Острая аварийно экотоксикологическая ситуация

Размещено на http://www.allbest.ru/

Оглавление

Введение

1. Общая характеристика хлора

1.1 Происхождение хлора

1.2 Физические и химические свойства

1.3 Растворимость

2. Основные источники поступления хлора в природную среду и живые организмы

3. Гигиенические параметры использования хлора

3.1 Механизм действия

3.2 Миграция хлора

3.3 Предельно допустимые концентрации для объектов окружающей среды и продукции

3.4 Метаболические процессы

4. Токсикологическая характеристика хлора

5. Подходы к отбору проб

5.1 Отбор проб воды

5.2 Отбор проб воздуха

5.3 Отбор проб почвы

5.4 Отбор проб растений

6. Аналитические методы определения хлора в образцах

6.1 Метод определения хлора в воде

6.2 Метод определения хлора в воздухе

6.3 Метод определения хлора в почве

6.4 Метод определения хлора в растениях

7. Выбор вида индикатора. Популяционные характеристики используемые для оценки состояния популяции под действием хлора

8. Токсикологические методы оценки воздействия присутствующей дозы хлора на компоненты биоты

Выводы

Предложения

Список использованной литературы



Введение

Острой аварийной экотоксикологической ситуацией называется ситуация возникающая в результате воздействия на окружающую среду химических веществ, обычно антропогенных, повышенных концентраций. (Ткаченко, 2012г) хлор химический токсикологический

На всех стадиях своего развития человек был тесно связан с окружающим миром. Но с тех пор как появилось высокоиндустриальное общество, опасное вмешательство человека в природу резко усилилось, расширился объём этого вмешательства, оно стало многообразнее и сейчас грозит стать глобальной опасностью для человечества. Расход не возобновимых видов сырья повышается, все больше пахотных земель выбывает из экономики, так на них строятся города и заводы. Человеку приходится все больше вмешиваться в хозяйство биосферы - той части нашей планеты, в которой существует жизнь. Биосфера Земли в настоящее время подвергается нарастающему антропогенному воздействию. При этом можно выделить несколько наиболее существенных процессов, любой из которых не улучшает экологическую ситуацию на планете. Наиболее масштабным и значительным является химическое загрязнение окружающей среды несвойственными ей веществами химической природы. Среди них - газообразные и аэрозольные загрязнители промышленно-бытового происхождения. (Орлов, 2002)

По последним данным, хлорированная вода, долгое время считающаяся безопасной для здоровья человека, обладает мутагенными свойствами, которые проявляются не сразу, а через некоторое время. Тем страшнее бывают последствия: патологические изменения органов дыхания, желудочно-кишечного тракта и щитовидной железы, повышение аллергической восприимчивости на основные аллергены, общее ослабление иммунной системы, различные стоматологические проблемы. Более того, планомерное употребление хлорированной воды способно вызвать изменения на генетическом уровне, включая и ускорение такого геронтологического процесса как старение организма.



1. Общая характеристика хлора

1.1 Происхождение хлора

Соединения хлора (англ. Chlorine, франц. Chlore, нем. Chlor), прежде всего поваренная соль и нашатырь, известны очень давно. К более позднему времени относится знакомство с соляной кислотой. В конце XVI в. (1595) о ней упоминает в своей "Aлхимии" Либавиус, в XVII в. - Василий Валентин. Тогда соляную кислоту в небольших количествах получали для алхимических и ремесленных целей путем перегонки смеси поваренной соли, железного купороса, квасцов и т. д. Более подробно соляная кислота описана Глаубером, разработавшим способ получения чистой кислоты из смеси поваренной соли с серной кислотой.

Глаубер дает рекомендации по применению соляной кислоты, в частности, в качестве приправы к кушаньям вместо уксуса. Свободный хлор, возможно, был получен тоже Глаубером, а затем Ван Гельмонтом и Бойлем, однако честь официального открытия хлора несомненно принадлежит Шееле. Исследуя в 1774 г. черную магнезию (Magnesianigra - пиролюзит), которую считали тогда разновидностью белой магнезии, содержащей тяжелые примеси, например бария, Шееле обнаружил, что она растворяется в соляной кислоте на холоду с образованием темного коричневого раствора. Шееле предполагал, что при этом должен получаться "воспламеняемый воздух" (водород), как это происходит при действии кислот на металлы, но выделившийся газ совершенно не походил на водород.

Шееле собрал газ в пузырь и, наблюдая за ним, заметил, что газ разъедает пробку, обесцвечивает живые цветы, действует на все, за исключением золота, металлы, образует дым в смеси с аммиаком, а при его соединении с содой получается обыкновенная соль. Так как флогистики считали, что черная магнезия при растворении в кислоте поглощает много флогистона, отнимая его и у других тел, в первую очередь от кислоты, Шееле назвал новый газ дефлогистированной соляной (DephlogistierteSalzsaure) или муриевой кислотой (muria - рассол, соленая вода). Разрабатывая свою кислородную теорию, Лавуазье дал этой "кислоте" новое название - оксигенированная или окисленная соляная кислота, т. е. соединение кислорода с соляной кислотой (Acidemarindephlogistique, Acidemuriatiqueoxygene). Согласно положениям антифлогистической химии, она должна была содержать кислород в соединении с каким-либо элементом, в данном случае мурием (Murium, Muriaticum); именно поэтому в списке простых тел Лавуазье фигурирует особый муриевый радикал (radicalmuriatique).

В конце XVIII -- начале XIX в. многие ученые стремились получить мурий в свободном состоянии с тем, чтобы определить его степень окисления в различных соединениях; естественно, что их поиски были безуспешными. В 1809 г., спустя 15 лет после смерти Лавуазье, Гей-Люссак и Тенар, пытаясь обнаружить кислород в окисленной соляной кислоте (т. е. хлоре), пропускали ее над углем в раскаленной фарфоровой трубе. Однако по выходе из трубки газ оставался неизменным, так же как и уголь.

Дэви повторил эти опыты и, кроме того, пытался разложить окисленную соляную кислоту электролитически, но в обоих случаях "кислота" не обнаруживала каких-либо изменений. Исследуя действие "кислоты" на металлы и их окислы металлов, Дэви установил образование хлористых солей. Отсюда следовало, что окисленная соляная кислота представляет собой элементарное вещество, и Дэви решил дать ей новое название - хлорин или хлорный газ (Chlorine и Chloriсgas).

При выборе названия он исходил из принципа номенклатурной комиссии Парижской академии наук - именовать новые вещества по их свойствам. Газ имел желто-зеленый цвет, отсюда его название от греч. - желто-зеленый. Доводы Дэви были приняты большинством химиков. В 1812 г. Гей-Люссак предложил изменить название газ на "хлор", оно стало общепринятым во всех странах, кроме Англии и США. Свойство хлора легко соединяться со щелочными металлами с образованием хлоридов дало повод Швейгеру предложить в 1811 г. название - галоген, т. е. солеобразователь, солетвор. В русской химической литературе начала XIX в. имеется чрезвычайное разнообразие в наименовании хлора: гас пресыщенной соляной кислоты, пресыщенная соляная кислота, обезгорюченная соляная кислота, окисленный солянокислый гас, солеперекислый гас, солетвор , хлор, соляная окисленная кислота, хлорин. Кроме того, встречаются названия оксимуриевая кислота, солетворная окись, хлорина, соляной спирт, окисленный галоген, галогенит, гасовидная соляная кислота, галогений и др.

1.2 Физические и химические свойства

При обычных условиях хлор -- желто-зеленый газ, плотность газа при 25°C 3,214 г/дм3 (примерно в 2,5 раза больше плотности воздуха). Температура плавления твердого хлора -100,98°C, температура кипения -33,97°C. Стандартный электродный потенциал Сl2/Сl- в водном растворе равен +1,3583 В.

В свободном состоянии существует в виде двухатомных молекул Сl2. Межъядерное расстояние в этой молекуле 0,1987 нм. Сродство к электрону молекулы Сl2 2,45 эВ, потенциал ионизации 11,48 эВ. Энергия диссоциации молекул Сl2 на атомы сравнительно невелика и составляет 239,23 кДж/моль. Хлор немного растворим в воде. При температуре 0°C растворимость составляет 1,44 масс.%, при 20°C -- 0,711°C масс.%, при 60°C -- 0,323 масс. %. Раствор хлора в воде называют хлорной водой. В хлорной воде устанавливается равновесие:

Сl2 + H2O H+ = Сl- + HOСl.

Для того, чтобы сместить это равновесие влево, т. е. понизить растворимость хлора в воде, в воду следует добавить или хлорид натрия NaCl, или какую-либо нелетучую сильную кислоту (например, серную). Хлор хорошо растворим во многих неполярных жидкостях. Жидкий хлор сам служит растворителем таких веществ, как ВСl3, SiCl4, TiCl4.

Из-за низкой энергии диссоциации молекул Сl2 на атомы и высокого сродства атома хлора к электрону химически хлор высоко активен. Он вступает в непосредственное взаимодействие с большинством металлов (в том числе, например, с золотом) и многими неметаллами. Так, без нагревания хлор реагирует с щелочными и щелочноземельными металлами, с сурьмой:

2Sb + 3Cl2 = 2SbCl3

При нагревании хлор реагирует с алюминием:

3Сl2 + 2Аl = 2А1Сl3

и железом:

2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3.

С водородом H2 хлор реагирует или при поджигании (хлор спокойно горит в атмосфере водорода), или при облучении смеси хлора и водорода ультрафиолетовым светом. При этом возникает газ хлороводород НСl:

Н2 + Сl2 = 2НСl.

Раствор хлороводорода в воде называют соляной (хлороводородной) кислотой. Максимальная массовая концентрация соляной кислоты около 38%. Соли соляной кислоты -- хлориды , например, хлорид аммония NH4Cl, хлорид кальция СаСl2, хлорид бария ВаСl2 и другие. Многие хлориды хорошо растворимы в воде. Практически нерастворим в воде и в кислых водных растворах хлорид серебра AgCl. Качественная реакция на присутствие хлорид-ионов в растворе -- образование с ионами Ag+ белого осадка AgСl, практически нерастворимого в азотнокислой среде:

СаСl2 + 2AgNO3 = Ca(NO3)2 + 2AgCl.

При комнатной температуре хлор реагирует с серой (образуется так называемая однохлористая сера S2Cl2) и фтором (образуются соединения ClF и СlF3). При нагревании хлор взаимодействует с фосфором (образуются, в зависимости от условий проведения реакции, соединения РСl3 или РСl5), мышьяком, бором и другими неметаллами. Непосредственно хлор не реагирует с кислородом, азотом, углеродом (многочисленные соединения хлора с этими элементами получают косвенными путями) и инертными газами (в последнее время ученые нашли способы активирования подобных реакций и их осуществления «напрямую»). С другими галогенами хлор образует межгалогенные соединения, например, очень сильные окислители -- фториды ClF, ClF3, ClF5 . Окислительная способность хлора выше, чем брома, поэтому хлор вытесняет бромид-ион из растворов бромидов, например:

Cl2 + 2NaBr = Br2 + 2NaCl

Хлор вступает в реакции замещения со многими органическими соединениями, например, с метаном СН4 и бензолом С6Н6:

СН4+ Сl2 = СН3Сl + НСl или С6Н6 + Сl2 = С6Н5Сl + НСl.

Молекула хлора способна присоединятся по кратным связям (двойным и тройным) к органическим соединениям, например, к этилену С2Н4:

С2Н4 + Сl2 = СН2СlСН2Сl.

Хлор вступает во взаимодействие с водными растворами щелочей. Если реакция протекает при комнатной температуре, то образуются хлорид (например, хлорид калия КCl) и гипохлорит (например, гипохлорит калия КClО):

Cl2 + 2КОН = КClО + КСl +Н2О.

При взаимодействии хлора с горячим (температура около 70-80°C) раствором щелочи образуется соответствующий хлорид и хлорат , например:

3Сl2+ 6КОН= 5КСl + КСlО3+ 3Н2О.

При взаимодействии хлора с влажной кашицей из гидроксида кальция Са(ОН)2 образуется хлорная известь («хлорка») СаСlОСl.

Степени окисления хлора +1 отвечает слабая малоустойчивая хлорноватистая кислота НСlО. Ее соли -- гипохлориты, например, NaClO -- гипохлорит натрия. Гипохлориты -- сильнейшие окислители, широко используются как отбеливающие и дезинфицирующие агенты. При взаимодействии гипохлоритов, в частности, хлорной извести, с углекислым газом СО2 образуется среди других продуктов летучая хлорноватистая кислота , которая может разлагаться с выделением оксида хлора (I) Сl2О:

2НСlО = Сl2О + Н2О.

Именно запах этого газа Сl2О -- характерный запах «хлорки».

Степени окисления хлора +3 отвечает малоустойчивая кислота средней силы НСlО2. Эту кислоту называют хлористой, ее соли -- хлориты, например, NaClO2 -- хлорит натрия.

Степени окисления хлора +4 соответствует только одно соединение -- диоксид хлора СlО2.

Степени окисления хлора +5 отвечает сильная, устойчивая только в водных растворах при концентрации ниже 40%, хлорноватая кислота НСlО3. Ее соли -- хлораты, например, хлорат калия КСlО3.

Степени окисления хлора +6 соответствует только одно соединение -- триоксид хлора СlО3 (существует в виде димера Сl2О6).

Степени окисления хлора +7 отвечает очень сильная и довольно устойчивая хлорная кислота НСlО4. Ее соли -- перхлораты, например, перхлорат аммония NH4ClO4 или перхлорат калия КСlО4. Следует отметить, что перхлораты тяжелых щелочных металлов -- калия, и особенно рубидия и цезия мало растворимы в воде. Оксид, соответствующий степени окисления хлора +7 -- Сl2О7.

Среди соединений, содержащих хлор в положительных степенях окисления, наиболее сильными окислительными свойствами обладают гипохлориты. Для перхлоратов окислительные свойства нехарактерны.

1.3 Растворимость хлора

Хлор хорошо растворим в воде. Растворимость хлора при общем давлении (газа и паров воды), равном 760 мм. При температуре ниже 10° из насыщенного хлором водного раствора выпадает С12*8H2O - ромбические кристаллы, плотность - 1,23, кристаллогидрат плавится с разложением при 9,6°, растворим в этиловом спирте. Растворимость хлора в водном растворе NaCl и других хлоридов значительно меньше, чем в воде, и сильно уменьшается с повышением концентрации соли в растворе. Растворимость хлора в соляной кислоте с повышением концентрации последней сначала снижается, а затем повышается и при содержании HCl более 4 моль/1000 г Н2О становится выше, чем в чистой воде.

2. Основные источники поступления хлора в природную среду и живые организмы

Хлор (Cl) - химический элемент, необходимый для жизнедеятельности растений, человека и животных. Хлор содержится в почве, морской и океанической воде, составе живого вещества биосферы. Особенно много хлора в хлоридных солях осадочных пород, солончаках пустынь и морских побережий, в органах и тканях растений засоленных почв - галофитов. Хлориды и другие соли с натрием, магнием и калием часто образуют толщи соляных залежей осадочного происхождения. Главные минералы этих солей - галит, сильвинит, карналлит, бишофит и др. Хлор может растворяться в воде с образованием неустойчивой хлорноватистой и соляной кислот. Содержание хлора в растениях колеблется в широких пределах (от тысячных долей процента до нескольких процентов). Животные и человек получают хлор из пищевых продуктов. Все продукты и блюда, приготовленные с солью (NaCl), богаты хлором. Основная форма соединений хлора в организме - это хлористый натрий, а также хлориды калия, кальция и магния. В теле человека хлор содержится в крови, легких, почках, мышцах. Установлена важная роль хлора в регуляции обмена веществ, водного обмена, активировании ряда ферментов, деятельности почек, образовании плазмы крови, спинномозговой жидкости и желудочного сока. Суточная потребность в хлоре в рационе питания человека составляет 5 - 7 г.

Считается, что хлор поступает в организм вместе с поваренной солью - это до 90% его суточной нормы, а в продуктах его очень мало; однако в тех регионах, где в питании традиционно используется мало соли, симптомов нехватки хлора в организме обычно не наблюдается. Есть также определённые категории людей - например, вегетарианцы, которые не употребляют соль в принципе, и у них тоже не бывает дефицита хлора - по крайней мере, в этом они не отличаются от других людей.

Конечно, в продуктах хлор есть: он есть в мясе, яйцах, бобовых, морепродуктах - устрицах, оливках, крупах, в овощах и фруктах его мало. Довольно богаты хлором некоторые виды морских и пресноводных рыб: это скумбрия, анчоусы, зубатка, мойва, сазан, карась, камбала, горбуша, тунец, хек. (www.ximik.ru).

Хлор -- токсичный удушливый газ, при попадании в лёгкие вызывает ожог лёгочной ткани, удушье. Раздражающее действие на дыхательные пути оказывает при концентрации в воздухе около 0,006 мг/л (т.е. в два раза выше порога восприятия запаха хлора). Хлор был одним из первых химических отравляющих веществ, использованных Германией в Первую мировую войну. При работе с хлором следует пользоваться защитной спецодеждой, противогазом, перчатками. На короткое время защитить органы дыхания от попадания в них хлора можно тряпичной повязкой, смоченной раствором сульфита натрия Na2SO3 или тиосульфата натрия Na2S2O3.

Кожный путь попадания токсичных веществ в организм раньше вообще не рассматривался. А зря! Кожа - самый большой по площади орган. Распаренная, с открытыми порами, она впитывает вредные вещества, как губка. Хлороформ и четыреххлористый углерод легко проникают из воды через кожу в организм человека. Что особенно опасно для детей, кожа которых более уязвима, а организм еще не выработал способов защиты от неблагоприятных внешних факторов. Кстати, оценка кожной проницаемости проводилась на взрослых волонтерах и позволила установить, что из воды адсорбировалось на кожу 8,2 процента хлороформа. Другой эксперимент показал, что в условиях закрытого плавательного бассейна с хлорированной водой в организм человека из воздуха поступает 76 - 78, а через кожу - 22 - 24 процента хлороформа.



3. Гигиенические параметры использования хлора

Хлор - один из наиболее химически активных элементов и вступает в реакцию со множеством соединений даже при комнатной температуре. Газообразный хлор, будучи растворенным в воде, испытывает реакцию диспропорционирования в результате которой образуется соляная кислота (HCl) и хлорноватистая кислота (HOCl):Cl2 + H2O -->HCl + HOCl

3.1 Механизм действия хлора

По физиологическому действию на организм хлор относится к группе веществ удушающего действия. В момент контакта он оказывает сильное раздражающее действие на слизистую оболочку дыхательных путей и глаза. Признаки поражения наступают сразу после воздействия, поэтому хлор является быстродействующим АХОВ. Проникая в глубокие дыхательные пути, хлор разрушает лёгочную ткань, вызывая отёк лёгких. В зависимости от концентрации (токсодозы) хлора степень тяжести отравления может быть различной. При воздействии хлора уже в незначительных концентрациях наблюдается покраснение коньюктивы глаз, мягкого нёба и глотки, а также бронхит, лёгкая одышка, охриплость, чувство сдавливания в груди. Пребывание в атмосфере, содержащей хлор в концентрациях 1,5-2 г/м3, сопровождается появлением болевых ощущений в верхних дыхательных путях, жжением и болью за грудиной (чувство сильного сдавливания в груди), жжением и резью в глазах, слезотечением, мучительным сухим кашлем. Через 2-4 ч появляются признаки отёка лёгких. Увеличивается одышка, учащается пульс, начинается отделение пенистой жёлтоватой или красноватой мокроты. Воздействие высоких концентраций хлора в течение 10-15 мин может привести к развитию химического ожога лёгких и смерти. При вдыхании хлора в очень высоких концентрациях смерть наступает в течение нескольких минут из за паралича дыхательного центра. Антидота против хлора не существует (www.ecotext.ru).

3.2 Миграция хлора

Хлора в земной коре не очень много - всего 0,017%, причем в свободном состоянии он встречается лишь в небольших количествах в вулканических газах. В списке самых распространенных элементов хлор находится в конце второго десятка. Хлора меньше, чем даже ванадия и циркония (но больше, чем хрома, никеля, цинка, меди и азота). При этом хлор очень сильно распылен: небольшие количества этого элемента входят в состав множества различных минералов и горных пород. Очень высокая химическая активность хлора приводит к тому, что в природе он встречается, как правило, в виде соединений, в сочетании с натрием, калием, магнием, кальцием. Хлор образует около ста минералов; главным образом это хлориды легких металлов - щелочных и щелочноземельных. Самый распространенный среди них - галит NaCl. Реже встречаются хлориды калия, кальция, магния. Из них наиболее распространены бишофит MgC12·6H2O, карналлит KCl·MgC12·6H2O, сильвин KCl, сильвинит NaCl·KCl, каинит KCl·MgSO4·3H2O, тахигидрит CaC12·2MgC12·12H2O. В виде таких соединений хлор содержится в соляных пластах, образовавшихся при высыхании древних морей.

Особенно мощные залежи образует галит и калийные соли; их запасы оцениваются гигантским числом - более 10 триллионов тонн! Очень много хлора содержится в морской воде - в среднем 1,9%. Происходит это потому, что хлор вымываемый из пород, нигде не может задержаться (почти все хлориды металлов растворимы) и выносится реками в моря и океаны. Но не следует думать, что попавший в морскую воду хлор уже не может вернуться на материки. В обратной миграции хлора большую роль играет ветер, уносящий соленую пыль с поверхности океанов, морей и соленых озер. Так хлор участвует в круговороте веществ. Но в засушливых и пустынных районах в результате интенсивного испарения воды концентрация хлора в грунтовых водах сильно повышается. Так образуются солончаки, особенно в низинах. Из различных источников ежегодно в мире добывают сотни миллионов тонн хлора.

3.3 Предельно допустимые концентрации для объектов окружающей среды и продукции

Предельно допустимая концентрация хлора в воздухе рабочей зоны производственного помещения составляет 1 мг/м3, однако человек начинает ощущать хлор в атмосферном воздухе при превышении концентрации 3 мг/м3. Предельно допустимая концентрация хлора в атмосферном воздухе населённых пунктов равна: среднесуточная 0,03 мг/м3; максимальная разовая 0,1 мг/м3.

Согласно СанПиН 2.1.4.1074-01, предельно допустимая концентрация (ПДК) хлора в водопроводной питьевой воде не должна превышать 0,3 мг/л. В противном случае «в зоне риска» оказываются слизистые оболочки полости рта, глотки, пищевода. Кроме того, хлорсоединения провоцируют возникновение бронхиальной астмы и оказывают токсическое действие на организм взрослых и детей.

3.4 Метаболические процессы

Хлор поступает в организм с пищей. Всасывается хлор, в основном, в толстом кишечнике. Всасывание и экскреция хлора тесно связаны с ионами натрия и бикарбонатами, в меньшей степени с минералокортикоидамии активностью Na+/K+ - АТФ-азы.Хлор накапливается в висцеральной ткани, коже и скелетных мышцах. В клетках аккумулируется 10-15% всего хлора, из этого количества от 1/3 до 1/2 - в эритроцитах. Около 85% хлора находятся во внеклеточном пространстве. Мышечная ткань человека содержит 0,20-0,52 % хлора, костная - 0,09 %; в крови - 2,89 г/л. В организме среднего человека (масса тела 70 кг) 95 г хлора. Хлор выводится из организма в основном с мочой (90-95%), калом (4-8%) и через кожу (до 2%). Экскреция хлора связана с ионами натрия и калия, и реципрокно с HCO3- (кислотно-щелочной баланс).



4. Токсикологическая характеристика хлора

Половина населения России получает воду, опасную для здоровья. Загрязненная вода вызывает до 80% всех известных болезней и на 30% ускоряет процесс старения.

Сейчас обеззараживание воды, поступающей из природных водоемов, проводится в основном при помощи хлора. Но никто не задумался над тем, что хлор, образуя соединения (всего их идентифицировано 11), превращается из защитника в медленного убийцу. Производные хлора (хлороформ, хлорфенол, хлориды, остаточный хлор и т.д.) обладают онкогенным (канцерогенным) и мутагенным действием, то есть способны влиять на генетический аппарат человека. Высокое содержание в воде хлора и его соединений провоцирует респираторно-вирусные заболева¬ния, пневмонию, гастриты и, что самое страшное, - предположительно онкологические заболевания. Согласно данным

Американского национального онкологического института на счет хлороформа, содержащегося в питьевой воде, можно отнести около 2% случаев заболевания раком почек и печени. Такое же заключение вынесли и финские ученые. Несмотря на это, хлор продолжает активно применяться для обеззараживания воды. Более того, исследования последних лет показали, что многие вирусные загрязнения устойчивы к воздействию хлора. Если же в воду попадет фенол, то такое сочетание чревато образованием диоксинов, которые относятся к категории особо опасных ядов даже в микроскопически малых дозах. Проникновение воды в организм через пищевод может быть не единственным и даже не основным источником риска, так как поглощение вредных веществ через кожу сильно недооценивалось.

Продолжительный горячий душ может быть опасен. Токсичные вещества вдыхаются в высоких концентрациях. Летучие органические вещества испаряются из воды в душе или ванной. Скромные подсчеты показывают, что риск заражения при вдыхании может быть таким же серьезным, как и питье воды, то есть вдыхание во время принятия душа равносильно выпиванию 2-х литров воды в день. В связи с наличием хлора в воде, принятие душа является главной причиной повышенного уровня хлороформа практически в каждом доме.

Когда вы дышите воздухом в душе или ванной, ваш организм может получить в 6-100 раз больше химических веществ, чем когда вы пьете воду.



5. Подходы к отбору проб

5.1 Отбор проб воды

Результаты исследования воды могут быть правильно истолкованы только в том случае, если были соблюдены все правила отбора проб воды, их хранения и доставки в лабораторию. Очень много факторов могут изменить качество воды на всех перечисленных этапах. Если имеют место быстрые изменения качества исходной воды, то фактический промежуток времени, в течение которого отбирается проба, может существенно влиять на результаты анализа. Суммарная проба, отобранная за определенный период, даст взвешенную во времени среднюю величину, тогда как однократные пробы могут давать величины, в значительной степени зависящие от циклических или случайных колебаний.

Для отбора проб воды используют стерильные флаконы вместимостью 0,5 л с притертой, каучуковой или корковой пробкой. Пробы воды из периферической водопроводной сети отбирают в периоды наибольшего расхода воды при соблюдении правил стерильности. Пробы хлорированной водопроводной воды (с аммонизацией или без нее) отбирают во флаконы с дехлоратом. Отобранные пробы должны сопровождаться документом, подписанным лицом, отбиравшим пробу, с указанием его места работы и должности. Проба должна быть исследована не позже чем через 2 часа после ее отбора.

5.2 Отбор проб воздуха

Отбор проб атмосферного воздуха осуществляется через поглотительный прибор аспирационным способом путем пропускания воздуха с определенной скоростью или заполнения сосудов ограниченной емкости. В результате пропускания воздуха через поглотительный прибор осуществляется концентрирование анализируемого вещества в поглотительной среде. Для достоверного определения концентрации вещества расход воздуха должен составлять десятки и сотни литров в минуту. Пробы подразделяются на разовые (период отбора 20 - 30 мин) и средние суточные (определяются путем осреднения не менее четырех разовых проб атмосферного воздуха, отобранных через равные промежутки времени в течение суток).

Для отбора проб воздуха используются электроаспираторы, пылесосы и другие приборы и устройства, пропускающие воздух, а также устройства, регистрирующие объем пропускаемого воздуха (реометры, ротаметры и другие расходомеры). Учитывая, что метеорологические факторы определяют перенос и рассеяние вредных веществ в атмосферном воздухе, отбор проб воздуха должен сопровождаться наблюдениями за дымовыми факелами источников выбросов и основными метеорологическими параметрами, к числу которых относятся: скорость и направление ветра, температура и влажность воздуха, атмосферные явления, состояние погоды и подстилающей поверхности. Результаты наблюдений записываются в рабочий журнал гидромет наблюдателя, а обработанные результаты - в книжку записи наблюдений за загрязнением атмосферного воздуха и метеорологическими элементами.

5.3 Отбор проб почвы

Пробы почвы отбирают в специальные пластиковые широкогорлые банки емкостью 1 л, которые, как и все остальные принадлежности (данный бланк, совмещенный с протоколом пробоотбора, договор, перчатки одноразовые, самозащелкивающийся пакет и этикетку) можно получить в лаборатории. Все манипуляции по отбору проб почвы необходимо выполнять в перчатках. При отборе проб почвы должны использоваться лопаты с тщательно очищенным лезвием или другие предметы огородно-садового инвентаря также с тщательно очищенными срезающими поверхностями. Инвентарь для отбора проб почвы должен быть изготовлен из стали или алюминия. Поверхности инструментов должны быть без коррозии и ржавчины.Способ отбора проб почвы зависит от площади и однородности обследуемой территории. Отбор производится таким образом, чтобы обеспечить максимальное соответствие пробы для обследуемой зоны отбора.

5.4 Отбор проб растений

Пробы растений с выделением основной и побочной продукции отбирают на тех же участках, что и пробы почвы. Для получения объединенной пробы растений массой 1 кг натуральной влажности рекомендуется отбирать не менее 10 точечных проб. Точечные пробы отбираются с пробных площадок, закладываемых по маршруту отбора проб почвы, с типичным состоянием растений.

В зависимости от вида сельскохозяйственных культур размер пробных площадок может быть 1х1 м (для культур сплошного сева) или 1х2 м (для пропашных культур). В полевых условиях наземную часть растений срезают острым ножом, ножницами или серпом на высоте 3-5 см над поверхностью почвы, укладывают в полиэтиленовую пленку или крафт-бумагу, вкладывают этикетку установленного образца. Разделение срезанных растений на основную и побочную продукцию проводят в лаборатории. При отборе проб корнеплодов и клубнеплодов желательно их укладывать для транспортировки отдельно от ботвы.



6. Аналитические методы определения хлора в образцах

6.1 Метод определения хлора в воде

Внедрение хлора для обеззараживания питьевой воды является перспективным направлением для реализации современных гигиенических требований к качеству питьевой воды. Существуют методы определения хлора в воде.

Йодометрический метод предназначен для анализа воды с содержанием активного хлора более 0,3 мг/л при объеме пробы 250 мл. Метод может быть рекомендован также для окрашенных и мутных вод.

В коническую колбу насыпают 0,5 г йодистого калия, растворяют его в 1 - 2 см3 дистиллированной воды, затем добавляют буферый раствор в количестве, приблизительно равном полуторной величине щелочности анализируемой воды, после чего добавляют 250 - 500 см3 анализируемой воды. Выделившийся йод оттитровывают 0,005н раствором тиосульфата натрия из микробюретки до появления светло-желтой окраски, после чего прибавляют 1 мл 0,5 %-ного раствора крахмала и раствор титруют до исчезновения синей окраски. При определении щелочности воду предварительно дехлорируют с помощью тиосульфата натрия в отдельной пробе. При концентрации активного хлора менее 0,3 мг отбирают для титрования большие объемы воды.

Содержание суммарного остаточного хлора (X), мг/дм3 вычисляют по формуле:

X= ;

где v - количество 0,005н раствора тиосульфата натрия, израсходованное на титрование, см3; K - поправочный коэффициент нормальности раствора тиосульфата натрия; 0,177 - содержание активного хлора, соответствующее 1 см3 0,005н раствора тиосульфата натрия;V - объем пробы воды, взятый для анализа, см3 (www.bibliofond.ru).

6.2 Метод определения хлора в воздухе

Метод взятия пробы воздуха - аспирационный. Метод определения хлора в воздухе - нефелометрический, основанный на восстановлении хлора мышьяковистой кислотой с последующим определением его в хлориде серебра и в сравнении степени помутнения со стандартной шкалой.

Порядок проведения работы: воздух в количестве 10л протягивают с помощью электрического аспиратора со скоростью 0,5л/мин через 2 последовательно соединенных поглотителя с пористой пластинкой, содержащих по 10мл поглощающего раствора мышьяковистой кислоты (H3AsO3). При отборе пробы воздуха необходимо определить toCи атмосферное давление. Пробу 1,5мл из первого поглотителя и 5мл из второго вносят в калориметрические пробирки. Объем раствора с 1мл пробы доводят поглощающим раствором до 5мл. В пробирки с пробами вносят по 1мл 1% раствора нитрата серебра (AgNO3), содержимое встряхивают и через 5-10 мин сравнивают на черном фоне степень помутнения пробы со стандартной шкалой. Расчет концентрации хлора (мл/м3) проводят по формуле:

a= ; где

а - к-во хлора, выявленное в объеме воздуха, который анализируется,мл; b - объем исследованного поглощающего р-ра (в двух поглотителях), мл; с - объем поглощающего раствора, взятого для анализа (в двух пробирках из первого и пробирки из второго поглотителей), мл; V0 - объем исследуемого воздуха, приведенный к нормальным условиям, л. ПДК хлора в воздухе 1мл/м3 (www.invitro.ru).

6.3 Метод определения хлора в почве

Определения хлорид-ионов основаны на реакциях осаждения. Изменения концентрации и формы нахождения хлорид ионов вызывает изменение свойств системы, которые регистрируются как аналитический сигнал. В почвах хлорид ион может содержатся в составе кристаллических солей.Содержание хлорид иона в поверхностных слоях почвах, также не может достигать значительных величин вследствие интенсивного вымывания хлоридов под воздействием атмосферных осадков. Однако возможно присутствие значительных концентраций хлоридов в следующих случаях:

- вследствие засоления почв в результате подъёма высокоминерализованных подземных вод;

- в результате постоянного притока вод с последующим испарением жидкости.

Отсюда два различных местонахождения хлоридов. В первом случае это жидкость влажной почвы, а во втором растворённые хлориды образуют включения кристаллических солей в грунте.

Кондуктометрия - электрохимический метод анализа, связывающий электропроводность раствора с его составом. Электрическая проводимость растворов обусловлена наличием в них носителей электрического заряда - ионов. Все растворимые соли диссоциируют на ионы, поэтому проводимость ионных раствором значительно выше молекулярных.

Для определения хлоридов используется кондуктометрическое титрование. Кондуктометрическое титрование используется при определении индивидуальных веществ и анализе разнообразных смесей. Точку эквивалентности при кондуктометрическом титровании определяют по изменению электропроводности раствора. Электропроводность измеряют после добавления каждой порции титранта. Зависимость электропроводности раствора от количества добавленного титранта изображают графически. Полученный график называют кривой кондуктометрического титрования. Кондуктометрические кривые имеют излом, соответствующий точке эквивалентности. При титровании следует проводить большое число измерений электропроводности. Для определения точки эквивалентности используют близкие к ней участки кривых.

В методе кондуктометрического титрования могут применяться реакции осаждения:

Ag+ +NО3- + Na+ + Cl->vAgCI + Na+ + NO3-

Изменение состава ионов приводит к изменению электропроводности раствора. Поскольку реакции осаждения часто протекают не мгновенно, измерение сопротивления раствора при титровании следует проводить после достижения постоянной проводимости. При кондуктометрическом титровании необходимо, прежде всего, чтобы излом кондуктометрической кривой позволял устанавливать точку эквивалентности с достаточной точностью. Чем острее угол излома, тем выше точность. Когда угол излома очень тупой, установление точки эквивалентности затруднено. Для кондуктометрического определения хлорид ионов широко применяется титрование нитратом серебра. Титрование сопровождается образованием малорастворимых солей серебра. Изменение проводимости растворов при титровании до точки эквивалентности, зависит от сравнительной подвижности осаждаемых анионов и заменяющих их в растворе NO3 ионов.

В зависимости от растворимости солей серебра изменяются концентрации титруемых растворов, при которых удается проводить определения с достаточно высокой точностью. Так, титрование хлоридов можно проводить и в очень разбавленных растворах при концентрации С1 - 0,025мг/мл и меньше. Это титрование используется для определения С1- в почвенном растворе.

6.4 Метод определения хлора в растениях

Известно, что в конце вегетации в листьях растений идет накопление различных веществ, в том числе токсикантов.

Для проведения анализа растения собирают с зараженного участка, там же где и была взята проба почвы. Из растений выделяют сок. В него добавляют этиловый спирт и дистиллированную воду и оставить на три дня. Через три дня раствор профильтровать, фильтрат на хроматографе проверить на наличие хлора в растениях. При этом должен появиться белый осадок.



7. Выбор вида индикатора. Популяционные характеристики, используемые для оценки состояния популяции под действием хлора

Биоиндикатор - организм, вид или сообщество, по наличию и состоянию которого можно судить о свойствах среды, в том числе о присутствии и концентрации загрязнителей.

Биоиндикация - метод оценки изменений в среде при помощи биологических объектов. Организмы или сообщества организмов по наличию, состоянию и поведению которых судят об изменениях в среде, называются биоиндикаторами.С помощью биоиндикаторов можно обнаруживать места скоплений в экологических системах различного рода загрязнений, а также проследить скорость происходящих в окружающей среде изменений.Основой задачей биоиндикации является разработка методов и критериев, которые могли бы диагностировать ранние нарушения в наиболее чувствительных компонентах природных сообществ.

Условия, определяемые с помощью организмов-биоиндикаторов, называются объектами биоиндикации. Ими могут быть как определенные типы природных объектов (почва, воздух, вода), так и различные свойства этих объектов (механический, химический состав и др.) и определенные процессы, протекающие в окружающей среде (эрозия, заболачивание и т.п.), в том числе происходящие под влиянием человека. Среди особых преимуществ биологических методов следует отметить то, что они позволяют фиксировать негативные изменения в природной среде при низких концентрациях загрязняющих веществ.

Использование биоиндикаторов позволяет:

· обнаруживать места скоплений в экологических системах различного рода загрязнений

- проследить динамику изменений в окружающей среде;

-· определить степень вредности тех или иных веществ для живой природы, в частности для человека;

· составить прогноз дальнейшего развития экосистемы.

Требования к биоиндикаторам:

1. Накопление загрязняющих веществ не должно приводить к гибели тест-организмов;

2. Численность тест-организмов должна быть достаточной для отбора, т.е. без влияния на их воспроизводство;

3. В случае долгосрочных наблюдений предпочтительны многолетние виды флоры;

4. Фитотесты должны быть генетически однородными;

5. Должна быть обеспечена легкость взятия проб;

6. Должна реализоваться относительная быстрота проведения тестирования;

7. Биотесты должны обеспечивать получение достаточно точных и воспроизводимых результатов;

8. Биоиндикаторы должны быть одновозрастными и характеризоваться, по-возможности, близкими свойствами;

9. Диапазон погрешностей измерений (по сравнению с классическими или эталонными методами тестирования) не должен превышать 20-30%.

Известно, что хлор, диоксид хлора и кислород могут образовывать хиноннае группы. Однако использование высокой концентрации остается под вопросом. Характеристики популяции рыб включают наличие и распределение видов рыб, а также рост и смертность отдельных видов. Изменения в числе и распределении видов рыб дают предположительное доказательство изменения среды питания. Кроме того, могут изменяться места нереста, что приводит к снижению численности популяции. Изменения в росте и смертности для каждой популяции дают более полные данные для установления неблагоприятного влияния.

8. Токсикологические методы оценки воздействия присутствующей дозы хлора на компоненты биоты

ТЕСТ-ОБЪЕКТ - организм, по степени влияния на который судят о качестве (например, токсичности) среды. Количественную оценку выражают, например, в концентрации токсиканта в окружающей (водной) среде; для правильной оценки токсичности используют несколько тест-объектов, принадлежащих к разным эколого-физиологическая группам различного систематические положения (от бактерий до рыб).

Планирование самостоятельного опыта

Тест - выживаемость дафний, биотест - дафнии.

Методика биотестирования по выживаемости дафнии при повышенной концентрации хлора. Методика основана на определении смертности и изменений в плодовитости дафний (Daphnia magna Straus, Cladocera, Crustacea) при воздействии токсических веществ, присутствующих в исследуемой водной среде, по сравнению с контрольной культурой в пробах, не содержащих токсических веществ (контроль). Биотестирование проводится в нормальных лабораторных условиях. Помещение не должно содержать токсичных паров и газов, а также следов обработки помещений инсектицидами, пестицидами и пр.

Биотестирование проводят в химических стаканах вместимостью 150-200 см3, которые заполняют 100 см3 исследуемой воды, в них помещают по десять дафний в возрасте 6-24 ч. Чувствительность дафний к токсикантам зависит от возраста рачков, поэтому в протоколе отмечают возраст используемой молоди. Возраст определяют по размеру рачков, что обеспечивают фильтрацией рачков через набор сит. Дафний отлавливают из культиваторов, в которых выращивают синхронизированную культуру. В отдельный химический стакан отсаживают одновозрастных рачков после фильтрации их через набор сит, а затем отлавливают по одному пипеткой (с отпиленным и оплавленным концом) вместимостью 2см3 с резиновой грушей. Помещают рачков по одному на сачок, через который вода сливается в отдельный химический стакан, после чего дафний сачком вносят в стаканы с исследуемой водой.

Посадку рачков начинают с контрольной серии. В исследуемые растворы дафний помещают, начиная с больших разбавлений (меньших концентраций загрязняющих веществ) к меньшим разбавлениям. После каждой посадки в исследуемые растворы сачок тщательно промывают в сосуде объемом 2 дм3 с культивационной водой. Для работы с серией контроля должен быть отдельный сачок.

Для каждой серии исследуемой воды используют 3 химических стакана. Общее количество стаканов, используемых в опытах, равно утроенной сумме всех разбавлений плюс 3 для исходной воды и 3 для контроля.

В экспериментах по определению токсичности дафний кормят перед началом эксперимента, в последующие сутки ежедневно по пункту

Учет смертности дафний в опыте и контроле проводят через каждый час до конца первого дня опыта, а затем 2 раза в сутки ежедневно до истечения 96 часов.

Неподвижных особей считают погибшими, если не начинают двигаться в течение 15 секунд после легкого покачивания стакана.

Результаты наблюдений заносят в рабочий журнал. Если гибель дафний в контроле превышает 10 %, результаты опыта не учитывают, и он должен быть повторен. После того, как результаты эксперимента учтены, все дафнии из стаканов выбрасывают и в каждом стакане проводят измерения рН, температуры, содержания растворенного кислорода с помощью оксиметра. Содержание растворенного кислорода в конце эксперимента должно быть не ниже 2 мг/дм3, рН в диапазоне 7,0 - 8,5. Все отклонения от установленных норм, а также данные по каждой серии разбавлений, исходной воды и контролю также заносят в рабочий журнал и протокол результатов эксперимента.

Для определения токсичности исследуемых вод, водной вытяжки рассчитывают процент погибших в тестируемой воде дафний (А, %) по сравнению с контролем по формуле:

А = * 100;

Где Хк - количество выживших дафний в контроле; Хт - количество выживших дафний в исследуемой воде.

Контроль качества результатов измерений в лаборатории при реализации методики осуществляют по ГОСТ Р ИСО 5725-6 (Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений), используя контроль стабильности среднеквадратического (стандартного) отклонения повторяемости по 6.2.2 ГОСТ Р ИСО 5725-6. Проверку стабильности осуществляют с применением контрольных карт Шухарта.



Выводы

1. Наиболее опасными загрязнениями окружающей среды являются химические загрязнения промышленно-бытового происхождения.

2. Распространены предприятия, которые в своей работе используют хлор для отбеливания тканей и бумажной массы, в производстве пластмасс, каучука, пестицидов, дихлорэтана, в цветной металлургии, а также в коммунально-бытовом хозяйстве. Хлор - один из наиболее химически активных элементов и вступает в реакцию со множеством соединений даже при комнатной температуре.

3. По физиологическому действию на организм хлор относится к группе веществ удушающего действия. В момент контакта он оказывает сильное раздражающее действие на слизистую оболочку дыхательных путей и глаза. При авариях на предприятии хлор испаряется в атмосферу в больших концентрациях, нанося урон окружающей среде.

4. Для обнаружения хлора в пораженной территории отбирают пробы воды, воздуха, почвы и растений.

5. В лабораториях проводят анализ взятых проб. В воде хлор обнаруживают йодометрическим методом, в воздухе - нефелометрическим, в почве - с помощью кондуктометрии, в растениях - при помощи хроматографа. Эти методы являются наиболее приемлемыми.

6. Хлор определяют и при помощи биоиндикаторов. Наиболее распространенным является метод определения ветвистоусыми рачками - дафниями.



Предложения

Для предотвращения, снижения и устранения аварийной экотоксилогической ситуации, связанной с выбросом хлора разработаны мероприятия:

Профилактика возникновения аварии на предприятиях производства, хранения и транспортировки хлора и снижение ущерба от них обеспечивается комплексом мероприятий, проводимых по следующим направлениям:

- подготовка сил и средств для ликвидации аварий;

- обучение населения и персонала порядку и правилам поведения в условиях возникновения аварий;

- обеспечение средствами индивидуальной и коллективной защиты;

- обеспечение безопасности людей и использование ими средств индивидуальной и коллективной защиты;

- повседневный химический контроль;

- прогнозирование зон возможного химического заражения;

- предупреждение (оповещение) о непосредственной угрозе выброса хлора;

- временную эвакуацию из угрожаемых районов;

- химическую разведку района аварии.

Комплекс мероприятия по хранению и использованию хлора включает:

- использование безопасных технологий,

- осуществление организационных, технических и других мер, обеспечивающих высокую эксплуатационную надежность объектов, а также ограничение распространения хлора за пределы санитарно-защитной зоны при авариях и разрушениях;

- рациональное размещение хлора с учетом возможных последствий аварий;

- подготовка и проведение специальных мероприятий по защите населения, позволяющих снизить масштабы вредного воздействия.

Большое значение в профилактике аварий с выбросом хлора имеет оснащенность этих предприятий быстродействующими техническими средствами защиты, в том числе автоматическим отсечными устройствами, системами взрывопредупреждения и локализации развития аварий, а так же соответствующей подготовкой персонала.

Эффективным способом уменьшения последствий аварий является снижение запасов хлора до минимального, необходимого по технологии, количества. Особенно это важно на этапах погрузочно-разгрузочных работ, в хранилищах хлора и готовой продукции. Целесообразно проводить работы, направленные на создание таких условий хранения хлора, которые позволяют исключить возможность его залповых выбросов в больших объемах.

Стабильность эксплуатации объектов с хлором и его производными должна обеспечиваться высокой надежностью электроснабжения, и использованием систем безаварийной остановки при прекращении подачи электроэнергии. Для повышения прочности оборудования может проводиться обваловка, заглубление в грунт или размещение под землей. Вокруг крупных хранилищ целесообразно сооружать защитные оболочки.

При выборе площадки для строительства предприятия, использующего в производстве хлор наряду с экономическими требованиями должны учитываться и факторы безопасности. Для таких предприятий предусмотрена организация санитарно-защитной зоны, в которой запрещается размещение жилых зданий, детских и лечебно-оздоровительных учреждений, а также других объектов. Согласно нормам проектирования промышленных предприятий установлены следующие размеры санитарно-защитной зоны: 1000 м - для предприятий 1 класса по санитарной классификации, 500 м - 2 класса, 300 м - 3 класса, 100 м - 4 класса, 50 м - 5 класса. Абсолютное большинство опасных предприятий имеет размеры санитарно-защитной зоны не менее 300 м.

Прежде всего, защита от хлора организуется и осуществляется
непосредственно на предприятии. Как организационные, так и инженерно-технические мероприятия направлены на выявление и устранение
причин аварий, максимальное снижение возможных разрушений и потерь, а также на создание условий для своевременного проведения локализации и ликвидации возможных последствий аварии.

Все эти мероприятия отражаются в плане защиты объекта от аварий с выбросом хлора, который разрабатывается заблаговременно с участием всех главных специалистов объекта. План разрабатывается, как правило, текстуально с приложением необходимых схем, указывающих (поясняющих) размещение объекта, сил и средств ликвидации последствий аварии, их организацию и т.д. Он состоит из нескольких разделов и определяет подготовку объекта к защите от выбросов хлора и порядок ликвидации последствий аварии.

Планом предусматривается также мероприятия по устранению аварий на каждом участке, имеющем хлор, с указанием ответственных исполнителей из руководящего состава объекта, привлекаемых сил и средств, их задач и отводимого на выполнение работ времени. По мере необходимости план защиты объекта от аварий с выбросом хлора корректируется. Следует отметить, что эффективность перечисленных мероприятий защиты от хлора во многом зависит от степени подготовки к защите сил и средств ликвидации последствий аварии.

На предприятиях заблаговременно создаются локальные системы оповещения персонала объектов и населения. Системы оповещения включают в себя аппаратуру оповещения и обслуживающий персонал. Оповещение о факте химически опасной аварии (подача сигнала “Химическая тревога”) осуществляется операторами, диспетчерами и дежурными предприятия. Системы оповещения должны иметь возможность в зависимости от обстановки передавать сигналы избирательно: для отдельных подразделений (цехов) предприятия; для всего предприятия и близлежащих территорий. Заранее разработанные схемы оповещения должны определять порядок оповещения персонала объектов как в рабочее, так и в нерабочее время. Для оповещения персонала работающей смены объекта, на котором произошла авария, используются электросирены, радиотрансляционная сеть и внутренняя телефонная связь.

...