Соединения углерода Егоров и Исидоров

Монооксид углерода, или угарный газ, в большом количестве образуется в природе (вулканическая деятельность, пожары и пр.). Это составляет примерно 0,35 млрд т в год. Антропогенная деятельность дает около 0,15 млрд т в год, причем основная доля (около 0,1 млрд т) приходится на США. Его источники — неполное сгорание топлива и твердых отходов. Монооксид углерода выделяется и в результате сжигания табака. Как отмечалось, токсичность СО связана главным образом с его способностью к образованию прочного соединения с гемоглобином, препятствующего связыванию и переносу кислорода в организме. Это отражается на дыхании, что известно курильщикам. Даже после непродолжительного нахождения в прокуренном помещении человек начинает задыхаться и кашлять, то же в комнате, где неисправны печь или камин (можно угореть, т. е. отравиться). Заметим, что количество СО в крови курильщика может достигать десятка граммов, что на порядок выше допустимого. Наблюдается отложение липидов на стенках кровеносных сосудов, что снижает их проводимость.

Кроме угарного и углекислого газов в воздухе встречаются органические соединения и продукты их окисления. Особенно опасными являются диоксины. Основные источники органики, помимо растений (изопрен, терпены) и бактерий (выделяют метан), — добывающая, нефтеперерабатывающая и химическая промышленность, бензоколонки, быт, а также транспорт. Он дает около 50% всех органических выбросов. Причем в выхлопах автомобиля встречается практически вся органическая химия. Здесь и углеводороды (в основном короткоцепные), и спирты, и альдегиды, и кетоны, и фенолы и др. Летучая органика является источником многих проблем, таких как нарушение дыхания, отравление, мутация, раковые и другие заболевания. Промышленность (коксохимическая, металлургическая, нефтехимическая) и ТЭЦ, кроме перечисленного, в больших количествах «поставляют» ароматические соединения, из которых наиболее токсичными являются полиароматические, или конденсированные полициклические вещества — это нафталин, антрацен, пирен и их производные. Они способны накапливаться в организме (главным образом в костном мозге). Являясь структурными аналогами гормонов, они могут влиять на деятельность внутренних органов. Один из опаснейших классов органических веществ—

галогенсодержащие, в первую очередь хлорсодержащие, соединения. Они, кроме всего прочего, обладают способностью модифицировать органические вещества в организме. К ним, помимо фреонов (заметим, не являющихся вы_

сокотоксичными веществами), относятся такие растворители, как хлороформ, дихлорэтан и четыреххлористый углерод (наиболее токсичен). Здесь же мономеры для производства полимеров (хлорвинил, хлоропрен и пр.), а также хлорпроизводные ароматических соединений. Последние наиболее опасны, поскольку обладают комплексным действием и ароматических соединений, и хлора, а также кумулятивным эффектом. Коммунальное хозяйство, свалки, стоки поставляют значительное количество не только дурно пахнущих, но и токсичных соединений. Постоянно дымящая свалка возле вашего сельского дома, дачи — это не столь безобидно, как кажется на первый взгляд. Да, «ароматы» — это неприятно, но не только. Першение в горле, затрудненное дыхание, слезоточивость, головные боли — это первые

симптомы возможного серьезного отравления. Только промышленная переработка бытовых отходов — решение данной проблемы. Еще одна проблема связана с аэрозольным загрязнением воздуха, т. е. с твердыми (дым, пыль) и жидкими (туман, смог) частицами, содержащимися в нем. Ежегодно в атмосферу поступает около 11 км3 пыли только искусственного происхождения. Ее источники — процессы сгорания каменного угля, выплавки металлов, производства цемента и пр. В составе пыли представлено большинство тяжелых металлов, в основном в виде соединений.

Смог

Смог — сочетание газообразных и твердых примесей с туманом. Различают два вида смога, названных именами тех городов, где они привели к наиболее серьезным последствиям.

Лондонский, или химический, смог впервые наблюдался в 1952 году. Он привел к гибели около 3200 человек. Сжигание мазута и угля, традиционно используемых лондонцами для каминов и печей, плюс высокая влажность и отсутствие ветра — все это привело к накоплению в воздухе сажи, диоксида серы, оксида углерода и других опасных соединений, а также пыли. В частности, концентрация сернистого ангидрида SO2 достигала 10 мг/м3. В результате — одышка, отравление (в том числе угарным газом СО), заболевание дыхательных путей, поражение легких и т. д. Причем, наиболее уязвимыми оказались старики и дети. Отмечалась также гибель растений и разрушение поверхности сооружений. Важно отметить, что отравление угарным газом определяется его высокой связывающей способностью с гемоглобином крови, которая в 210 раз выше, чем у кислорода. В результате образуется карбоксигемоглобин (СОНb) Это понижает снабжение организма кислородом. Например, если в воздухе содержится 0,1% СО, то в течение нескольких часов у человека на 60% снижается способность гемоглобина переносить кислород. Содержание угарного газа в воздухе коррелирует с его наличием в крови. Здесь же важно отметить, что курение не только ведет к отравлению, но и снижает мыслительную способность, а также реакцию организма на внешнее воздействие. Кроме того, оно перегружает сердце и вызывает ряд заболеваний, в том числе онкологических (легких и дыхательных путей).

Лос-Анджелеский, или фотохимический, смог наблюдался неоднократно и продолжает наблюдаться не только в этом, но и в других городах, например в Лондоне, Париже, Нью-Йорке. Погибших в результате гораздо больше. Он связан с наличием в городе огромного количества транспорта, полным безветрием и высокой активностью солнца, в частности коротковолнового излучения, при низкой влажности воздуха. Одним из активных «участников» образования смога в этом случае, наряду с перекисным и гидроперекисным радикалами, является озон. Он появляется в результате реакции атомарного кислорода (продукта фотоинициируемого расщепления оксидов в воздухе) с молекулярным кислородом. Озон, как уже отмечалось, обладает чрезвычайно высокой окислительной активностью. Этот и другие активные окислители (оксиды азота, нитраты и пр.), взаимодействуя с углеводородами (выхлопы машин), в первую очередь с непредельными, приводят к образованию в воздухе высокотоксичных пероксидов и перкислот, а также пероксилацетилнитратов (ПАН). Последние могут образоваться в результате следующей цепочки превращений, началом которой является окисление углеводородов:

Образовавшиеся токсичные продукты приводят к раздражению слизистых оболочек (глаз, дыхательных путей, горла), поражению органов дыхания, появлению и обострению заболеваний, причем преимущественно у пожилых

людей и детей. Кроме того, наблюдается увядание и гибель растений, коррозия металлов, разрушение резины и пр. Следует отметить, что аэрозоли (твердые частицы в воздухе), приводящие к смогу, могут образоваться и в результате естественных процессов (вулканической деятельности, пожаров, пыли, захвата с водой морской соли). Так, смог часто наблюдается в хвойных лесах, где происходит окисление терпеновых углеводов. Однако основной причиной появления смога является антропогенная деятельность. Сегодня он не редкость во многих крупных городах мира, где, наряду с указанными процессами, наблюдается образование дымки и ухудшение видимости. Это связано, в частности, с выбросами серосодержащих соединений. В результате цепочки окислительных реакций это приводит к образованию солей, серной кислоты