Загрязнение химическое понимается как изменение естественных химических свойств природной среды, превышающее среднемноголетние колебания количества каких-либо веществ для рассматриваемого периода, а также как проникновение в среду химических веществ, отсутствовавших в данной среде ранее или изменяющих естественную концентрацию до уровня, превышающего обычную норму.
Химическое загрязнение характеризуется высокой токсичностью и повсеместным распространением. Химическими веществами загрязняется атмосферный воздух, воздух рабочей зоны предприятий, природные и сточные воды, осадки, почвы, донные отложения, флора и фауна, пищевое сырье, продукты питания и биосубстраты (кровь, лимфа, слюна, моча, мышечные, костные и другие ткани, выдыхаемый воздух и т.п.), иначе говоря, все, что окружает человека и сам человек.
Общее количество вредных химических веществ включает несколько тысяч наименований. Установлены предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ: в воздухе рабочей зоны - более 1300 наименований; в атмосферном воздухе - более 400 наименований, более 70 комбинаций вредных примесей и, кроме того, установлены ориентировочно безопасные уровни воздействия (ОБУВ) для 537 веществ (ОБУВ устанавливаются веществам, для которых не определены ПДК в атмосферном воздухе).
Для водоемов питьевого и культурно-бытового назначения установлены ПДК более 600 вредных веществ, а для водоемов рыбохозяйственного назначения - около 150 наименований веществ. Предельно допустимые концентрации в почвах установлены для 30 вредных веществ.
Распространенность химических загрязнителей настолько масштабна, что практически нет ни одной отрасли человеческой деятельности, не связанной с образованием и выбросом в окружающую среду вредных химических примесей. Мировое хозяйство ежегодно выбрасывает в атмосферу более 15 млрд. т углекислого газа, 200 млн. т окиси углерода, более 500 млн. т углеводородов, 120 млн. т золы, более 160 млн. т окислов азота и другие вещества. Общий объем выбросов загрязняющих веществ в атмосферу составляет более 19 млрд. т. При этом из всей массы загрязняющих веществ, поступающих в атмосферу из антропогенных источников, 90% составляют газообразные вещества (оксиды серы, азота, углерода, тяжелых и радиоактивных металлов и др.), 10% составляют выбросы твердых и жидких веществ.
Химическое загрязнение воздушной среды представляет наибольшую опасность для человека и природной среды.
Контролируемые токсические вещества в зависимости от степени токсичности делятся на четыре классаопасности: чрезвычайно опасные, высокоопасные, умеренно опасные и малоопасные. Основной характеристикой степени опасности является значение величины зоны острого действия.
Зона острого действия - отношение средней смертельной концентрации вредного вещества к минимальной (пороговой) концентрации, вызывающей изменение биологических показателей на уровне целостного организма.
В 1991 г. сессия Программы ООН по окружающей среде (ЮНЕП) приняла перечень отдельных экологически опасных химических веществ, процессов и явлений, оказывающих глобальное воздействие.
В перечень вошли следующие процессы и явления: подкисление; загрязнение воздуха; эвтрофикация; загрязнение нефтью; загрязнение, вызванное сельскохозяйственной деятельностью; загрязнение в результате воздействия промышленных химических веществ; отходы.
Некоторые химические проблемы, например, связанные с изменением климата и последствиями разрушения озонового слоя, не вошли в перечень, так как особо изучаются силами ЮНЕП и других организаций.
Подкисление ‑ процесс возникновения более кислой среды в одной или более областях биосферы.
Основным антропогенным фактором, обуславливающим подкисление, является выброс в атмосферу окислов серы и азота при сжигании ископаемых видов топлива, плавке богатых серой руд и сжигании биомассы.
Процессы, связанные с образованием кислотных дождей, оказывают воздействие на земные и водные экосистемы, жилые здания, здоровье человека. В почве происходит выщелачивание кальция и магния, сопровождаемое активацией ионов алюминия, марганца и др. металлов. Выщелоченные продукты поступают из пораженных почв в водные экосистемы, подкисляя их. Яркий пример подкисления - сокращение площади лесов. В экосистемах пресной воды существует связь между низким показателем рН и исчезновением рыб в озерах и гибелью речных рыб.
Загрязнение воздуха - является результатом наличия в помещении или за его пределами одного или более загрязняющих веществ в виде газа, аэрозоля или взвешенных частиц, которые наносят вред человеку, растениям, животным, имуществу или мешают нормальным условиям жизни.
Увеличение объема сжигаемого ископаемого топлива, урбанизация и активное использование транспорта сопровождаются увеличением выбросов загрязняющих веществ. Некоторые загрязнители переносятся на большие расстояния, поражая большое количество людей и сред обитания.
Сжигание ископаемых видов топлива приводит к образованию окислов углерода, серы, азота, органических соединений, а также взвешенных веществ (летучей золы, сажи).
Промышленные процессы и сельскохозяйственные работы также приводят к увеличению выбросов загрязняющих веществ. Особую озабоченность вызывают выбросы от сжигания отходов, а также выбросы побочных металлов в металлургической промышленности и фтора при производстве алюминия и кирпича.
Транспортные средства на бензиновом топливе являются главным источником окиси углерода, окислов азота, летучих органических соединений и свинца.
Транспортные средства на дизельном топливе приводят к загрязнению углеродистыми частицами и ПАУ.
Воздействие оксида углерода может вызывать сердечно-сосудистые нарушения и отклонения в деятельности нервной системы. Двуокись азота с озоном создает синергический эффект. Озон сказывается на работе легких, дыхательных путей, на снижении защитных функций организма, особенно при воспалительных процессах.
Фотохимические окислители и отдельные летучие органические соединения (например, толуол) вызывают раздражения глаз, слизистой оболочки, обусловливают нарушения центральной нервной системы. Двуокись углерода вызывает парниковый эффект и приводит к повышению средней глобальной температуры.
Двуокись серы, окислы азота, озон оказывают прямое воздействие на развитие растений различными путями. Это выражается в уменьшении первичной продуктивности экосистемы суши и в сокращении производства биомассы. Выбросы фтора наносят ущерб лесам, сельскохозяйственным растениям и пастбищным животным.
Двуокись серы и другие кислые газы вызывают коррозию металлов, разрушают поверхность камня и стекла, обесцвечивают бумагу, ткани и окисляют резину.
Эвтрофикация - является биологическим следствием роста концентраций неорганических питательных элементов растений и может протекать как в экосистемах суши, так и в водных экосистемах. Термин эвтрофикация определяется как чрезмерное удобрение озер, водоемов, равнинных рек и отдельных областей морских прибрежных вод питательными веществами (главным образом фосфорными и азотными соединениями), в результате чего происходит вредный рост материала водных растений. Это проявляется в ухудшении качества воды, приводит к расщеплению кислорода, уменьшению прозрачности воды, сокращению рыболовства, возможной гибели рыб, засорению водных путей и токсичным последствиям для людей и животных. Процессу эвтрофикации подвержено 30 - 40% озер и водоемов на планете.
Загрязнение нефтью воды и суши приобрело исключительные масштабы. В море ежегодно попадает около 3,2 млн. метрических тонн нефти. На суше и в пресной воде нефтяное загрязнение образуется за счет утечек и разливов на судах, нефтепроводах, нефтехранилищах, береговых сооружениях и грунтовых стоков. После попадания углеводородов в воду и почву они постепенно разлагаются бактериями.
Нефтепродукты губительно действуют на живые организмы. Наиболее чувствительны к воздействию углеводородов молодые организмы, при этом ракообразные уязвимы больше, чем рыбы. Из естественных экосистем наиболее уязвимы болота и мангровые леса. Воздействие на человека с мутагенными и канцерогенными последствиями проявляется на уровне популяции и сообщества.
Предотвращение глобального загрязнения нефтью и нефтепродуктами становится приоритетной задачей в глобальном масштабе.
Загрязнение, вызванное сельскохозяйственной деятельностью, является следствием интенсификации сельского хозяйства. Изменение системы землепользования является одним из основных источников активизации химических веществ, в частности, в результате эрозии.
Загрязнение, вызываемое сельскохозяйственной деятельностью, может оказать воздействие на воздух, воду и почвы. Минеральные и органические удобрения, пищевые добавки, превышающие возможность усвоения их сельскохозяйственными культурами, становятся источниками загрязнения окружающей среды. Высокий уровень загрязнений на местах зачастую является результатом сброса отходов ((солома, листья, корни и др.), сжигания их или компостирования.
Другой источник загрязнения - сброс отходов животноводства в поверхностные воды и на почву. Разбрасывание животных отходов по поверхности земли может привести к значительным выбросам аммиака, что, в свою очередь, приводит к подкислению почв и выделению окислов азота. Интенсивное применение минеральных удобрений вызывает увеличение выбросов в атмосферу NOX, получающихся в результате микробных реакций аммиака, нитратов и азота. Одновременно происходит увеличение выбросов метана.
В результате горения дерева в составе лесной биомассы увеличивается количество углекислого газа в атмосфере. Обезлесенная местность подвергается водной эрозии, в результате которой загрязняются реки, озера, водоемы.
Грамотное ведение сельскохозяйственного производства представляется одним из действенных путей снижения загрязнений окружающей среды.
Загрязнение, вызываемое химическими веществами, используемыми в промышленности, - образуется при попадании в окружающую среду цветных металлов, полигалоидированных органических соединений, растворителей и детергентов. К наиболее важным химическим загрязнителям относятся (по группе цветных металлов): кадмий, ртуть, свинец, мышьяк.
Отходы - материалы, которые больше не требуются человеку или промышленности. В настоящее время происходит увеличение объема и умножение структуры отходов, а также увеличение объема мусора (выбрасываемые предметы) на суше и воде.
Существуют три пути удаления отходов: химическая обработка, захоронение и сжигание. При этом продукты выщелачивания в местах захоронения и стоки с участков поверхности, покрытых сельскохозяйственными отходами, осадки сточных вод могут вызывать серьезное загрязнение воды, усиливая эвтрофикацию и разрушение кислорода в реках.