Загрязнение атмосферы

Главными и наиболее опасными источникам загрязнения являются антропогенные. Мировое хозяйство ежегодно выбрасывает в атмосферу более 15 млрд. т углекислого газа, 200 млн. т оксида углерода, более 500 млн. т углеводородов, 120 млн. т золы и др. Общий объем выбросов загрязняющих веществ в атмосферу составляет более 19 млрд. т.

Основными антропогенными источниками загрязнения атмосферыявляются: 1) транспорт, 2) тепловые электростанции и теплоцентрали, сжигающиеорганическое топливо, 3) черная и цветная металлургия, 4) машиностроение, 5)химическое производство, 6) добыча и переработка минерального сырья, 7)открытые источники (сельскохозяйственные пашни, строительство).

Сжигание органического топлива на ТЭС, в промышленности, сжигание отходов, а также транспорт относят к «общим» источникам загрязнения атмосферы, т.к. они имеют однотипный характер выбросов. Все промышленные производства являются «специфическими» источниками загрязнения атмосферы, т.к. каждое характеризуется специфическим набором загрязняющих веществ.

В атмосфере присутствуют в сколько-нибудь значительном количестве три

оксида азота: N2O, NO и NO2.

Закись азота N2O содержится обычно в концентрациях, не превышающих порога биологического действия (анастезирующее). Газ инертен (время жизни » 4 года и сильно зависит от высоты) и в тропосфере практически не расходуется. Опасен для атмосферы в связи с тем, что в стратосфере подвергается фотолизу (l < 230 нм) с образованием NO, которая является сильным катализатором разрушения озона.

Концентрация оксида азота NO также обычно не превышает порога биологического действия. Однако NO в городской атмосфере является предшественником диоксида азота, который участвует в образовании

фотохимического смога.

Диоксид азота NO2 является кислотным газом, т.к. реагируя с атмосферной влагой, образует HNO3, которая вызывает коррозию металлических поверхностей и закисление осадков. NO2 поглощает видимый свет и при концентрации более 0,25 млн-1 может стать причиной ухудшения видимости. При больших концентрациях сдерживает рост растений, вызывает раздражающее действия

(нарушает легочную функцию). 53% общей эмиссии оксидов азота приходится на антропогенные источники. Из них 90% образуется при сжигании различных топлив (примерно половина в стационарнных топливосжигающих установках, другая половина выбрасывается с выхлопными газами автотранспорта и авиации).

В глобальном масштабе антропогенный выброс оксидов азота пока не вызывает особой тревоги, в том числе и потому, что они составляют существенную часть азотного цикла в природе. Загрязнение атмосферы, вызванное NOX, является скорее местной проблемой: оксиды азота опасны для человека при высокой концентрации в городском воздухе в связи с их ролью в фотохимических реакциях, приводящих к образованию фотохимического смога.

Диоксид серыотносят к наиболее важным загрязнителям воздуха, опасным для человека, животных и растений. В фотохимических и каталитических процессах в атмосфере SO2 частично превращается в трехокись, серную кислоту и ее соли. Выделить изолированно воздействие диоксида серы исключительно трудно, поэтому рассмотрим воздействие всех указанных соединений серы

вместе.

Превращение SO2 в H2SO4 и сульфаты сопровождается появлением в атмосфере мелкодисперсной пыли сульфатов (в частности (NH4)2SO4) и аэрозолей серной кислоты. Обладая значительной рассеивающей способностью они уменьшают видимость. Т.к. аэрозоли H2SO4 и сульфатов составляют 5 - 20% всего вещества взвешенных частиц в городском воздухе, они вносят значительный

вклад в уменьшение видимости.

Образующиеся в атмосфере мелкокристаллические сульфаты служат ядрами конденсации при образовании облаков. При этом возрастает их плотность и способность отражать солнечный свет. Но даже в безоблачном небе тонкодисперсные пыли сульфатов образуют дымку с повышенной отражательной способностью и их накопление в атмосфере может привести к понижению температуры вблизи поверхности Земли.

SO2 умеренно растворим в воде, но окисляясь в атмосфере, он превращается в серную кислоту. Растворяясь в атмосферной влаге, H2SO4 является основой кислотных осадков. В результате повышается кислотность почв, поверхностных вод, усиливается коррозия металлов, разрушаются каменные поверхности. SO2 относится к раздражающим газам. Вдыхание его вызывает поражение

верхних дыхательных путей человека, появляются болезненные явления в легких, вплоть до отека легких и паралича дыхания. Однако наиболее серьезную опасность представляет SO2 в комбинации со взвешенными частицами (напр. дыма, сажи) и влагой (именно таков состав Лондонского смога). Указанные компоненты усиливают действие друг друга (это явление называется синергизм). SO2 наносит существенный ущерб растениям. Фитотоксичность его в 5 раз выше, чем у NO2. Механизм интоксикации: SO2 поглощается растениями и окисляется в них до высокотоксичного сульфита (SO3)2-, который вызывает разрушение хлорофилла и изменения в минеральном составе зеленой массы. Потом сульфит медленно превращается в сульфат.

75% антропогенных выбросов SO2 приходится на сжигание ископаемого топлива. Другими важными источниками SO2 являются: предприятия цветной металлургии (особенно медеплавильные заводы), заводы по производству серной кислоты, целлюлозно-бумажные фабрики.

Оксид углерода- наиболее опасный для человека газообразный загрязнитель воздуха, токсичность которого обусловлена его реакцией с гемоглобином крови. Сродство гемоглобина к СО в 210 раз выше, чем к кислороду, следовательно концентрация СО, необходимая для полного насыщения гемоглобина составляет 1/210 концентрации кислорода, необходимой для этой же цели. Итак, образование карбоксигемоглобина уменьшает приток кислорода к тканям. В результате на первом этапе ухудшается острота зрения,

ориентация во времени, в дальнейшем нарушаются сердечная и легочная деятельность.

В глобальном масштабе СО опасности не представляет, т.к. постепенно разлагается почвенными грибками.

Около 75% антропогенного СО поступает в атмосферу городов с отработавшими газами автотранспорта. Средняя концентрация СО в атмосфере 0,1 млн-1, но она существенно увеличивается (до 30 млн-1) в районах автострад и в городах в час пик.

Углеводороды.50 % антропогенной эмиссии углеводородов приходится на выбросы автотранспорта, 15% составляют выделения углеводородов при сгорании жидкого топлива на ТЭС, а 26% приходится на сгорание угля и мусора. В выхлопных газах каждого ДВС можно идентифицировать до 200 различных углеводородов.

Углеводороды при наблюдаемых концентрациях, за исключением ПАУ, не обнаруживают прямых вредных воздействий на человека. Однако под воздействием солнечной радиации оксиды азота в присутствии несгоревших углеводородов образуют фотохимические оксиданты – компоненты фотохимического смога, вредно воздействующие на здоровье человека и растительность. Некоторые из углеводородов проявляют индивидуальное действие, например метан является парниковым газом, этилен - фититоксичен и т.д.

Фотохимические оксидантыявляются вторичными загрязнителями, т.е. образуются непосредственно в воздухе в результате фотохимических и химических превращений с участием диокисида азота и углеводородов. К ним относятся озон, пероксиацетилнитрат (ПАН), пероксибензоилнитрат (ПБН) и др. перекисные и гидроперекисные соединения.

ПАН ПБН

Появление в воздухе фотохимических оксидантов является признаком образования фотохимического (Лос-Анджелеского) смога. Оксиданты обладают резким лакриматорным действием: раздражают носоглотку, приводят к спазмам грудной клетки, вызывают сильный кашель. Оксиданты повреждают растения (опадают листья), разрушают резину. Поскольку их образование связано с развитием промышленности и автотранспорта, фотохимические оксиданты загрязняют воздушний бассейн большинства крупных городов мира.

Из специфических загрязняющих атмосферу веществрассмотрим лишь

некоторые наиболее опасные: Полициклические ароматические углеводороды (ПАУ)могут быть как первичными так и вторичными загрязнителями атмосферы и обычно адсорбируются на взвешенных частицах. Основными источниками эмиссии ПАУ являются:

·· Отработавшие газы автотранспорта,

·· ТЭС, работающие на нефти и каменном угле,

·· Предприятия нефтехимической промышленности.

Одним из типичных представителей ПАУ является бенз(а)пирен. Многие ПАУ обладают выраженным канцерогенным, мутагенным, тератогенным действием и представляют серьезную опасность для человека.

Диоксиныотносятся к гетероциклическим полихлорированным соединениям, в структуре которых присутствуют два ароматических кольца, связанных между собой двумя кислородными мостиками:

Диоксины обычно поступают в атмосферу:

· · При производстве органических веществ на основе ароматических соединений и хлора;

· · В составе выбросов предприятий целлюлозно-бумажной промышленности, предприятий металлургической промышленности;

· · Источником диоксинов может быть и горящая свалка бытовых отходов, содержащих изделия из поливинилхлорида;

· · а также лесные пожары, если они возникли после обработки леса пестицидами.

Организм человека подвержен действию диоксинов через воздух, воду, а также пищевые продукты.

Диоксины относят к суперэкотоксикантам, т.к. даже ничтожно малые дозы вызывают мутагенный эффект, ингибирующее и индуцирующее действие по отношению к некоторым ферментам живого организма, вызывают у человека повышение аллергической чувствительности к различным ксенобиотикам. Комплексный характер действия этой группы соединений приводит к подавлению иммунитета, ослаблению способности организма адаптироваться к условиям окружающей среды, истощению организма. Кроме того, диоксины поражают печень и пищевой тракт человеческого организма. В природной среде эти суперэкотоксиканты достаточно устойчивы и могут длительное время находиться без изменений. Для них, по существу, отсутствует предел токсичности, а понятие

ПДК теряет смысл.

Бактериальный состав воздушной среды, количественная и качественная характеристика бактериального состава атмосферного воздуха, воздуха жилых, общественных и производственных помещений.

Воздух непригоден для размножения микроорганизмов^ гак как в нем не­достаточно влага и питательных веществ, а солнечная радиация и высушива­ние оказывают бактерицидное действие.

Бактерии попадают в воздух в основном из почвы, с поверхности расте­ний и животных, от человека воздушно-капельным путем, с отходами неко­торых производств.

В атмосферном воздухе преобладают споры грибов, актиномицетов, ба­цилл, пигментообразующие виды аспорогенных бактерий.

В воздухе плохо проветриваемых и перенаселенных помещений содер­жится большое количество микроорганизмов. В основном, это микрофлора дыхательных путей и кожи человека.

Санитарно-микробиологическое состояние воздухапомещений оце­нивают по следующим показателям:

1)Микробное число- количество микроорганизмов, обнаруженных в 1 м" воздуха.

2) Наличие санитарно-показательных бактерий-представителей микро­флоры дыхательных путей (гемолитические стрептококки, золотистыйстафилококк).

Для определения микробного числа воздуха в помещениях применяют следующие методы:

1) Седиментационный метод -основан на принципе осаждения (седиментации). Две чашки Петри с питательным агаром оставляют открыты­ми в течение 60 минут, после чего инкубируют при 37 С 1 сутки. Результаты оценивают по суммарному числу колоний, выросших в обеих чашках: менее 250 колоний - воздух чистый 250-500 - загрязненный в средней степени 500 - загрязненный.

2) Аспирационный метод.Более точный метод. Посев производится ав­томатически с помощью специальных аппаратов. Примером может служить аппарат Кротова. Он устроен таким образом, что воздух с заданной ско­ростью просасывается через щель пластины, которая при этом вращает­ся. Под пластиной находится чашка Петри. Таким образом, происходит равномерное распределение микроорганизмов по питательной среде.

Расчет производят по формуле:

X = а /V * 1000,

где а - количество выросших колоний

V - объем пропущенного воздуха, дм³ (л)

1000 - искомый объем, дм³ (л)

Нормы микробного числа:

· Операционные до начала работы - не более 500

· Операционные во время работы - не более 1000

· Родильные комнаты - не более 1000

· Палаты для недоношенных детей - не более 750

Воздух является важным фактором распространения патогенных микро­организмов. Через воздух передаются возбудители многих заболеваний, таких как грипп, ОРЗ, ангина, дифтерия, туберкулез, коклюш, чумаи др.

При санитарной оценке различных объектов внешней среды проводят определение общей микробной обсемененности и определение санитарно-показательных микроорганизмов.

Микроорганизмы в воздухе находятся в виде бактериального аэрозоля (дисперсионная среда – воздух, дисперсная фаза – капельки жидкости или твердые частицы, содержащие микроорганизмы).

Различают три фазы микробного аэрозоля:

1) крупно-ядерная жидкая фаза – диаметр капель более 0,1мм;

2) мелко-ядерная жидкая фаза – с диаметром капель менее 0,1 мм;

3) фаза бактериальной пыли.

Оценку чистоты воздуха помещений производят на основании определения общего количества микроорганизмов, содержащихся в 1 м3 воздуха и наличия санитарно-показательных микроорганизмов (гемолитических стрептококков и стафилококков) – обычных обитателей дыхательных путей человека.

Плановые исследования воздуха на общую бактериальную обсемененность и наличие золотистых стафилококков проводятся 1 раз в месяц в помещениях лечебно-профилактических учреждений, таких как операционные, асептические, реанимационные палаты хирургических отделений, родильные залы и детские палаты акушерских стационаров; по показаниям в асептических отделениях - на наличие грамотрицательных микроорганизмов.