia di Minomata. Il piombo è un elemento contenuto in tutte le componenti dell'ambiente: nelle rocce, nel suolo, nelle acque naturali, nell'atmosfera e negli organismi viventi. Infine, il piombo viene attivamente disperso nell'ambiente durante le attività umane. Si tratta di emissioni da scarichi industriali e domestici, da fumi e polveri di imprese industriali, da gas di scarico dei motori a combustione interna. Il flusso migratorio del piombo dal continente all'oceano va non solo con il deflusso dei fiumi, ma anche attraverso l'atmosfera. Con la polvere continentale, l'oceano riceve 20-30 tonnellate di piombo all'anno. Scarico in mare di rifiuti a scopo di smaltimento (dumping). Molti paesi con accesso al mare effettuano lo smaltimento marittimo di vari materiali e sostanze, in particolare terreno scavato durante il dragaggio, scorie di trivellazione, rifiuti industriali, detriti di costruzione, rifiuti solidi, esplosivi e prodotti chimici e scorie radioattive. Il volume delle discariche è circa il 10% della massa totale di inquinanti che entrano nell'Oceano Mondiale. La base per lo scarico è la capacità dell'ambiente marino di elaborare una grande quantità di sostanze organiche e inorganiche senza danneggiare molto l'acqua. Tuttavia, le possibilità dell'ambiente non sono illimitate. Pertanto, il dumping è considerato una misura forzata a causa dell'imperfezione della tecnologia. Le scorie industriali contengono una varietà di sostanze organiche e composti di metalli pesanti. I rifiuti domestici contengono in media (su base di sostanza secca) 32-40% di materia organica, 0,56% di azoto, 0,44% di fosforo, 0,155% di zinco, 0,085% di piombo, 0,001% di mercurio, 0,001% di cadmio. Durante lo scarico (passaggio del materiale attraverso la colonna d'acqua), una parte degli inquinanti va in soluzione, modificando la qualità dell'acqua, mentre l'altra parte viene assorbita dalle particelle in sospensione e va a depositarsi sul fondo. Allo stesso tempo, la torbidità dell'acqua aumenta. La presenza di sostanze organiche porta spesso al rapido consumo di ossigeno nell'acqua e spesso alla sua completa scomparsa, alla dissoluzione delle sospensioni, all'accumulo di metalli in forma disciolta e alla comparsa di idrogeno solforato. La presenza di una grande quantità di sostanza organica crea un ambiente riducente stabile nel suolo, in cui appare un tipo speciale di acqua interstiziale, contenente idrogeno solforato, ammoniaca e ioni metallici. Gli organismi bentonici e altri sono influenzati in varia misura dai materiali scaricati.Nel caso della formazione di film superficiali contenenti idrocarburi di petrolio e tensioattivi, lo scambio di gas all'interfaccia aria-acqua viene interrotto. Gli inquinanti che entrano nella soluzione possono accumularsi nei tessuti e negli organi degli idrobionti (organismi viventi marini) e avere un effetto tossico su di essi. Lo scarico di materiali di scarico sul fondo e il prolungato aumento della torbidità dell'acqua di fondo portano alla morte per soffocamento di forme sedentarie di benthos. Nei pesci, molluschi e crostacei sopravvissuti, il tasso di crescita è ridotto a causa del deterioramento delle condizioni di alimentazione e respirazione. La composizione delle specie di una data comunità cambia spesso. Nell'organizzazione di un sistema di monitoraggio degli scarichi di rifiuti in mare, la ricerca delle aree di scarico, la determinazione della dinamica dell'inquinamento delle acque marine e dei sedimenti di fondo è di importanza decisiva. Per determinare i possibili volumi di scarico in mare è necessario effettuare i calcoli di tutti gli inquinanti presenti nella composizione dello scarico lordo. Pertanto, gli effetti dell'impatto antropogenico sull'ambiente acquatico si manifestano a livello individuale e biocenotico di popolazione. L'esposizione a lungo termine agli inquinanti porta a una semplificazione dell'ecosistema. Autori: Aizman R.I., Krivoshchekov S.G.
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