Основы химии
организмов; 5/. Исследование положения человека как вида в биосфере
планеты, его связей с экологическими системами и воздействие на них; 6/.
Наука о выживании в окружающей среде. /Н.А.Агиджанян, В.И.Торшик. Экология
человека./. Однако под термином «экология» понимают не только экологию как
науку, а само состояние окружающей среды и его влияние на человека,
животный и растительный мир.
В экологии часто пользуются таким понятием как экосистема. Экосистема
является основной функциональной единицей экологии. Экосистемой называют
совокупность растений, животных и других организмов, взаимосвязанных между
собой и с окружающей их средой, связанных таким образом, что система
сохраняет свою устойчивость неограниченно долго. Понятие применяется как к
системам, которые включают совокупность организмов, так и к системам, в
которые входит один организм. Каждая экосистема является составной
компонентой биосферы. Биосфера представляет собой тонкий слой вокруг
планеты Земля, где взаимодействуют между собой воздух, вода и земля и где
обитают живые организмы.
Экосистемы или их звенья, наиболее чувствительные к неблагоприятному
воздействию антропогенных нагрузок, называют критическими. В критических
звеньях природных экосистем аккумулируются загрязняющие вещества и
создаются высокие нагрузки на биоту.
Биотой называют совокупность всех организмов экосистемы. Это
исторически сложившаяся совокупность растений и животных, объединенных
общей областью распространения. На биоту оказывает постоянное влияние
абиотическая среда.
Абиотическая среда – это совокупность условий неорганической среды,
воздействующих на живые организмы. Влияние абиотической среды на живое
вещество происходит химическим путем – через химический состав атмосферы,
почвы, природных вод, донных отложений и физическим /или климатическим/
путем через такие показатели климатических условий как температура, осадки,
ветер, давление атмосферы, строение земной поверхности. Абиотическая среда
может меняться в зависимости от степени антропогенного воздействия на
окружающую среду, от антропогенной нагрузки.
Антропогенной нагрузкой называют созданный человеком искусственно или
возникающей в результате его деятельности комплекс источников и факторов
воздействия на окружающую среду. Антропогенная нагрузка может заключатся в
интенсивном использовании природных ресурсов /например, добыча полезных
ископаемых, вырубка леса и т.д./, а так же в загрязнении природной среды
/вода, воздух, почва/ путем выброса в атмосферу вредных, загрязняющих
веществ, сброс сточных вод и т.д.
Загрязняющими веществами /плютантами/ являются всевозможные химические
соединения, повышенное содержание которых в биосфере и ее компонентах
вызывает негативную токсико-экологическую ситуацию. По агрегатному
состоянию загрязняющие вещества делятся на три группы: газообразные, жидкие
и твердые. В связи с этим, возникает необходимость изучения всех трех
агрегатных состояний химических соединений. С другой стороны, загрязняющие
вещества классифицируют по их химической природе и их воздействию на живые
организмы. Естественно, особую опасность представляют загрязняющие
вещества, оказывающие мутагенное влияние, результатом которого могут быть
нарушения в системе воспроизводства потомства, и концерогенное,
обуславливающее развитие злокачественных новообразований.
Поллютанты способны разрушить гомеостаз. Гомеостаз – поддержание на
постоянном уровне жизненно важных констант живой системы: для внутренней
среды высших животных это рН, ионный состав крови, температура, для
биосферы – целостность генофонда и замкнутость биотического круговорота. В
этом отношении большую роль играет соблюдение предельно допустимых
концентраций /ПДК/. ПДК – это максимальное содержание загрязняющего
химического вещества, не вызывающее прямого или косвенного негативного
влияния на окружающую среду и здоровья человека, а также не приводящее к
накоплению токсичных элементов в сельскохозяйственных культурах. Сейчас
контроль за поступлением в природу поллютантов /загрязняющих веществ/
ведется постоянно. Этот контроль называется мониторингом.
Необходимо также сказать, что в экологии используются и такие понятия,
как экологическая ниша, толерантность, токсикант и др.
Совокупность всех факторов среды в ареале /ареал – область
распространения любой систематической группы организмов – популяций, вида,
семейства/, при которых возможно существование определенного вида названа
экологической нишей. С экологической нишей связано явление толерантности.
Толерантность – способность организмов относительно безболезненно выносить
отклонение факторов среды жизни от оптимальных для него. Однако в природе
ничего не остается без последствий. Особенно влечет за собой последствия
воздействие на природу веществ-токсикантов. Токсикант – вредное химическое
вещество, вызывающее отравление живого организма. О токсичности отдельных
поллютантов будет рассказано в соответствующих параграфах курса.
1.3. Основные законы химии и экологии. Химико–экологические закономерности.
К основным законам химии относят так называемые стехиометрические
законы. Стехиометрия устанавливает соответствие между количеством
реагентов, вступающих в химическую реакцию и количеством продуктов,
образующихся в результате реакции. Это соответствие осуществляется
стехиометрическими коэффициентами, проставляемыми в уравнение реакции.
Первый закон, который рассматривается в курсе химии – закон сохранения
массы и энергии. Можно по-разному подходить к этому закону, например,
разделить на два: закон сохранения массы и закон сохранения энергии, или
толковать его более широко, как закон сохранения материи. В
экологизированном курсе химии целесообразно рассматривать эти законы
отдельно, а затем сделать общий эколого-химический вывод.
Закон сохранения массы говорит о том, что в результате химических
превращений сумма масс веществ до реакции и сумма масс веществ после
реакции одинакова. Общая масса сохраняется, если даже в результате
химического процесса получается небольшое количество полезного продукта.
Следовательно, основная масса веществ идет в отходы. И стоит задуматься,
правильно ли выбран данный технологический процесс? Куда девать получаемые
отходы? На наш взгляд, этот закон имеет глубокое эколого-философское
значение. Прежде всего, насколько возможны безотходные технологии о которых
много говорили не так давно. С другой стороны, какова ответственность
авторов-разработчиков того или иного технологического процесса,
выбрасываемого в отходы значительные массы «ненужных», иногда очень вредных
веществ.
По закону сохранении энергии «Любая энергия не исчезает и не возникает,
а только одни ее виды переходят в другие в эквивалентных количествах». В
этом законе мы сознательно на первое место поставили сохранение энергии,
так как следует еще провести дополнительные исследования превращения
химической энергии в другие виды. Особенно, если химическая реакция
протекает в условиях экосистем и с загрязняющими веществами.
К этим законам мы будем возвращаться в процессе изложения курса и будем
развивать эколого-химические идеи, заложенные в них.
Закон постоянства состава раньше считали вторым по значимости среди
химических законов. Он утверждает, что «каждое чистое вещество имеет
постоянный качественный и количественный состав независимо от способов
получения». Отсюда следует, что вещества, полученные разными способами, но
имеющие один и тот же качественный и количественный состав, должны обладать
одинаковыми химическими свойствами. Однако здесь необходимо сделать два
уточнения. Во-первых, на химические свойства влияет не только качественный
и количественный состав соединения, но и структура молекулы /взаимное
расположение атомов/. В связи с этим, одно и тоже соединение, полученное
разными методами, может отличаться по химическим свойствам. Но это не
значит, что разный состав вещества, просто в различном порядке соединены
друг с другом атомы. Во-вторых, закон постоянства состава выполняется при
условии, что химическое соединение всегда состоит из одних и тех же
изотопов данного элемента.
Закон кратных отношений применим к соединениям, образующимся из двух
элементов. Если два элемента образуют друг с другом несколько химических
соединений, то массы одного элемента, приходящиеся на одну и ту же массу
другого элемента, относятся между собой как небольшие целые числа.
Например, углерод и кислород образуют два оксида: СО и СО2. В этих оксидах
массы кислорода, приходящиеся на одну и туже массу углерода, относятся как
1:2.
Закон оъемных отношений свидетельствует о том, что объемы
взаимодействующих газообразных веществ относятся между собой и к объемам
продуктов реакции, как небольшие целы числа. Например, 2NO+O2=2NO2;
VNO:VO2:VNO2=2:1:2
Закон Авогадро, сформулированный в 1811 году А.Авогадро, имеет большое
значение для химии и физики газообразных веществ. По этому закону «В равных
объемах различных газов при одинаковых условиях содержится одинаковое число
частиц /молекул, атомов, ионов/. Из этого закона вытекает следствие: «Моль
любого газа при нормальных условиях занимает объем 22,4л». Химикам известна
также и величина,
| |  скачать работу |
Основы химии |
