6. Характеристика вредности основных загрязняющих веществ.

Примеси поступают в атмосферу в виде газов, паров, жидких и твердых частиц. Газы и пары образуют с воздухом смеси, а жидкие и твердые частицы – аэрозоли (дисперсные системы), которые подразделяют на пыль (размеры частиц более 1 мкм), дым (размеры твердых частиц менее 1 мкм) и туман (размер жидких частиц менее 10 мкм). Пыль, в свою очередь, может быть крупнодисперсной (размер частиц более 50 мкм), среднедисперсной (50-10 мкм) и мелкодисперсной (менее 10 мкм). В зависимости от размера жидкие частицы подразделяются на супертонкий туман (до 0,5 мкм), тонкодисперсный туман (0,5…0,3 мкм), грубодисперсный туман (3…10 мкм) и брызги (свыше 10 мкм). Аэрозоли чаще всего бывают полидисперсными (содержат частицы разного размера).

Основными химическими примесями, загрязняющими атмосферу, являются следующие.

Наиболее опасными среди азотсодержащих соединений являются оксиды азота (NOx) (по объему выбросов и по их агрессивности, т.к. разрушают озоновый слой). При всех процессах горения образуются оксиды азота, причем большей частью в виде оксида. Оксид азота быстро окисляется до диоксида, который представляет собой красно-белый газ с неприятным запахом. Чем выше температура горения, тем интенсивнее образование оксидов азота. В небольшом количестве они вызывают раздражение слизистой оболочки глаз и носа, при повышенных концентрациях –бронхопневмонию, а при больших – отек легких. Кроме того, они отрицательно влияют на органы кровообращения. Признаками хронического отравления являются головные боли, бессонница, раздражение слизистых оболочек. Максимальная разовая ПДК диоксида азота составляет 0,085 мг/м³, а среднесуточная – 0,04 мг/м³. Оксид азота (II) NО, в отличие от NО₂ не вызывает никаких раздражений слизистых оболочек. Он оказывает вредное воздействие на гемоглобин. О вредности чистого NО известно мало, так как в больших концентрациях в воздухе он быстро окисляется в NО₂. Поэтому выводы о вредности делают на основе концентрации NО₂. Часто ядовитое действие NО принимают равным 20 % действия NО₂.

Диоксид азота NО₂ вызывает привыкание при вдыхании, вызывает раздражение глаз, а при больших концентрациях - сильные местные раздражения, в первую очередь, органов дыхания. После начальной фазы раздражения наступает временное облегчение, которое может смениться учащенным дыханием и только через 3 - 8 ч наступает отек легких, иногда оканчивающийся смертью.

Вследствие низкой реакционной способности, при комнатной температуре оксид азота (I), кроме наркотического действия в больших концентрациях, не оказывает никаких других токсических воздействий.

Аммиак (NH₃) – бесцветный газ с резким запахом. При содержании в воздухе 0,5 % по объему сильно раздражает слизистые оболочки. При остром отравлении поражаются глаза и дыхательные пути, при хронических отравлениях наблюдаются расстройство пищеварения, катар верхних дыхательных путей, ослабление слуха. Жидкий аммиак вызывает сильные ожоги кожи. Смесь аммиака с воздухом взрывоопасна.

Оксид углерода (СО) – бесцветный газ, не имеющий запаха, известен также под названием “угарный газ”. Образуется в результате неполного сгорания ископаемого топлива (угля, газа, нефти) в условиях недостатка кислорода и при низкой температуре. 65% всех выбросов приходится на транспорт, 21 % - на мелких потребителей и бытовой сектор, а 14 % - на промышленность. При вдыхании угарный газ образует прочные комплексные соединения с гемоглобином крови человека и, тем самым, блокирует поступление кислорода в кровь. Это вызывает головные боли, тошноту, а при более высокой концентрации смерть.

Оксид углерода является нормальной составной частью воздуха, необходимой для жизнедеятельности растений. Благодаря способности поглощать инфракрасные лучи из солнечного света СО₂ имеет большое значение для нагрева атмосферного воздуха.

Содержание СО₂ в незагрязненном атмосферном воздухе неоднородно. Отопление, транспорт и промышленность оказывают влияние на местное превышение средних значений содержания СО₂ в атмосфере.

Общее увеличение концентрации СО₂ в атмосфере планеты часто рассматривают как источник опасности для климата. Поглощение тепловых лучей диоксидом углерода может помешать их отражению от поверхности Земли и привести к общему повышению температуры. Диоксид углерода (СО₂), или углекислый газ, - бесцветный газ с кисловатым запахом и вкусом, продукт полного окисления углерода, является одним из парниковых газов.

Диоксид серы (SO₂) (сернистый ангидрид) – бесцветный газ с резким запахом. Сера содержится в таких полезных ископаемых, как уголь, нефть, медные и железные руды, при этом одни из них используются как топливо, а другие перерабатываются в химической и металлургической промышленности. При переработке сера превращается в различные химические соединения, среди которых преобладают диоксид серы и сульфаты. Образовавшиеся соединения частично улавливаются очистными устройствами, оставшаяся их часть выбрасывается в атмосферу.

Сульфаты образуются при сжигании жидких топлив и в ходе таких промышленных процессов, как нефтепереработка, производство цемента и гипса, а также серной кислоты. При сжигании жидких топлив образуется около 16 % общего количества сульфатов.

Эти соединения в первую очередь участвуют в формировании кислотных дождей. Максимальная разовая концентрация ПДК для диоксида серы составляет 0,5 мг/м³, а среднесуточная – 0,05 мг/м³.

Длительное воздействие диоксида серы на человека приводит к потере вкусовых ощущений, стесненному дыханию, а затем – к воспалению или отеку легких, перебоям в сердечной деятельности, нарушению кровообращения и остановке дыхания.

Летучие органические соединения (ЛОС) вредно воздействуют на нервную систему человека.

Озон (О₃) – газ с характерным запахом, более сильный окислитель, чем кислород. Его относят к наиболее токсичным из всех обычных загрязняющих воздух примесей. В нижнем атмосферном слое озон образуется в результате фотохимических процессов с участием диоксида азота и летучих органических соединений (ЛОС). Поскольку к ЛОС относят порядка 260 химических соединений, при образовании озона получаются смеси, состоящие из сотен химических веществ и называемые фотохимическим “смогом”. Озон относят к 1-му классу опасности, при этом максимальная разовая ПДК составляет 0,16 мг м³, а среднесуточная – 0,03 мг/м³.

Углеводороды - химические соединения углерода и водорода. К ним относят тысячи различных загрязняющих атмосферу веществ, содержащихся в несгоревшем бензине, жидкостях, применяемых в химчистке, промышленных растворителях и т.д. Многие углеводороды опасны сами по себе. Например, бензол, один из компонентов бензина, может вызвать лейкемию, а гексан – тяжелые поражения нервной системы человека. Бутадиен является сильным канцерогеном.

Свинец - серебристо-серый металл, токсичный в любой известной форме. Широко используется для производства припоя, красок, боеприпасов, типографского сплава и т.д. Основным источником (80 %) загрязнения атмосферы соединениями свинца являются выхлопные газы транспортных средств, в которых используется этилированный бензин. Для свинца и его соединений (кроме тетраэтилсвинца) среднесуточная ПДК составляет 0,0003 мг/м³, а для тетраэтилсвинца установлен безопасный уровень воздействия (ОБУВ), равный 310^-6 мг/м³.

Свинец и его соединения, попадая в организм человека, снижают активность ферментов и нарушают обмен веществ, кроме того, они обладают кумулятивным действием, т.е. способностью накапливаться в организме человека. Особенно серьезную угрозу соединения свинца представляют для детей до 6 лет. В организме ребенка остается до 40 % попавших в него соединений свинца, а это нарушает умственное развитие, замедляет рост, ухудшает слух и речь ребенка и лишает его способности сосредоточиться.

Фреоны – группа галогеносодержащих веществ, синтезированных человеком. Их преимуществом перед другими веществами является то, что они не горючи, не токсичны и нейтральны. Фреоны широко применяют в качестве хладагентов в холодильниках и кондиционерах, пенообразующих агентов, в установках для газового пожаротушения и т.д.

Промышленные пыли в зависимости от механизма их образования подразделяют на следующие 4 класса:

Механическая пыль – образуется в результате измельчения продукта в ходе технологического процесса;

Возгоны – образуются в результате объемной конденсации паров веществ при охлаждении газа, пропускаемого через технологический аппарат, установку, агрегат;

Летучая зола – содержащийся в дымовом газе во взвешенном состоянии несгораемый остаток топлива, образуется из его минеральных примесей при горении;

Промышленная сажа – входящий в состав промышленного выброса твердый высокодисперсный углерод, образуется при неполном сгорании или термическом разложении углеводородов.

Основной параметр, характеризующий взвешенные частицы – это их размер, который колеблется в широких пределах – от 0,1 до 850 мкм. Наиболее опасны частицы от 0,5 до 5 мкм, т.к. они не оседают в дыхательных путях. Время пребывания мелких частиц в нижнем слое тропосферы составляет в среднем несколько суток, а в верхнем – 20…40 суток. Частицы, попавшие в стратосферу, могут находиться в ней до года и больше.

Входящие в число взвешенных частиц сажа и асбест являются сильными канцерогенами, а соли свинца и мышьяка – мутагенами. Эти вещества обладают кумулятивным действием.

Многие загрязнения с осадками из атмосферы попадают в воду и почву и отравляют их. Насыщение воды этими вредными газами приводит к опасности отравления.

Если атмосфера и водная среда могут самоочищаться, то почва таким свойством не обладает: токсичные вещества (в том числе окислы металлов) постоянно накапливаются в ней и приводят к изменению ее состава, которое соответственно вызывает изменения в растительном и животном мире.