2.1.4. Антропогенное загрязнение атмосферы и опасность для человека

Уровень загрязнения атмосферы определяется тремя факторами:

• поступлением загрязнителей в воздух;

• объемом пространства, в котором они рассеиваются;

• механизмами удаления загрязнителей из воздуха.

Среди веществ, загрязняющих атмосферу, 90% приходится на газы и 10% – на твердые частицы. Основные источники антропогенного загрязнения атмосферы – автотранспорт (50%), выбросы промышленных предприятий и некоторые другие. Наибольшую опасность для окружающей среды представляет накопление в атмосфере следующих компонентов:

1. Углекислый газ. Естественные причины его накопления составляют дыхание, фотосинтез, разложение органических веществ. К антропогенным причинам относят сжигание угля, газа, торфа, других видов горючего при промышленном производстве, при эксплуатации транспортных средств, а также повсеместная вырубка лесов, которые поглощают СО₂. За последние 100 лет содержание СО₂ в атмосфере увеличилось на 13 %. В ближайшие 10 лет количество углекислоты увеличится еще на 20-30%. Накопление СО₂ в атмосфере имеет глобальные последствия: увеличение среднегодовой температуры, резкое перемещение климатических поясов. Меры предотвращения отрицательных последствий накопления углекислоты в атмосфере: использование альтернативных источников энергии, сохранение и расширение лесов, улучшение технологий (создание принципиально новых видов транспорта, уменьшение выброса углекислоты в атмосферу).

2. Пыль – это взвешенные в воздухе твердые частицы диаметром более 1 мкм. По составу: гипс, асбест, кварц, реже – споры растений, соединения щелочных или тяжелых металлов, углеводороды. Источник пыли – добыча и использование стройматериалов, металлургическая промышленность, котельные.

Пыль затрудняет газообмен в альвеолах, способствует обострению респираторных и аллергических заболеваний, возникновению пневмоний, снижает продолжительность жизни. Пылевой экран уменьшает тепло в крупных городах (до 15%).

3. Соединения серы и азота. Выбросы SO₂ ежегодно составляют 160–180 млн т в год. Из них 90% приходится на сжигание минерального топлива и 10% на выбросы металлургических и химических предприятий.

SO₂ → SO₃ → H₂ SO₃ → H₂ SO₄

Раздражает слизистую оболочку в организме, вызывает кашель и даже спазмы дыхания (отек легкого). Вместе с пылью увеличивает опасность заболевания хроническим бронхитом и воспалением гортани.

Ежегодно в атмосферу Земли поступает около 150 млн окислов азота из них половина выбрасывается тепловыми электростанциями и автомобилями, а другая образуется в процессах окисления в биосфере. Перекись азота сильно ухудшает видимость.

NO → NO₂ → HNO₃

Двуокись азота раздражает органы дыхания, вызывает кашель, а также рвоту и головную боль (при больших концентрациях).

Соединения серы и азота способствуют развитию астмы, онкологических заболеваний дыхательных путей, Образуют кислотные дожди, меняют состав почвы (растения болеют).

4. Окись углерода – один из наиболее вредных компонентов выхлопных газов автомобиля (неполное сгорание углеродсодержащих веществ.

При дыхании молекулы СО связываются с гемоглобином, препятствуя доставке кислорода к тканям, в результате чего возникает кислородное голодание (легкая головная боль, ухудшение зрения) а при сильном отравлении – удушье.

Пребывание в течение 8 часов на автомобильном шоссе выключает из дыхательной функции 15% кислорода (связь с СО₂).

5. Тяжелые металлы. Наиболее токсичными загрязнителями атмосферы являются металлы. У них ПДК менее мг/м³. К ним относятся: бериллий, ванадий, свинец, мышьяк, ртуть, кадмий, никель, хром, висмут, теллур, цинк.

Источники тяжелых металлов – выбросы металлургических предприятий, выбросы от сжигания угля, нефти, древесины, городских отходов, производства хлора, минеральных удобрений. Кислотные дожди, взаимодействуя с тяжелыми металлами, усваиваются растениями, а потом по пищевой цепи попадают в организм рыб, животных, человека. Попадая в организм человека, тяжелые металлы вызывают в нем опасные для здоровья изменения.

Свинец. Двигатели автомобиля и промышленные предприятия ежегодно выбрасывают в атмосферу около 2 млн т свинца. Свинец в полосе около 50 м возле автострады, влияет на синтез и распад гема- и гемопротеинов. Что ведет к снижению концентрации гемоглобина и распаду цитохромов. Свинец накапливается в костях и печени. При остром легком отравлении свинцом наблюдается бледность кожных покровов, на зубах и деснах появляется свинцовая кайма, потеря аппетита, запоры. При сильном отравлении появляются сильные боли в животе и суставах, начинаются конвульсии, обмороки – далее может наступить кома или паралич. Хроническое отравление вызывает нарушение системы воспроизводства, заболевания почек, паралич нервов в сгибающихся и расгибающихся мышцах конечностей, повышенную утомляемость, депрессии, ухудшение умственных способностей (дети). Из воздуха хорошо улавливают свинец деревья, особенно клен остролистный.

Мышьяк. Иногда употребляют в качестве пестицида в садах и виноградниках, как химическое оружие кожно-нарывного действия. До сих пор используют в качестве гербицида в сельском и лесном хозяйствах, а также для предохранения от порчи деревянных изделий.

При остром отравлении большими дозами наблюдается расстройство ЖКТ, повреждения ЦНС, шелушение кожи, нарушение памяти, бредовые состояния. Чем больше мышьяка в районе медеплавильных заводов, тем больше заболеваний раком легких.

Ванадий. Находится в золе от сгорания нефтяного топлива в бойлерных.

В организме человека способствует развитию астмы, вызывает сужение кровеносных сосудов, активно окисляет жиры, окисляя клеточные мембраны.

Ртуть. Чаще всего попадает в организм человека с отравленной рыбой и зерном.

В основном нарушает деятельность почек и нервной системы (пугливость, бессонница, эмоциональная неустойчивость, нарушение походки, затруднение глотания, головные боли, паралич, слепота и далее смерть).

Кадмий – попадает в атмосферу при сгорании углей.

Замещает цинк в цинкосодержащих ферментах, влияет на сердце, почки, легкие, семенники, печень. Много кадмия может быть в рисе (он применяется при его выращивании и хранении).

Никель – широко используется в металлургии и химической промышленности.

Реагирует с белками и ДНК, образует комплексы с аминокислотами. Влияет на легкие, сердце, почки, ЦНС. Вызывает пневмонию, рак легких, риниты, синуситы, аллергию.

Хром часто добавляют к красителям, дубителям кожи, а также используют в металлургии.

Увеличивает риск заболеванием рака легких.

Висмут – связывается с иммуноглобулинами, легко проникает через мембраны.

Соли висмута угнетают активность некоторых ферментов, нарушают деятельность мозга и почек.

Теллур попадает в атмосферу и воду из промышленных выбросов.

При острых и хронических отравлениях вызывает поражения ЦНС, ЖКТ, органов дыхания, нарушает обмен веществ.

Радиоактивные отходы (см. раздел 6).

Последствия загрязнения атмосферы ядовитыми веществами и пылью

В воздухе крупных промышленных городов образуется смог, содержащий туман и влагу. Два типа смога: 1) лондонский (токсичный промышленный) и автомобильный дым не уносится ветром; 2) фотохимический (в южных городах в ясную безветренную погоду). Основные компоненты – озон, двуокись азота NO₂ и закись азота (N₂O), продукты их распада, токсичные углеводороды.

У многих людей эти вещества вызывают головную боль, тошноту, раздражают глаза и горло, ухудшают состояние при хронических респираторных заболеваниях типа астмы. В промышленных городах повышают смертность.

Происходит истощение озонового слоя. Доля озонового слоя очень мала – несколько десятимиллионных долей от объема. Сокращение озонового слоя вследствие сжигания кислорода (реактивными двигателями), выброса фреонов, веществ, применяемых в холодильниках, кондиционерах и др.