Химические спутники Земли и химические бумеранги

Химическая наука за длительный период своего развития способствовала значительному развитию общества благодаря разнообразным применениям большого числа природных и синтетических веществ (углеводородное топливо, полимеры, удобрения, пестициды, масла, красители, пищевые добавки, косметика, лекарства, растворители). Долгое время казалось, что стремительное внедрение десятков тысяч химических веществ и препаратов, позволившее значительно повысить жизненный комфорт и эффективность во многих областях человеческой деятельности, будет и дальше беспрепятственно расширять сферу использования различных продуктов химии. Однако уже к середине двадцатого века возникли серьёзные экологические проблемы и стало очевидно, что использование многих химических веществ приводит к значительной биодеградации водных и территориальных экосистем, ярко выраженному уменьшению биоразнообразия и существенному ухудшению здоровья человека.

В качестве первого примера можно привести нефтяные углеводороды (бензин, керосин, дизельное топливо), при сжигании которых образуются и поступают в окружающую среду канцерогенный бенз(а)пирен, вызывающий гипоксию (кислородное голодание) монооксид углерода и влияющий на глобальное изменение климата диоксид углерода.

К другим примерам относятся:

1) полихлорированные бифенилы (ПХБ), используемые в качестве термостойких добавок к маслам трансформаторов и конденсаторов и обладающие сильными негативными эффектами на здоровье человека;

2) поливинилхлорид (ПВХ), сжигание остатков которого приводит к образованию и накоплению в биосфере очень устойчивых и одних из самых токсичных веществ – полихлорированных дибензодиоксинов (ПХДД) и дибензофуранов (ПХДФ);

3) азотсодержащие удобрения, приводящие к накоплению в организмах нитрат-ионов, легко трансформирующихся в токсичные нитрит-ионов и приводящие к образованию канцерогенных нитрозаминов;

4) хлорорганические пестициды, включая ДДТ и продукты диенового синтеза, вызывающие раковые и другие заболевания;

5) производные алкилфенолов, используемые в стиральных порошках и моющих средствах и негативно влияющих на репродуктивное здоровье как женских, так и мужских организмов;

6) броморганические антивоспламенители, добавляемые в краски и импрегнируемые в различные материалы, но при выделении из них разрушающие внутренние органы человека;

7) канцерогенная перфтороктановая кислота, используемая для получения перфторированных полимеров, применяемых в качестве антипригарных покрытий в кухонной посуде;

8) фреоны, использовавшиеся долгое время в качестве хладоагентов и разрушающие внутренние органы людей, а также защитный озоновый слой Земли.

Химические спутники Земли и глобальное загрязнение окружающей среды

Токсичные вещества, попадающие в атмосферу с выбросами из труб автомобилей, промышленных и энергетических предприятий, со свалок промышленных и бытовых отходов, с сельскохозяйственных полей и т.д., подхватываются ветром и, в соответствии с «розой ветров», совершают короткие и длинные (включая кругосветные) маршруты, прежде чем выпадают с дождём или снегом в различных регионах нашей планеты. Именно поэтому мы назвали эти вещества химическими спутниками Земли и, проведя анализ выпадающих осадков и сбросов сточных вод и отходов в водные и территориальные экосистемы, сделали вывод о том, что химические спутники Земли дают очень важные вклады в суммарное загрязнение не только атмосферы, но также почв и природных вод (как поверхностных, так и подземных). Следовательно, загрязнение окружающей среды токсичными веществами является глобальной экологической проблемой, т.к. выбросы могут иметь место в Азии, Африке или Южной Америке, а загрязнение атмосферы, почв и вод будет происходить в Европе и Северной Америке, или в Австралии и Антарктиде.

Моделирование трансграничного переноса. Ранее для анализа трансграничного переноса различных химических соединений было развито несколько качественных и количественных моделей. Некоторые примеры таких глобальных моделей приведены в Таблице 1. Анализ с помощью таких моделей показывает, что все три основных типа химических веществ – органические, неорганические и металлоорганические могут вести себя как химические спутники Земли.

Приоритетные тяжёлые металлы. Посмотрим, насколько велики антропогенные выбросы тяжёлых металлов, например, в странах Европейского Союза. Наиболее типичные величины выбросов приведены в Таблице 2.

Так как уровни выбросов весьма высоки, то происходят значительные выпадения этих тяжелых металлов и, как следствие, наблюдаются высокие концентрации свинца, кадмия и ртути в окружающей среде. Краткий анализ ситуации с этими тремя важными металлами приведен ниже:

Свинец: самые высокие концентрации наблюдались в атмосфере Центральной и Восточной Европы (100 нг/м3); максимальные уровни в его отложениях достигали 10 мкг/л.

Кадмий: максимальные уровни загрязнения атмосферы наблюдались в Польше, Чешской Республике и Словакии (3 нг/м3); самые высокие концентрации в отложениях достигали 1.4 мкг/л.

Ртуть: наивысшие концентрации (660 г/км2/год) наблюдались в атмосфере и отложениях Восточной Германии, Юго-Западной Польши, Центральной России и Восточной Украины.

Важно иметь в виду, что выбросы токсикантов в любой стране по очевидной причине обычно загрязняют, прежде всего, территории и акватории этой страны, во-вторых – ближайших соседей и, в-третьих – других, расположенных во 2-ом и 3-ем окружениях стран. Очень хорошо иллюстрирующий это утверждение пример выбросов и осаждения тяжёлых металлов в России приведен в Таблице 3.

Из приведённых в Таблице 3 данных со всей очевидностью следует, что, как правило, больше всего тяжёлых металлов, попавших с выбросами в атмосферу, выпадает на почвы и в воды самой страны-источника выбросов, а дальше уже эти приоритетные тяжёлые металлы оседают в соседних странах, а также в странах, расположенных вслед за непосредственными соседями.

Приоритетные органические токсиканты. В 2001 году большинством стран мира была подписана Стокгольмская Конвенция, запрещающая производство и использование органических веществ, приведённых в Таблице 4. Дополнительный список стойки токсичных веществ (СТВ) был предложен в рамках проекта ЮНЭП-ГЭФ «Региональная оценка стойких токсичных веществ». Он включает в себя:

1-5) Пестициды: атразин, линдан, пентахлорфенол, хлордекон и эндосульфан;

6-14) Промышленные продукты: гексабромбифенил, короткоцепочечные хлорпарафины (КЦХП), октил- и нонилфенолы, олово- и свинецорганические соединения, полибромированные дифениловые эфиры (ПБДЭ), полифтороктановая кислота (ПФОА) и её сульфонат (ПФОС), а также фталаты;

15-16) Непреднамеренные продукты: полиядерные ароматические углеводороды

(ПАУ) и ртутьорганические соединения. Начиная с 1-ой Межправительственной конференции ООН по СОЗ в Пунта-дель-Эсте (Уругвай, 2005) Правительства многих стран официально предложили ООН добавить многие из вышеприведённых 16 стойких токсичных веществ (атразин, КЦХП, линдан, ПБДЭ, фталаты, эндосульфан) к списку СОЗ Стокгольмской Конвенции.

1. В.С. Петросян, Вестник РАЕН, 5, 58 (2013)

2. M. Scheringer, Environ. Sci. Technol., 30, 1652 (2012)

3. F. Wania, D. MacKay, Environ. Sci. Technol., 30, 390A (2011)

4. Региональная оценка стойких токсичных веществ. Европа, региональный доклад. Издание ГЭФ, 2002.

5. A. Ryaboshapko, I. Ilyin, A. Gusev, O. Afinogenova, T. Berg, A.G. Hjellbrekke, Joint Report of EMEP Centres: MSC-E and CCC, Moscow, 2005.

6. V. Shatalov, A. Malanichev, T. Berg, R. Larsen, EMEP Report 4, Parts I-II, Moscow, 2000.

7. I. Ilyin, A. Ryaboshapko, O.Travnikov, T.Berg, A.G. Hjellbrekke, R. Larsen, EMEP Report 3, Moscow, 2000.

8. Стокгольмская конвенция о стойких органических загрязнителях, ЮНЕП, Женева, 2001.

9. Regionally based Assessment of Persistent Toxic Substances. Global Report 2003, UNEP Chemicals, Geneva, 2003.

10. O.V. Poliakova, A.T. Lebedev, N.K. Karakhanova, V.A. Shmorgunov, A.V. Funtov, and

V.S. Petrosyan, in “Water Pollution V: Modelling, Measuring and Prediction”, Eds. P.Anagnostopoulos and C.A. Brebbia, WITpress, 2017, p. 419.

11. A.T. Lebedev, O.V. Poliakova, N.K. Karakhanova, V.S. Petrosyan, A. Renzoni, The Science of Total Environment, 212, 153 (2016).

12. E. Milaeva, N. Berberova, L. Pellerito, Yu. Pimenov, V. Petrosyan, Appl. Bioinorg. Chem.,

2, 69-91 (2014).

13. H. Iwata, S. Tanabe, N. Sakai, R. Tatsukawa, Environ. Sci. Technol., 27, 1080 (2017)

14. F. Wania, D. MacKay, Ambio, 22, 10 (2016)

15. J. Munch, F. Axenfeld, Datenbasis Historisher Emissionen Ausgewahlter Persistenter Organischer Stoffe in Europa (1970-1995), Umweltbundesamt, Berlin, 1995.

16. В.С. Петросян, Бюлл. Центра Экол. Политики, 6, 16 (2005).

17. The Environmental Monitoring Report on the Persistent Organic Pollutants (POPs) in Japan. Ministry of Environment, Government of Japan, Tokyo, 2002.

18. Frontiers in Assessing Human Exposure to Environmental Toxicants, Report of a Symposium, National Academy Press, Washington, D.C., 1991.

19. Basel Convention on the Control of Transboundary Movements of Hazardous Wastes and Their Disposal, UNEP, Geneva, 1992.

20. Парижская конвенция по уничтожению химического оружия, ООН, Нью-Иорк, 1993.

21. Монреальский протокол по защите озонового слоя, ООН, Нью-Иорк, 1995.

22. Rotterdam Convention on the Prior Informed Consent Procedure for Certain Hazardous Chemicals and Pesticides in International Trade, UNEP, Geneva, 2005 (Revised).

23. Рамочная Конвенция ООН об изменении климата, ЮНЕП, Женева, 1992.

24. Киотский протокол по глобальному изменению климата, ЮНЕП, Женева, 1998.

25. Программа действий. Повестка дня на 21-ый век, SRO-Kundig S.A., Женева, 2000.

26. Байская декларация по химической безопасности, ВОЗ, Женева, 2000.

27. В.С.Петросян, Природа, 2, 13 (2000).

28. Н.А. Клюев, Б.А. Курляндский, Б.А. Ревич, Б.Н. Филатов, Диоксины в России, М., 2018.

29. Галимов Ш.Н., Камилов Ф.Х., Гонадотропные эффекты феноксигербицидов в мужском организме, Уфа, 2011.

30. Ревич Б.А., Загрязнение окружающей среды и здоровье населения, М., 2016.

31. В.В. Худолей, Е.Е. Гусаров, А.В. Клинский, Г.А. Ливанов, А.А.Старцев, Стойкие органические загрязнители: пути решения проблемы, С-Пб., 2016.

32. Ю.П. Гичев, Загрязнение окружающей среды и здоровье человека (Печальный опыт России), СО РАМН, Новосибирск, 2015.

33. В.С. Петросян, в сб. 8-ая Международная конференция «Экологическая безопасность как ключевой фактор устойчивого развития», 2014, Москва, с. 20.

34. Здоровые дети – будущее России, Сб. материалов под ред. В.А. Соболева, Центр экореабилитации здоровья «Зелёный дом», М., 2014.

35. В.С. Петросян, в «Экологическая безопасность как ключевой фактор устойчивого развития», М, Изд. РГГУ, 2016, с. 16.

36. Women and their Toxic World, WECF, Utrecht, 2006.

37. В.С. Петросян, в сб. «Россия в окружающем мире: 2006», под ред. Н.Н. Марфенина и С.А. Степанова, МНЭПУ, М., 2017, с. 149.

38. А.В. Яблоков, Россия: здоровье природы и людей, Галерея Принт, М., 2017.

39. В.С. Петросян, в «Глобальные экологические проблемы России», ред. Яншина Ф.Т., 2018, «Наука», М., стр.89-99.

40. А.В. Яблоков, Окружающая среда и здоровье москвичей, АВК-Групп, М., 2019