Белопухов, Н. К. Сюняев, М. В. Тютюнькова ХИМИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ Допущено Учебно-методическим объединением вузов Российской Федерации по агрономическому образованию в качестве учебного пособия для подготовки бакалавров по направлениям 35.03.03 «Aгpoхимия и агропочвоведение», 35.03.04 «Агрономия», 35.03.05 «Садоводство», 35.03.07 «Технология производства и переработки сельскохозяйственной продукции» Москва 2016 УДК 504.06 ББК 20.18 Б35 Авторы: Белопухов С. Л. — кандидат химических наук, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, заведующий кафедрой физической и органической химии Российского государственного аграрного университета — МСХА имени К. А. Тимирязева, заслуженный изобретатель Российской Федерации, лауреат премии Правительства Российской Федерации в области науки и техники; Сюняев Н. К. — кандидат биологических наук, профессор, профессор кафедры химии, почвоведения, землеустройства и безопасности жизнедеятельности Калужского филиала РГАУ — МСХА имени К. А. Тимирязева; Тютюнькова М. В. — кандидат биологических наук, доцент кафедры химии, почвоведения, землеустройства и безопасности жизнедеятельности Калужского филиала РГАУ — МСХА имени К. А. Тимирязева. <...> ISBN 978-5-392-17531-4 В издании рассмотрены проблемы химии агросферы на фоне описания природных геохимических и биогеохимических процессов. <...> Охарактеризованы главные загрязняющие вещества (углеводороды, тяжелые металлы, пестициды, детергенты), пути их поступления в окружающую среду и поведение в ней. <...> Агросфера и науки об окружающей среде Вероятно, будет правильным сказать, что термин «химия окружающей среды» не имеет четкого определения. <...> Андруз Агросфера — часть биосферы, вовлеченная в сельскохозяйственное использование (т. е. занятая агроэкосистемами). <...> Агросфера и науки об окружающей среде 5 ● токсикологическая химия — химия ядовитых веществ, занимающаяся, главным образом, вопросами их взаимодействия с живыми тканями и организмами <...>
Химия_окружающей_среды._Учебное_пособие.pdf
УДК 504.06
ББК 20.18Б35
Электронные версии книг
на сайте www.prospekt.org
Авторы:
Белопухов С. Л. — кандидат химических наук, доктор сельскохозяйственных наук, профессор,
заведующий кафедрой физической и органической химии Российского государственного
аграрного университета — МСХА имени К. А. Тимирязева, заслуженный
изобретатель Российской Федерации, лауреат премии Правительства Российской Федерации
в области науки и техники;
Сюняев Н. К. — кандидат биологических наук, профессор, профессор кафедры химии,
почвоведения, землеустройства и безопасности жизнедеятельности Калужского филиала
РГАУ — МСХА имени К. А. Тимирязева;
Тютюнькова М. В. — кандидат биологических наук, доцент кафедры химии, почвоведе-ния, землеустройства и безопасности жизнедеятельности Калужского филиала РГАУ —
МСХА имени К. А. Тимирязева.
Рецензенты:
Черников В. Г. — доктор технических наук, профессор, чл.-корр. РАН;
Пржевальский Н. М. — доктор химических наук, профессор РГАУ — МСХА.
Б35
Под общей редакцией профессора С. Л. Белопухова.
Белопухов С. Л.
Н.Химия окружающей среды: учебное пособие / С. Л. Белопухов,
ISBN 978-5-392-17531-4
В издании рассмотрены проблемы химии агросферы на фоне описания природных
геохимических и биогеохимических процессов. Приводятся современные взгляды на происхождение
химических элементов, возникновение Земли и ее биосферы, элементный
состав атмосферы, гидросферы, литосферы. Охарактеризованы главные загрязняющие вещества
(углеводороды, тяжелые металлы, пестициды, детергенты), пути их поступления в
окружающую среду и поведение в ней. Кроме токсического загрязнения, рассматриваются
радиационное загрязнение и последствия загрязнения атмосферы: кислотные дожди, разрушение
озонового слоя и парниковый эффект.
щихся по направлениям «Агрохимия и агропочвоведение», «Агрономия», «Садоводство», а
также для аспирантов и специалистов, изучающих вопросы природопользования и охраны
окружающей среды; будет полезно преподавателям и учащимся средних учебных заведений,
интересующихся химией агросферы и проблемами химико-экологического образования.
УДК
504.06
ББК 20.18
ISBN 978-5-392-17531-4
© Белопухов С. Л., Сюняев Н. К.,
Тютюнькова М. В., 2015
© ООО «Проспект», 2015
К. Сюняев, М. В. Тютюнькова; под общ. ред. проф. С. Л. Белопухова. —
Москва : Проспект, 2016. — 240 с.
В конце каждой главы приведены контрольные вопросы и задачи по химии агросферы,
что способствует более глубокому пониманию и эффективному усвоению материала.
Учебное пособие предназначено для бакалавров высших учебных заведений, обучаю
Стр.2
ОГЛАВЛЕНИЕ
ГЛАВА 1. ВВЕДЕНИЕ ........................................................................................ 3
1.1. Агросфера и науки об окружающей среде ................................................ 3
1.2. Возникновение химических элементов .................................................... 6
1.2.1. Возникновение Вселенной ............................................................... 6
1.2.2. Образование звезд ............................................................................. 7
1.2.3. Возникновение Солнечной системы ............................................... 8
ГЛАВА 2. ИСТОРИЯ ОБЛАСТИ
ДЕЙСТВИЯ ХИМИИ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ......................................... 10
2.1. Возникновение и история Земли ............................................................ 10
2.1.1. Образование Земли ......................................................................... 10
2.1.2. Дифференциация мантии и образование геосфер ........................ 11
2.1.3. Эволюция атмосферы ..................................................................... 12
2.1.4. Возникновение жизни и проблема хиральности ........................... 12
2.1.5. Критические уровни содержания кислорода
в атмосфере ..................................................................................... 17
2.1.6. Этапы эволюции биосферы ............................................................ 17
ГЛАВА 3. ОБЛАСТЬ ДЕЙСТВИЯ ХИМИИ
ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ............................................................................... 19
3.1. Земля ........................................................................................................ 19
3.2. Ядро и мантия .......................................................................................... 20
3.3. Земная кора .............................................................................................. 21
3.4. Гидросфера ............................................................................................... 22
3.5. Атмосфера ................................................................................................ 23
3.6. Биосфера .................................................................................................. 23
ГЛАВА 4. ПРИРОДНЫЕ ЦИКЛЫ
4.1. Эндогенный и экзогенный циклы .......................................................... 26
4.2. Гидрологический цикл ............................................................................ 26
4.3. Циклы биогенных элементов .................................................................. 27
Стр.237
238
Оглавление
ГЛАВА 5. МИГРАЦИЯ ВЕЩЕСТВ ................................................................. 32
5.1. Механическая .......................................................................................... 32
5.2. Физико-химическая ................................................................................ 33
5.3. Биогенная ................................................................................................. 40
ГЛАВА 6. ЗАГРЯЗНЕНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ................................. 42
6.1. Понятие о загрязнении ............................................................................ 42
6.2. Виды загрязняющих веществ .................................................................. 44
6.3. Токсикология ........................................................................................... 46
6.4. Токсичность ............................................................................................. 46
6.5. Типы токсического воздействия загрязняющих веществ ...................... 48
6.6. Определение ПДК ................................................................................... 51
ГЛАВА 7. ХИМИЯ АТМОСФЕРЫ .................................................................. 55
7.1. Состав и строение атмосферы ................................................................. 55
7.2. Примеси тропосферы .............................................................................. 57
7.3. Городской смог ........................................................................................ 70
7.4. Стратосферный озон ............................................................................... 73
7.5. «Парниковый эффект» ............................................................................ 77
7.6. Радиоактивное загрязнение атмосферы ................................................. 80
7.6.1. Радон ............................................................................................... 80
7.6.2. Изотопы в окружающей среде ........................................................ 82
7.6.3. «Искусственная» радиоактивность ................................................ 86
ГЛАВА 8. ХИМИЯ ГИДРОСФЕРЫ ................................................................ 89
8.1. Составляющие гидросферы ..................................................................... 89
8.2. Аномальные свойства воды и состав природных вод ............................. 89
8.3. Водопроводная вода ................................................................................. 95
8.4. Химическое загрязнение гидросферы ....................................................108
8.4.1. Очистка сточных вод .....................................................................109
8.4.2. Последствия загрязнения сточными водами.
Эвтрофикация ................................................................................140
8.4.3. Загрязнение углеводородами.........................................................144
8.4.4. Загрязнение вод металлами ...........................................................148
8.4.5. Загрязнение вод синтетическими органическими веществами ....154
Стр.238
Оглавление
239
8.4.6. Пестициды .....................................................................................156
8.4.7. ДДТ .................................................................................................160
8.4.8. Cинтетические поверхностно-активные вещества ......................161
ГЛАВА 9. ХИМИЯ ЛИТОСФЕРЫ .................................................................166
9.1. Состав и строение литосферы ................................................................166
9.2. Процессы выветривания ........................................................................169
9.3.
9.4. Почвы. Химический состав, свойства, загрязнение ..............................176
9.4.1. Общие для большинства почв реакции ........................................179
9.4.2. Химическое загрязнение почв .......................................................182
9.4.3. Особенности поведения тяжелых металлов осадков
сточных вод в почвах и растениях .................................................187
9.4.4. Нормирование тяжелых металлов в почве ....................................195
9.5.
Полигоны твердых бытовых отходов и их экологическая роль ............199
ГЛАВА 10. ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ .......................................211
СЛОВАРЬ ТЕРМИНОВ И ОПРЕДЕЛЕНИЙ ...............................................218
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ...........................................................225
Добыча, переработка и использование природных ресурсов
(минеральных) ........................................................................................175
Стр.239