Вопрос 51. Виды загрязнителей атмосферы.

ЗАГРЯЗНЕНИЕ АТМОСФЕРЫ — привнесение в атмосферу или образование в ней физико-химических агентов и веществ, обусловленное как природными, так и антропогенными факторами. Источники загрязнения, переносимые воздухом, делятся на природные (продукты эрозии, вулканической деятельности, метеоритная пыль) и антропогенные. Естественными источниками загрязнения атмосферы служат вулканизм, лесные пожары, пыльные бури, выветривание и пр. Эти факторы не угрожают отрицательными последствиями природным экосистемам, за исключением некоторых катастрофических природных явлений. Например, извержение вулкана Кракатау в 1883 г., когда в атмосферу было выброшено 18 км3 тонко измельченного пеплового материала; извержение вулкана Катмай (Аляска) в 1912 г., выбросившего 20 км3 рыхлых продуктов. Пепел этих извержений распространился на большую часть поверхности Земли и вызвал уменьшение притока солнечной радиации на 10-20%, что вызвало в северном полушарии понижение среднегодовой температуры воздуха на 0,5°С.

Источники антропогенного загрязнения атмосферы — различные предприятия промышленности, транспорта, энергетики, коммунального хозяйства и т. п. Загрязняющие атмосферу вещества попадают в воздух в результате сжигания топлива непосредственно из бензо- и газохранилищ, при авариях и т. д.

Вопрос 52. Как происходит естественное загрязнение атмосферы.

К естественным загрязнениям атмосферы относится и природная пыль неорганического, органического и космического происхождения. Природные источники загрязнения, как правило, рассредоточены в пространстве и удалены от густонаселенных мест и практически не поддаются регулированию. Вредное воздействие загрязняющих воздух веществ от естественных источников на окружающую среду ограничено еще и тем, что указанные примеси перемешиваются в воздухе и рассеиваются; кроме того, за счет различных природных процессов происходит и непрерывное самоочищение атмосферы от примесей.

Вопрос 53. Назовите основные источники антропогенного загрязнения атмосферы.

Источники загрязнения, переносимые воздухом, делятся на природные (продукты эрозии, вулканической деятельности, метеоритная пыль) и антропогенные. К источникам антропогенных загрязнителей относятся ТЭЦ, горнодобывающая, металлургическая, химическая, строительная, целлюлозно-бумажная, фармацевтическая, пищевая промышленность, транспорт, населенные пункты, сельское и лесное хозяйство. Ежегодно в атмосферу выделяется О12 т различных соединений. Ядовитые вещества (свинец, кадмий, селен, мышьяк, никель, ртуть, медь, фтор и др.), попадая затем в почву, загрязняют ее и сельскохозяйственную продукцию. Через атмосферу в почву поступают многие пестициды. Цементная пыль, хотя и нетоксична, изменяет свойства почвы. Пыль, получаемая при обработке ряда металлов и сжигании горючих материалов, также загрязняет ее, а затем, аккумулируясь растениями, попадает в пищу человека и животных.

Вопрос 54. Основные ингредиенты загрязнения атмосферы.

Ингредиенты загрязнения - это тысячи химических соединений, особенно металлы или их оксиды, токсичные вещества, аэрозоли. По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), в практике в настоящее время используется до 500 тыс. химических соединений. При этом около 40 тыс. соединений обладают весьма вредными для живых организмов свойствами, а 12 тыс. - токсичны.

Наиболее распространенные загрязнители - зола и пыль различного состава, оксиды цветных и черных металлов, различные соединения серы, азота, фтора, хлора, радиоактивные газы, аэрозоли и т.п. Наибольшее загрязнение атмосферного воздуха приходится на долю оксидов углерода - около 200 млн. тонн в год, пыли - около 250 млн. тонн в год, золы - около 120 млн. тонн в год, углеводородов - около 50 млн. тонн в год. Прогрессирует насыщение биосферы тяжелыми металлами - ртуть, галлий, германий, цинк, свинец и т.д. При сжигании топлива, особенно угля, с золой и отходящими газами в окружающую среду поступает больше, чем добывается из недр: магния - в 1,5 раза, молибдена - в 3, мышьяка - в 7, урана и титана - в 10, алюминия, йода, кобальта - в 15, ртути - в 50, лития, ванадия, стронция, бериллия, циркония - в 100, галлия и германия - в 1000 раз, иттрия - в десятки тысяч раз.

Неуклонный рост поступлений токсичных веществ в окружающую среду, прежде всего, отражается на здоровье населения. Поступающие в атмосферу оксиды углерода, серы, азота, углеводорода, соединения свинца, пыль и т.д. оказывают различное токсическое воздействие на организм человека.

Табл.2 Поступление в атмосферу (тонн / год) некоторых компонентов, естественного и промышленного происхождения:

Компонент	Естественное	Промышленное
Озон	2*10^9	незначительные
Двуокись углерода	7*10^10	1,5*10^10
Окись углерода	-	2*10^8
Сернистый газ	1,42*10^8	7,3*10^7
Соединения азота	1,4*10^9	1,5*10^7
Взвешенные вещества	(770…2200)*10^6	(960…2615)*10^6

Оксид углерода СО

Концентрация СО, превышающая предельно допустимую, приводит к физиологическим изменениям в организме человека, а концентрация более 750 млн. к смерти. Объясняется это тем, что СО - исключительно агрессивный газ, легко соединяющийся с гемоглобином (красными кровяными тельцами). При соединении образуется карбоксигемоглобин, повышение (сверх нормы, равной 0.4%) содержание которого в крови сопровождается:

а) ухудшением остроты зрения и способности оценивать длительность интервалов времени,

б) нарушением некоторых психомоторных функций головного мозга (при содержании 2-5%),

в) изменениями деятельности сердца и легких (при содержании более 5%),

г) головными болями, сонливостью, спазмами, нарушениями дыхания и смертностью (при содержании 10-80%).

Степень воздействия оксида углерода на организм зависят не только от его концентрации, но и от времени пребывания (экспозиции) человека в загазованном СО воздухе. Так, при концентрации СО равной 10-50 млн. (нередко наблюдаемой в атмосфере площадей и улиц больших городов), при экспозиции 50-60 мин отмечаются нарушения, приведенные в п. "а", 8-12 ч - 6 недель - наблюдаются изменения, указанные в п.. "в". Нарушение дыхания, спазмы. Потеря сознания наблюдаются при концентрации СО, равной 200 млн., и экспозиции 1-2 ч при тяжелой работе и 3-6 ч - в покое. К счастью, образование карбоксигемоглобина в крови - процесс обратимый: после прекращения вдыхания СО начинается его постепенный вывод из крови; у здорового человека содержание СО в крови каждые 3-4 ч и уменьшается в два раза. Оксид углерода - очень стабильное вещество, время его жизни в атмосфере составляет 2-4 мес. При ежегодном поступлении 350 млн. т концентрация СО в атмосфере должна была бы увеличиваться примерно на 0,03 млн/год. Однако этого, к счастью, не наблюдается, чем мы обязаны в основном почвенным грибам, очень активно разлагающим СО (некоторую роль играет также переход СО в СО₂).

Оксид азота NО_х (NO, NO₂ , N₂O₃ , NO₅ , N₂O₄)

В атмосферу выбрасывается в основном диоксид азота NO₂ - бесцветный не имеющий запаха ядовитый газ, раздражающе действующий на органы дыхания. Особенно опасный оксиды азота в горах, где они, воздействуя с углеводородами выхлопных газов, образуют фотохимический туман - смог. Отравляющее действие оксидами азота начинается с легкого кашля. При повышении концентрации NОх возникает сильный кашель, рвота, иногда головная боль. При контакте с влажной поверхностью слизистой оболочке оксиды азота образуют кислоты НNO³ и HNO², которые приводят к отёку легких.

Диоксид серы SО₂

Диоксид серы (SO₂) и серный ангидрид (SO₃) в комбинации с взвешенными частицами и влагой оказывают наиболее вредной воздействие на человека, живые организмы и материальные ценности. SO₂ - бесцветный и негорючий газ, запах которого начинает ощущаться при его концентрации в воздухе 0,3-1,0 млн., а при концентрации свыше 3 млн. SO₂ имеет острый раздражающий запах. Диоксид серы в смеси с твердыми частицами и серной кислотой (раздражитель более сильный, чем SO₂) уже при среднегодовом содержании 9,04-0,09 млн. и концентрации дыма 150-200 мкг/м³ приводит к увеличению симптомов затрудненного дыхания и болезней легких, а при среднесуточном содержании SO₂ 0,2-0,5 млн. и концентрации дыма 500-750 мкг/м³ наблюдается резкое увеличение числа больных и смертельных исходов.

Углеводороды (пары бензина, пентан, гексан и др.)

Обладает наркотическим действием, в малых концентрациях вызывают головную боль, головокружение и т.п. Так, при вдыхании в течение 8 ч. паров бензина ~ 600 мг/м³возникают головные боли, кашель неприятное ощущение в горле.

Альдегиды

При длительном воздействии на человека альдегиды вызывают раздражение слизистых оболочек глаз и дыхательных путей, а при повышенных концентрациях (для формальдегида 20-70 мг/м³) отмечается головная боль, слабость, потеря аппетита, бессонница.

Соединения свинца

В организм через органы дыхания поступает ~ 50 % соединений свинца. Под действием свинца нарушается синтез гемоглобина, возникают заболевание дыхательных путей, мочеполовых органов, нервной системы. Особенно опасны соединения свинца детей дошкольного возраста. В крупных городах содержание свинца в атмосфере достигает 5-38 мкм / м³, что превышает естественный фон в 10⁴ раз.