2.3. Загрязнение атмосферы

2.3.1. Типы и виды загрязнений атмосферы

Наиболее массированному воздействию вредных веществ в результате хозяйственной деятельности человека подвергается воздушная среда. Различают естественное и искусственное загрязнение атмосферы.

Естественное загрязнение. В атмосфере постоянно находится некоторое количество пыли, которая образуется в результате естественных явлений, происходящих в природе: выветривание и разрушение горных пород; извержение вулканов, лесные и торфяные пожары, испарения с поверхности морей и океанов (неорганическая пыль). Естественные органические загрязнения представлены аэропланктоном – организмами, живущими в атмосфере (бактерии, споры грибов, пыльца растений и др.), и продуктами гниения, брожения и разложения растений и животных. К естественным загрязнителям относится и космическая пыль, которая образуется из остатков сгоревших материалов при их прохождении в атмосфере.

Искусственное загрязнение. В атмосферу попадают вещества техногенного и антропогенного происхождения.

Основными отраслями деятельности человека, приводящими к загрязнению атмосферы, являются металлургическая, энергетическая, химическая промышленность. В среднем загрязнителей поступает: от автотранспорта 60%, от промышленности 17%, от энергетики 14%, от отопления и уничтожения отходов 9%.

Выбросы промышленных предприятий представлены двумя группами. В одну из них входят неорганизованные выбросы, которые происходят вследствие неплотностей в аппаратуре и коммуникациях, неумелой транспортировки: и неправильного хранения сырья и материалов и т. д. К числу неорганизованных выбросов следует отнести выбросы от автотранспорта. К другой группе относят организованные выбросы – дымовые трубы, вентиляционные системы и пр.

Воздух загрязняется различными газами (среди которых наиболее широко распространены оксид углерода, диоксид серы, диоксид и оксид азота), парами углеводородов, кислот, металлов (например, ртути) и разнообразной пылью, имеющей органическое и неорганическое происхождение.

В воздухе пыль находится во взвешенном состоянии (аэрозоль). Осаждаясь на различных поверхностях, она принимает состояние аэрогеля. Сильные потоки воздуха, в частности сквозняк и ветер, способны вновь привести ее во взвешенное состояние. Происходит повторное вспыление.

Пары имеют свойство конденсироваться и осаждаться на поверхностях. В некоторых случаях конденсат ртути при повышении температуры вновь испаряется, превращаясь в аэрозоль и загрязняя воздушную среду.

При соприкосновении нескольких вредных веществ, содержащихся в воздухе, с твердыми телами и жидкостями происходит их сорбция (поглощение), степень и интенсивность которой зависят от свойств соприкасающихся веществ.

Уровень загрязнения атмосферы определяется массой и вредностью загрязнителей, поступающих в воздух; объемом пространства, в котором они рассеиваются; механизмами удаления загрязнителей из воздуха.

Основные загрязнители воздуха делятся на первичные и вторичные.

Первичные: взвеси, аэрозоли (дым, туман, смог и т. д.); углеводороды и другие летучие органические вещества; угарный газ СО; оксиды азота NO_x; сернистый газ SO₂; свинец и другие тяжелые металлы.

Вторичные: озон О₃; в присутствии углеводородов и оксидов азота и под действием солнечного света происходит реакция образования озона; кислоты H₂SO₄, HNO₃.

Содержание вредных веществ в воздухе определяется их концентрацией, выражаемой в миллиграммах на 1 м³ воздуха (мг/м³). Максимальная концентрация вредных веществ, не оказывающая вредного влияния на здоровье человека, называется предельно допустимой концентрацией (ПДК). Определяют ее врачи-гигиенисты на основе данных экспериментальных исследований над подопытными животными и наблюдения за состоянием здоровья людей, находящихся под воздействием вредных веществ.

В России по многим вредным веществам установлены более жесткие, более низкие ПДК, чем в других развитых странах. Однако в последние годы по некоторым вредным веществам наблюдается сближение нормируемых ПДК.

ПДК для атмосферного воздуха населенных мест, которым круглосуточно дышат все люди, в том числе и больные, значительно ниже, чем ПДК для воздуха рабочей зоны, где может находиться только здоровый человек не более 8 часов в день. Некоторые вредные вещества, находящиеся в воздухе рабочей зоны, наносят вред человеку не только при вдыхании воздуха, но и при соприкосновении с кожным покровом. Для атмосферного воздуха населенных мест нормируются максимальная разовая и среднесуточная ПДК.

В случае, когда в воздухе одновременно находится несколько вредных веществ, ПДК устанавливают с учетом того, что некоторые из них оказывают взаимоусиливающее действие: ацетон и фенол; ацетальдегид и винилацетат; валериановая, капроновая и масляная кислоты; озон, диоксид азота и формальдегид; диоксид серы и фенол; диоксид серы и диоксид азота; диоксид серы и фтористый водород; диоксид серы и аэрозоль серной кислоты; сероводород и винил; диоксид серы и сероводород; изопропилбензол и гидропероксид изопропилбензола; фурфурол, метанол и этанол; циклогексан и бензол; сильные минеральные кислоты (серная, соляная и азотная); этилен, пропилен, бутилен и амилен; уксусная кислота и уксусный ангидрид; ацетон и ацетофенон; бензол и ацетофенон; фенол и ацетофенон; серный и сернистый ангидриды, аммиак, оксиды азота.

При одновременном присутствии в воздухе нескольких веществ, обладающих суммирующим действием, должно выдерживаться следующее неравенство:

С₁/ПДК₁ + С₂/ПДК₂ +…+ С_n/ПДК_n ≤ 1,

где С₁, С₂, …, С_n – фактические концентрации вредных веществ; ПДК₁, ПДК₂, …, ПДК_n – соответствующие предельно допустимые концентрации, установленные для их изолированного присутствия.

Согласно действующим санитарным нормам, ПДК вредных веществ в рабочей зоне являются максимальными разовыми, т. е. не зависят от времени воздействия на человека. Исключение составляет лишь оксид углерода, для которого при сокращении срока работы человека с 1 ч до 15 мин ПДК может быть соответственно повышена с 50 до 200 мг/м³.

Развитие автоматизации и механизации производственных процессов, робототехники позволяет значительной части работающих выполнять свои функции у пультов управления, где воздух чище, чем на остальных рабочих местах. Поэтому ставится вопрос о пересмотре ПДК ряда других вредных веществ с учетом времени их воздействия на человека, как это принято для оксида углерода. Для некоторого (весьма ограниченного) количества вредных веществ установлен норматив среднесменных ПДК, учитывающих неравномерность их концентрации в рабочей зоне по времени.