Основные загрязняющие вещества атмосферы

Загрязнение атмосферы – это не одна, а множество примесей к основным компонентам воздуха. Поэтому последствия загрязнений – результат комбинированного, часто синергического воздействия целой смеси загрязнителей. При этом порой трудно выделить конкретного виновника того или иного отрицательного воздействия. Так, уровень заболевания раком легких у курящих и некурящих в сельской местности примерно одинаков, но резко увеличивается у курящих в городе. Особая опасность воздействия на человека загрязняющих воздух вредных веществ заключается в том, что он сразу не ощущает их влияния. Примером может служить оксид углерода (угарный газ) – газ без цвета, вкуса и запаха, высокая концентрация которого вызывает тяжелые последствия вплоть до паралича сердца.

Другой пример – пары ртути, вдыхая которые, человек тоже непосредственно не ощущает их пагубного действия. Между тем это все более широко распространяющееся вредное вещество обладает кумулятивным действием: при содержании во вдыхаемом воздухе более ПДК оно накапливается в органах, в частности в печени. Тяжелое заболевание, связанное с отравлением парами ртути, наступает, как правило, после более или менее длительного воздействия их и проявляется при ослаблении организма в результате легкого заболевания (насморк и т. п.). Потенциальная опасность паров ртути увеличивается в связи с бесконтрольным захоронением боя использованных люминесцентных ламп, имеющих широкое применение.

Токсичность некоторых веществ проявляется неожиданно, например, бериллиевая пыль даже в небольших концентрациях в воздухе вызывает тяжелое заболевание – бериллиоз; химикат кепоне поражает мозг и печень, причем эти поражения создают угрозу раковых заболеваний. Вредные вещества выделяют различные полимерные материалы, применяющиеся для отделки помещений и мебели. Все это необходимо учитывать при решении вопросов охраны воздушной среды.

К наиболее распространенным газам, загрязняющим воздушную среду, относят оксид углерода, окислы азота (NO, N₂0₃, NO₂, N₂O₅) и сернистый ангидрид.

Оксид углерода СО. Бесцветный и не имеющий запаха газ. Воздействует на нервную и сердечно-сосудистую системы, вызывая удушье. Первичные симптомы отравления этим веществом (головная боль) возникают при концентрациях 200–220 мг/м при длительности воздействия 2–3 ч. При повышенных концентраци­ях появляются пульсация в области висков и головокружение. Токсичность СО возрастает при наличии в воздухе оксидов азота, в этом случае концентрацию СО в воздухе нужно снижать в 1,5 раза.

Сероуглерод CS₂. Нейротропный яд, который в 2–6 раз тяжелее воздуха и поэтому длительно задерживается в приземном слое. Пары этого соединения поступают в окружающую среду при производстве синтетических волокон, пластмасс, клея, стекол. Проникает в организм преимущественно ингаляционно, вызывая вначале стойкую головную боль, расстройство сна, снижение работоспособности, неприятные ощущения в области сердца. Затем развиваются нарушения эмоциональной сферы (раздражительность, колебания настроения), ослабление памяти, вегетативные нарушения. Для воздуха рабочих помещений ПДК содержания сероуглерода – 0,001 мг/л. Концентрация, превышающая ПДК в 2–5 раз при повторяющемся ингаляционном воздействии, вызывает не только функциональные сдвиги, но и органические нарушения периферической центральной нервной системы, а также эндокринной, сердечно-сосудистой, пищеварительной систем.

Оксиды азота NO_X (NO, NO₂, N₂O₃, NO₅, N₂O₄)_. Образующийся, главным образом естественным путем N₂O, безвреден для человека, что позволяет использовать его для наркоза. Его роль в загрязнении воздуха заключается в том, что N₂O при химических изменениях в стратосфере способствует разрушению озона.

Особенно опасны оксиды азота в городах, где они, взаимодействуя с углеводородами выхлопных газов, образуют фотохимический туман – смог. Монооксид (NO) не раздражает дыхательные пути, и поэтому человек может его не почувствовать. При вдыхании монооксид азота образует с гемоглобином нестойкое нитрозосоединение, которое быстро переходит в метгемоглобин, при этом двухвалентное железо переходит в трехвалентное. Ион Fe³⁺ уже не может связывать обратимо кислород и, таким образом, выходит из процесса переноса кислорода. Концентрация метгемоглобина в крови 60-70% считается летальной. Такое явление возможно только в закрытом помещении.

По мере удаления от источника выброса все большее количество монооксида переходит в диоксид, имеющий желто-коричневый цвет, особенно сильно раздражающий слизистые оболочки. При контакте с влагой в организме образуются азотистая и азотная кислоты, разъедающие стенки альвеол легких, делая их проницаемыми, возможно даже пропускание сыворотки крови в полость легких. Отравляющее действие оксидами азота начинается с легкого кашля. При повышении концентрации NO_х возникает сильный кашель, рвота, иногда головная боль. При контакте с влажной поверхностью слизистой оболочки оксиды азота образуют кислоты HNO₃, HNO₂, которые и приводят к отеку легких.

Сероводород H₂S. Бесцветный газ с характерным запахом тухлых яиц, к которому развивается привыкание. При концентрации в воздухе 0,02–0,2 мг/л появляются симптомы интоксикации, смертельная концентрация в воздухе 1,2 мг/л. Сероводород – побочный продукт газового и коксового производства, сланцеперегонной и нефтяной промышленности. Неблагоприятны экологические последствия его выделения из сточных вод и канализационных сетей. При окислении в атмосфере он может превращаться в оксиды серы и далее в серную кислоту. В организме он также окисляется до серы и сульфатов. Сероводород оказывает нейротоксическое действие, обусловленное развитием тканевой гипоксии (последствием связывания железа в цитохромах), местное раздражающее действие на слизистые оболочки глаз и дыхательных путей, поражение кожных покровов (дерматиты, экземы), а при резорбции вызывает развитие вегетоастенического синдрома, расстройство работы сердца и пищеварения, нарушение функции щитовидной железы, сдвиги белкового и углеводного обмена, анемию.

Диоксид серы SO₂ (сернистый газ). Основные источники поступления его в атмосферу – переработка и сжигание различного топлива, включающего серу и ее соединения (каменный и бурый угли, нефть и нефтепродукты, древесина). Его присутствие ощущается при концентрации 3–6 мг/м³. Бесцветный газ с острым запахом уже в малых концентрациях (20–30 мг/м³) создает неприятный вкус во рту, раздражает слизистые оболочки глаз и дыхательные пути. При контакте с водяными парами и осадками в атмосфере образуется серная кислота, реагирующая с аэрозолями металлов с образованием токсичных сульфатов. При концентрации около 50 мг/м³ и соединении с влагой образует последовательно Н₂SО_з и H₂SO₄. Наиболее чувствительны к этому газу хвойные и лиственные леса, так как он накапливается в листьях и хвое.

Особая трудность при определении вреда, нанесенного организму действием диоксида серы, заключается в том, что она часто проявляется совместно с действием других факторов, опасных для здоровья. Неоднократно наблюдалось, что при повышенной концентрации пыли токсической действие диоксида серы проявляется значительно сильнее, чем в воздухе, свободном от пыли. При таком совместном воздействии возрастает опасность заболевания хроническим бронхитом. Диоксид серы часто действует совместно с NO_X, эта комбинация может значительно увеличить число заболеваний дыхательных путей.

На растения диоксид серы действует либо непосредственно на листья, либо косвенно в виде кислотных осадков через почву. При действии сульфит-ионов на клетки в первую очередь повреждаются биомембраны. Под влиянием диоксида серы листья желтеют, особенно в областях между прожилками листа. Наряду с разрушением мембран и обесцвечиванием красящих веществ листьев ион HSO₃^- нарушает деятельность ряда ферментов, понижая их активность. При этом токсическое действие на растения диоксида серы сильнее проявляется в темноте, чем на свету.