ВВЕДЕНИЕ
1. ИСТОЧНИКИ ПОЛИМЕРНЫХ ЧАСТИЦ
1.1 Виды полимерных частиц
1.2 Источники полимерных частиц
2. ХАРАКТЕРИСТИКА И СВОЙСТВА ПОЛИМЕРНЫХ ЧАСТИЦ
3. ВЛИЯНИЕ ПОЛИМЕРОВ НА ВОДНЫЕ ЭКОСИСТЕМЫ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ВВЕДЕНИЕ
В большинстве случаев загрязнение пресных вод остаётся невидимым, поскольку загрязнители растворены в воде. Но есть и исключения: пенящиеся моющие средства, а также плавающие на поверхности нефтепродукты и неочищенные стоки. Существуют и естественные загрязнители вод. Находящиеся в земле соединения алюминия попадают в систему пресных водоёмов в результате химических реакций. Паводки вымывают из почвы лугов соединения магния, которые наносят огромный ущерб рыбным запасам. Однако объём естественных загрязняющих веществ ничтожен по сравнению с производимыми человеком. Ежегодно в водные бассейны попадают тысячи химических веществ с токсическим действием. В воде могут быть обнаружены повышенные концентрации токсичных тяжелых металлов (как кадмия, ртути, свинца, хрома), пестициды, нитраты и фосфаты, нефтепродукты, поверхностно-активные вещества (ПАВы).
Как известно, ежегодно в моря и океаны попадает до 12 млн тонн нефти. Определенный вклад в повышение концентрации тяжелых металлов в воде вносят и кислотные дожди. Они способны растворять в грунте минералы, что приводит к увеличению содержания в воде ионов тяжелых металлов. С атомных электростанций в круговорот воды в природе попадают радиоактивные отходы. Сброс неочищенных сточных вод в водные источники приводит к микробиологическим загрязнениям воды. По оценкам Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) 80 % заболеваний в мире вызваны неподобающим качеством и антисанитарным состоянием воды. В сельской местности проблема качества воды стоит особенно остро — около 90 % всех сельских жителей в мире постоянно пользуются для питья и купания загрязненной водой.
Твёрдые и жидкие загрязняющие вещества попадают из почвы в источники водоснабжения в результате выщелачивания. Небольшие количества сваленных на землю отходов растворяются дождём и попадают в грунтовые воды, а затем в местные ручьи и реки. Жидкие отходы быстрее проникают в источники пресной воды. Растворы для опрыскивания сельскохозяйственных культур либо теряют свою активность при контакте с почвой, либо попадают в местные реки, либо выщелачиваются в земле и проникают в грунтовые воды. До 80 % таких растворов тратятся впустую, так как попадают не на объект опрыскивания, а в почву.
Время, требуемое для проникновения загрязнителей (нитратов или фосфатов) из почвы в грунтовые воды, точно неизвестно, но во многих случаях этот процесс может длиться десятки тысяч лет. Загрязняющие вещества, поступающие в окружающую среду от промышленных предприятий, называют промышленными стоками и выбросами.
Все большую актуальность приобретает загрязнение подземных вод. С помощью современных технологий человек все интенсивнее использует подземные воды, истощая и загрязняя их. Вокруг городов бурно развивается
1. ИСТОЧНИКИ ПОЛИМЕРНЫХ ЧАСТИЦ
1.1 Виды полимерных частиц
Полиме́ры (от греч. πολύ — много и μέρος — часть) — неорганические и органические, аморфные и кристаллические вещества, состоящие из «мономерных звеньев», соединённых в длинные макромолекулы химическими или координационными связями. Полимер — это высокомолекулярное соединение: количество мономерных звеньев в полимере (степень полимеризации) должно быть достаточно велико (в ином случае соединение будет называться олигомером). Во многих случаях количество звеньев может считаться достаточным, чтобы отнести молекулу к полимерам, если при добавлении очередного мономерного звена молекулярные свойства не изменяются [1]. Как правило, полимеры — вещества с молекулярной массой от нескольких тысяч до нескольких миллионов [2].
Если связь между макромолекулами осуществляется с помощью слабых сил Ван-Дер-Ваальса, они называются термопласты, если с помощью химических связей — реактопласты. К линейным полимерам относится, например, целлюлоза, к разветвлённым, например, амилопектин, есть полимеры со сложными пространственными трёхмерными структурами.
В строении полимера можно выделить мономерное звено — повторяющийся структурный фрагмент, включающий несколько атомов. Полимеры состоят из большого числа повторяющихся группировок (звеньев) одинакового строения, например поливинилхлорид (—СН2—CHCl—)n, каучук натуральный и др. Высокомолекулярные соединения, молекулы которых содержат несколько типов повторяющихся группировок, называют сополимерами или гетерополимерами.
Полимер образуется из мономеров в результате реакций полимеризации или поликонденсации. К полимерам относятся многочисленные природные соединения: белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды, каучук и другие органические вещества. В большинстве случаев понятие относят к органическим соединениям, однако существует и множество неорганических полимеров. Большое число полимеров получают синтетическим путём на основе простейших соединений элементов природного происхождения путём реакций полимеризации, поликонденсации и химических превращений. Названия полимеров образуются из названия мономера с приставкой поли-: полиэтилен, полипропилен, поливинилацетат и т. п.
По химическому составу все полимеры подразделяются на органические, элементоорганические, неорганические.
Элементоорганические полимеры. Они содержат в основной цепи органических радикалов неорганические атомы (Si, Ti, Al), сочетающиеся с
2. ХАРАКТЕРИСТИКИ И СВОЙСТВА ПОЛИМЕРНЫХ ЧАСТИЦ
Одна из основных особенностей полимеров состоит в том, что отдельные отрезки цепей (сегменты) могут перемещаться путем поворота вокруг связи и изменения угла (рисунок 2.1). Такое смещение, в отличие от растяжения связей при упругой деформации истинно твердых тел, не требует большой энергии и происходит при невысокой температуре. В то же время большая длина искривленных и спиралеобразных молекул, их ветвление и взаимная сшивка затрудняют смещение, вследствие чего полимер приобретает свойства твердого тела.
Особые механические свойства: эластичность — способность к высоким обратимым деформациям при относительно небольшой нагрузке (каучуки); малая хрупкость стеклообразных и кристаллических полимеров (пластмассы, органическое стекло); способность макромолекул к ориентации под действием направленного механического поля (используется при изготовлении волокон и плёнок) [10].
Особенности растворов полимеров:
1. высокая вязкость раствора при малой концентрации полимера;
2. растворение полимера происходит через стадию набухания.
Особые химические свойства: способность резко изменять свои физико-механические свойства под действием малых количеств реагента (вулканизация каучука, дубление кож и т. п.).
Особые свойства полимеров объясняются не только большой молекулярной массой, но и тем, что макромолекулы имеют цепное строение и обладают гибкостью.
Химическая стойкость полимеров определяется разными способами, но чаще всего по изменению массы при выдержке образца в соответствующей среде или реагенте. Этот критерий, однако, не является универсальным и не отражает природу химических изменений (деструкции). Для полимеров характерна высокая стойкость по отношению к неорганическим реактивам и меньшая — к органическим [15].
Особенность полимеров состоит еще и в том, что они по своей природе не являются вакуумплотными. Молекулы газообразных и жидких веществ, особенно воды, могут проникать в микропустоты, образующиеся при движении отдельных сегментов полимера. даже если его структура бездефектна.
3. ВЛИЯНИЕ ПОЛИМЕРОВ НА ВОДНЫЕ ЭКОСИСТЕМЫ
Довольно большое распространение имеет пластиковое загрязнение окружающей среды.
Пластиковое загрязнение — процесс накопления продуктов из пластмасс в окружающей среде, отрицательно сказывающийся на дикой природе, среде обитания диких животных и людей [1]. Существует очень много видов и форм пластикового загрязнения. Пластиковое загрязнение отрицательно влияет на земную поверхность, водные пути и океаны. Усилия по сокращению пластикового загрязнения предпринимаются в различных регионах и включают в себя попытки снизить потребление пластмасс и поощрение их переработки. Распространение пластикового загрязнения коррелирует с невысокой ценой и долговечностью пластмасс, что определяет высокий уровень их использования человеком [2].
Пластиковое загрязнение представлено множеством форм, в том числе, но не только, засорением водоёмов (выбрасывание антропогенных отходов в реки, озёра, моря, океаны), загрязнение воды частицами пластика, пластиковыми сетками и так далее. Большое количество изделий из пластика, производимых каждый год, предназначено для одноразового использования: одноразовые предметы упаковки или продукты, которые обычно всегда выбрасывают в течение одного года [3]. Часто потребители различных видов пластмассовых изделий используют их единожды и затем выбрасывают или заменяют их.
Наиболее часто встречающиеся виды пластика это:
1) Полиэтиленпропилен;
2) Полиэтиленвинилацетат;
3) Полиакрилонитрил;
4) Полиэтилен;
5) Полиэстер;
6) Полипропилен;
7) Поливинилацетат;
8) Поливинилхлорид;
9) Поливинилхлоридэтилен;
10) Полиуретан.
Синтетические полимеры, сами по себе, являются инертными веществами. Однако продукты их разложения, катализаторы, красители, которые также используются в их производстве, зачастую являются токсическими веществами. Ярким примером является поливинилхлорид (ПВХ), мономер которого – винилхлорид, считается канцерогенным веществом.
Выделяют основные виды микропластика: волокна, гранулы, частицы плёнки. На распространение микропластика влияет множество факторов, такие как:
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Программа мониторинга поверхностных вод Республики Беларусь по гидрохимическим показателям, перечень показателей и регламент проведения наблюдений за состоянием поверхностных вод в составе НСМОС установлены ТКП 17.13-04-2011 (02120) «Охрана окружающей среды и природопользование. Аналитический контроль и мониторинг. Правила проведения наблюдений за состоянием поверхностных вод по гидрохимическим и гидробиологическим показателям». В пробах воды, отобранных в пунктах Государственной сети наблюдений, определяется 34 основных показателя и ингридиента (таблица 1).
Таблица 1. – показатели и ингредиенты, определяемые для оценки
| Температура | Магний-ион | СПАВ | Железо общее |
| Прозрачность | Кальций-ион | Фенолы | Марганец |
| Взвешенные вещ-ва | Натрий-ион | Аммоний-ион | Цинк |
| рН | Калий-ион | Нитрат-ион | Медь |
| Растворённый кислород | Минерализация | Нитрит-ион | Никель |
| Удельная электропроводность | Жёсткость | Фосфат-ион | Хром (общий) |
| Хлорид-ион | БПК5 | Фосфор общий | Свинец |
| Сульфат-ион | ХПКСr | Азот общий по Къельдалю | Кадмий |
| Гидрокарбонат-ион | нефтепродукты | | |
На трансграничных участках водотоков дополнительно определяются ПАУ, ПХД, ДДТ и его производные, линдан, мышьяк и ртуть [17].
Из этого можно сделать вывод, что в Республике Беларусь не учитывается содержание полимеров и микропластика в воде, потому что приоритетными веществами являются азот, фосфор, железо и т.д.
Полимеры и микропластик продолжают поступать в водные экосистемы и грунтовые воды. Отличительными их свойствами является то, что не наносят явного вреда живым организмам, так как являются довольно инертными веществами, даже попадая в агрессивную среду пищеварительной системы организмов, большинство из них не подвергается разложению и трансформации в более опасные вещества.
Их опасность заключаются в том, они нарушают сложные экологические процессы, такие как цепи питания. Они могут накапливаться в микроорганизмах, что делает их непригодными для поглощения другими организмами, поэтому будет нарушен баланс между численностью организмов.
1. Воробьев В.Д., Андрианов Р.А., Ушков В.А. Горючесть полимерных материалов. – М.: Стройиздат, 1980.
2. Проблемы экологии производства и применения полимерных материалов. Лирова Б. И. , Суворова А. И., / Уральский государственный университет. - 2007, 24 c.
3. А. Б. Зезин, Полимеры и окружающая среда. // Соровский образовательный журнал, 1996, №2
4. Шефтель В.О. Полимерные материалы. Токсические свойства. Л., Химия 1982, 240с.
5. Врублевский А.В., Бутылина И.Б. Полимеры и материалы на их основе. // Учебно-методическое пособие. Мн., КИИ МЧС РБ, 2000, 38с.
6. Березин Б.Д., Березин Д.Б. Курс современной органической химии. // М., Высшая школа, 1999. 768 с.
7. Оудиан Дж. Основы химии полимеров. М.: Мир, 1974. 614 с.
8. Киреев В.В. Высокомолекулярные соединения. М.: Высшая школа, 1992. 512.
9. А. А. Тагер “Физикохимия полимеров”, М., химия, 1978
10. В. А. Каргин, Г. Л. Слонимский “Краткие очерки по физико-химии полимеров”, изд. МГУ, 1960.
11. Э. В. Гоголь, И. Х. Мингазетдинов, Г. И. Гумерова, О. С. Егорова, С. А. Мальцева, И. Г. Григорьева, Ю. А. Тунакова Анализ существующих способов утилизации и переработки отходов полимеров. – с.163-168.
12. М.С. Тасеекеев, Л.М. Еремеева Производство биополимеров как один из путей решения проблем экологии и АПК: Аналит. Обзор, Алматы, НЦ НТИ, 2009, 200 с.
13. М.В.Забавников, М.Ю. Шишкина. В сб.: Наука и образование для устойчивого развития экономики, природы и общества, Тамб. гос. техн. ун-т., Тамбов, 2013, Т. 2., С. 22-31.
14. Харченко, Д. А. Переработка отходов полимеров [Текст] / Д. А. Харченко, Н. Т. Арламова, Т. В. Хохлова // Зб. доповідей ІV Міжн. наук.-практ. конф. молодих вчених «Екоінтелект-2009». – Д.: ДІІТ, 2009. – С. 106–107.
15. Розанцев, Э. Г. Органические парамагнетики / Э. Г. Розанцев, М. Д. Гольдфейн, В. Ф. Пулин. – Саратов : Изд-во Сарат. ун-та, 2000. – 340 с.
16. Кожевников, Н. В. Решение некоторых экологических проблем полимерной химии / Н. В. Кожевников, Н. И. Кожевникова, М. Д. Гольдфейн // Изв. Сарат. ун-та. Нов. сер. – 2010. – Т. 10. – Сер. Химия. Биология. Экология. – Вып. 2. – С. 34–42.
17. Приказ Министерства природных ресурсов и охраны окружающей среды Республики Беларусь «О реализации Концепции национальной безопасности Республики Беларусь» № 18-ОД от 19.01.2011.
18. Anthropogenic microlitter in the Baltic Sea water column. [электронный ресурс]; https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/29106941
19. Export of microplastics from land to sea. A modelling approach. [электронный ресурс]; https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/29059612
20. Microplastics in surface waters and sediments of the Three Gorges Reservoir, China. [электронный ресурс]; https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/29050832
21. Are We Underestimating Microplastic Contamination in Aquatic Environments? [электронный ресурс]; https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/29043380
22. Ingestion of Microplastics by Zooplankton in the Northeast Pacific Ocean. [электронный ресурс]; https://link.springer.com/article/10.1007%2Fs00244-015-0172-5
23. The plastic in our drinking water. [электронный ресурс]; http://www.parley.tv/updates/2017/9/6/the-plastic-in-our-drinking-water
24. Microplastics in sea coastal zone: Lessons learned from the Baltic amber. [электронный ресурс]; http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0269749116316402
25. Microplastic and mesoplastic contamination in canned sardines and sprats. [электронный ресурс]; https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/28898945
26. Bożena Graca & Karolina Szewc & Danuta Zakrzewska & Anna Dołęga & Magdalena Szczerbowska-Boruchowska Sources and fate of microplastics in marine and beach sediments of the Southern Baltic Sea—a preliminary study / Environ Sci Pollut Res (2017) 24:7650–7661.
27. Proceedings of the International Research Workshop on the Occurrence, Effects, and Fate of Microplastic Marine Debris / NOAA Marine Debris Program, National Oceanic and Atmospheric Administration, U.S. Department of Commerce Technical Memorandum NOS-OR&R-30 January 2009, - 49 р.
28. Anna Kärrman, Christine Schönlau, Magnus Engwall Exposure and Effects of Microplastics on Wildlife. A review of existing data / MTM Research Centre School of Science and Technology Örebro University, Sweden, 2016. – 39 р.
