Источники загрязнения атмосферного воздуха монооксидом углерода. Пути вывода монооксида углерода из атмосферы

Наиболее существенными антропогенными источниками монооксида углерода и органических компонентов в атмосфере являются автомобильный транспорт, промышленные предприятия, ТЭЦ. Кроме того при окислении СН₄ в атмосфере образуется СО. Этот канал вторичного загрязнения моноксидом углерода сравним с поступлением СО от неполного сгорания ископаемого топлива.

В незагрязненном воздухе содержание СО невелико — 0,05-0,1 млн^-1. В то же время по суммарной массе монооксид углерода является одним из основных загрязнителей воздушной среды. Тот факт, что при этом атмосферное содержание СО невысоко, свидетельствует о протекании процессов, приводящих к стоку СО. Среднее время пребывания СО в атмосфере составляет примерно 6 месяцев.

Биотический сток СО осуществляется с помощью высших растений, водорослей и особенно микроорганизмов почвы. В основе абиотического пути лежит взаимодействие монооксида углерода с гидроксильным радикалом. В результате образуется диоксид углерода и другие вещества, причем их вид определяется содержанием в воздухе монооксида азота.

В незагрязненной атмосфере, при концентрации NO порядка 0,01-0,02 млн ^-1, преобладающим является следующий путь:

СО + ^ОН СО₂ + Н^

Н^ + О₂ + М  НО₂^ + М^*

НО₂^ + О₃  ^ОН + 2О₂

^{__________________________________}

СО + О₃  СО₂ + О₂

Здесь и далее М и М^* – третья частица (О₂ или N₂) в основном и возбужденном состоянии соответственно. Возвращение М^* в основное состояние сопровождается тепловым рассеиванием колебательного возбуждения.

Помимо реакции гидропероксидного радикала с озоном может происходить его рекомбинация:

НО₂^ + НО₂^  Н₂О₂ + О₂

Тогда суммарная реакция выглядит следующим образом:

СО + ^ОН+ НО₂^  СО₂ + Н₂О₂

Воздух, загрязненный выбросами автотранспорта, содержит необходимые количества NO для того, чтобы процесс окисления СО протекал иначе:

СО + ^ОН  СО₂ + Н^

Н^ + О₂ + М  НО₂^ + М^*

НО₂^ + NO  NO₂ + НО^

NO₂ + h  NO + О(³Р)

O(³Р) + О₂ + М  О₃ + М^*

^{____________________________________}

СО + 2О₂  СО₂ + О₃

Таким образом, совместное присутствие в воздухе СО и относительно большого по сравнению с фоновыми территориями количества NO ведет к образованию озона.

Токсическое действие СО основано на его способности прочно связываться с ионами железа в молекуле гемоглобина, в 200-300 раз более эффективно, чем О₂. Образующийся в результате этой реакции карбоксигемоглобин теряет способность переносить кислород.

Монооксид углерода является наиболее серьезным и опасным за­грязнителем в крупных городах с высокой плотностью автомобильного движения. Концентрация СО на городских транспортных магистралях часто достигает 50 млн^-1, а в "пробках" может повышаться до 140 млн^-1. Поэтому у людей, работающих в зонах с высокой плотностью транспортного движения, содержание карбоксигемоглобина в крови аномально высокое по сравнению с остальной частью населения.

Однако наиболее серьезной причиной отравления монооксидом углерода является курение. Вдыхаемый при курении дым содержит примерно 400 млн^-1 СО. Содержание карбоксигемоглобина в крови курильщиков, выкуривающих пачку сигарет в день, составляет в сред­нем 4,7%. В нормальных условиях у некурящих людей содержится всего 0,3-0,5% карбоксигемоглобина. Эта небольшая концентрация создается главным образом в результате выделения небольших коли­честв СО при протекании нормальных химических процессов в орга­низме, а также вследствие наличия даже в незагрязненном воздухе небольшого количества СО.

Вдыхание воздуха с повышенным содержание СО приводит к росту уровня карбоксигемоглобина не сразу, а постепенно — в течение не­скольких часов. Точно так же при уменьшении содержания СО в воздухе кровь нормализуется лишь через несколько часов.

4.5.4.2. Углеводороды и продукты их окисления

Основным загрязнителем атмосферы городов органическими ве­ществами является автомобильный транспорт. Он выбрасывает в атмо-

31