4. Склад повітря робочої зони. Джерела забруднення повітряного середовища шкідливими речовинами

Навколишнє повітряне середовище є найважливішим фактором існування людини і має визначені фізичні і хімічні властивості. Фізичні властивості можуть бути представлені параметрами мікроклімату (температура, вологість, швидкість руху повітря, барометрич­ний тиск), іонним складом, електромагнітними і акустичними полями тощо. Іншим найважливішим показником якості повітряного середовища є його хімічний склад, обумовлений природним складом повітря і різними забрудненнями. У виробництві природні (фонові) параметри повітря додатково забруднюються викидами різних технологіч­них процесів (в основному при спалюванні палива, термічній і меха­нічній обробці матеріалів, хімічних процесах). Розглянемо докладніше параметри природного газового складу атмосфери і забруднюючих речовин у повітряному середовищі і їхній вплив на людину.

Атмосфера– газова оболонка Землі. її маса близько 5,9  10¹⁵ т. Вона має шарувату будову і складається з декількох сфер, між якими розташовуються перехідні шари – паузи. У сферах змінюється кількість повітря і температура.

Найбільш щільний шар повітря, що прилягає до земної поверхні, зветься тропосферою. Товщина її в середніх широтах складає 10-12 км над рівнем моря, на полюсах – 7-10, над екватором – 16-18 км. У тропосфері зосередже­но більше 4/5 маси земної атмосфери. Через нерівномірність нагрівання зем­ної поверхні в ній утворяться могутні вертикальні струми повітря, відзнача­ються нестійкість температури, відносної вологості, тиску і т. ін. Температура повітря в тропосфері по висоті зменшується на 0,6° на кожні 100 м і коли­вається від 40 до -50°С.

Вище тропосфери знаходиться стратосфера (40 км). Далі мезосфера (80 км), потім термосфера (чи іоносфера) і нарешті екзосфера (від 800 і до 1600 км).

У стратосфері під впливом космічного випромінювання і короткохвильо­вої частини ультрафіолетового випромінювання Сонця молекули повітря іонізуються, в результаті чого утворюється озон. Озоновий шар знаходиться на висоті 25-40 км. В атмосфері постійно відбуваються складні фотохімічні перетворення. Під дією сонячної радіації протікає безліч реакцій, у яких беруть участь кисень, озон, азот, оксид азоту, пари води, двооксид вуглецю. Іонізація, в основному, відбувається на висоті 70-80 км. При цьому відзнача­ються негативні (N, О, O₂, S₂, NO₂,NO₃ ) і позитивні (NО, N₂, NO,CO₂і ін.) іони. Ці іони утворюють різні комплекси. У свою чергу ці комплекси взаємодіють з різними органічними і неорганічними домішками, утворюючи нові хімічні речовини, що змінюють умови існування людини.

Природний склад повітря за масою (m) і об’ємом (V) в нижніх шарах атмосфери приведений у табл. 3.Густину чистого повітря при нормальних умовах (температурі 20°С і атмосферному тиску 101400 Па) приймають рівною 1,2 кг/м³.

Таблиця 3

Природний склад повітря (нижні шари)

Компоненти	Вміст		Компоненти	Вміст
	% по масі	% по об’єму		% по масі	% по об’єму
Азот	75,52	78,09	Оксид азоту	2,510-3	2,510-4
Кисень	23,15	20,94	Водень	3,510-6	510-5
Аргон	1,28	0,93	Метан	0,810-4	1,510-4
Двооксид вуглецю	0,046	0,033	Двооксид азоту	810-5	1,510-1
Неон	1,210-3	1,810-3	Озон	10-6–10-5	210-6
Гелій	7,210-5	5,210-4
Криптон	3,310-4	110-4

В даний час близько 60 тисяч хімічних речовин знаходять застос­ування в діяльності людини. Серед інгредієнтів забруднення повітря­ного середовища (шкідливі речовини) – тисячі хімічних сполук у вигляді аерозолів (твердих, рідких) чи газоподібному вигляді.

Шкідливиминазиваютьсяречовини, що при контакті з організмом можуть викликати захворювання чи відхилення від нормального стану здоров'я, що виявляються сучасними методами як у процесі контакту з ними, так і у віддалений термін, в тому числі і в наступних поколіннях.

Найбільш розповсюдженими видами забруднень є тверді суспензії (пил, зола, дим), оксиди вуглецю, азоту, сірки, вуглеводні, аміак, окси­ди і солі важких металів і т. ін.

Крім прямої дії на здоров'я людини забруднюючі атмосферу речовини впливають негативно на навколишнє середовище: рослинний і тваринний світ, водне середовище, ґрунт, будівельні конструкції, техніку і технології. Це приводить як до прямих вторинних дій шкідливих речовин на людину (наприклад, через харчові ланцюжки), так і до великих економічних втрат (зниження врожайності сільгосппродукції і тваринництва, корозія матеріа­лів, порушення у технологічних процесах, збільшення браку продукції, що випускається, і т. ін.).

В даний час усі міста світу щорічно викидають в атмосферу близько 1 млрд. т різних аерозолів, тільки теплові електростанції викидають 100– 120 млн. т золи і 60 млн. т сірчистого газу.

За рік в атмосферу повітря світові викиди основних інгредієнтів склада­ють більше 20 млрд. т двооксиду вуглецю, 300 млн. т оксиду вуглецю,150 млн. т сірчаного ангідриду, 60 млн. т NО₂. В Україні в 2000 р. сумарний викид від стаціонарних джерел в атмосферу склав 3959,4 тис. т, у тому числі пилу –729,6 тис. т, оксиду вуглецю – 1230,6 тис. т, двооксиду сірки 976,6 тис. т, окси­дів азоту – 320 тис. т.

Найбільш шкідливими для навколишнього середовища і, зокрема повітря, є енергетичні установки, авіаційний і автомобільний транспорт, металургійне виробництво, хімічні підприємства, виробництво будівельних матеріалів. Значні промислові викиди і викиди автомобільного й іншого транспорту приводять до зміни клімату великих міст.

Забруднюючі атмосферу шкідливі речовини при контакті з орга­нізмом можуть викликати різні захворювання, професійні і гострі отруєння (у тому числі зі смертельним наслідком). Шкідливі речовини проникають в організм людини головним чином через дихальні шляхи, а також через шкіру і шлунково-кишковий тракт. Ефект ток­сичної дії різних речовин залежить від кількості речовини, що потрапила в організм, їх фізико-хімічних властивостей, тривалості надходження. Особливе значення має хімізм взаємодії даної речовини з біологічними середовищами (кров'ю, ферментами). Отруйні дії залежать від шляхів надходження і виведення, розподілу в організмі, від статі людини, віку, індивідуальної сприйнятливості й інших супутніх факторів. Загальний токсичний вплив у залежності від виду речовини може викликати різні дії: нервово-паралітичну (бронхоспазм, ядуха, судома, параліч), загально токсичну (набряк мозку, параліч, судоми), задушливу (токсичний набряк легенів), дратівливу (подразнення слизових оболонок), психотичну (порушення психічної активності, свідомості), шкіряно-резорбтивну (місцеві запалення).

Склад і ступінь забруднення повітряного середовища різними речовинами оцінюється по масі (мг) в одиниці об'єму повітря (м³) концентрації (С, мг/м³). Крім одиниці виміру – мг/м³, можуть використовуватися – %, а також – млн.-¹ чи «ррm» (кількість часток речовини на мільйон часток повітря).

Гігієнічне нормування шкідливих речовин проводять по гранично допустимих концентраціях (ГДК, мг/м³)у відповідності з нормативними документами:

• для робочих місць визначається гранично допустима концентрація в робочій зоні– ГДК_рз (ГОСТ 12.1.005-88, СІІ 245-71);

• в атмосфері повітря населеного пункту –максимально разові ГДК (найбільш висока, зареєстрована за 30 хв спостереження);

• середньодобові ГДК (середня за 24 год при безупинному вимірі);

• орієнтовно-безпечні рівні впливу– ОБРВ (список ГДК забруднюючих речовин № 3086-84 з доповненнями, ДСП 201-97).

Гігієнічне нормування вимагає, щоб фактична концентрація забруднюючої речовини не перевищувала ГДК (С. _акт< 1).

ГДК_рз– це максимальна концентрація, що при щоденній (крім вихідних днів) роботі у продовження 8 год чи при іншій тривалості, але не більш 41 год у тиждень, протягом усього стажу (25 років) не може викликати захворювань чи відхилень стану здоров'я, що виявля­ються сучасними методами досліджень у процесі роботи чи у віддале­ний період життя сучасного і наступних поколінь.

По ступеню впливу на організм шкідливі речовини підрозділяють­ся на чотири класи небезпеки:

1. надзвичайно небезпечні, що мають ГДК < 0,1 мг/м³ у повітрі (смертельна концентрація в повітрі менша 500мг/м³);

2. високо небезпечні, що мають ГДК = 0,1 – 1,0 мг/м³ у повітрі(смертельна концентрація у повітрі 500–5000 мг/м³);

3. помірно небезпечні, що мають ГДК = 0,1 – 10,0 мг/м³ у повітрі(смертельна концентрація у повітрі 5000 –50000 мг/м³);

4. мало небезпечні, що мають ГДК>10,0 мг/м³ у повітрі(смертельна концентрація у повітрі >50000 мг/м³);

У таблиці 4 приведені значення гранично допустимих концентра­цій для деяких інгредієнтів, що знаходяться у виробничому повітря­ному середовищі й в атмосфері населених пунктів.

Таблиця 4