1.3. Загрязнители атмосферы

Из всей массы загрязняющих вредных веществ, поступающих в атмос­феру от антропогенных источников, около 90 % составляют газообразные, 10 %  твердые и жидкие вещества.

Взвешенные вещества

При наличии взвешенных веществ образуется двух­фазная (бинарная) дисперсная система, которая получила название аэрозо­ли. Аэрозоли принято делить на три класса: пыли, дымы и туманы.

Пыли  полидисперсные системы твердых взвешенных частиц разме­ром от 5 до 100 мкм. Иногда пылью называют непосредственно твердые взвешенные частицы.

Дымы  аэрозоли, образующиеся при горении или возгонке, содержат­ся в выбросах электропечей, вагранок, электросварочных участков. Размеры взвешенных частиц от 0,1 до 5 мкм.

Туманы состоят из капелек жидкости, диспергированных в газовой сре­де, в которых могут содержаться растворенные вещества или суспендиро­ванные твердые частицы. Образуются в результате конденсации паров или распыления жидкости. В первом случае размер капель близок к размеру частиц в дымах, во втором  к пыли. Образуются при окраске, при закалке изделий в масле.

Особое место занимают продукты сгорания топлива: сажа и зола.

Сажа  токсичный высокодисперсный порошок, на 90  95 % состоящий из частиц углерода. Образуется при неполном сгорании или термическом разложении углерода. Обладает большой адсорбционной способностью по отношению к тяжелым углеводородам, в том числе к бенз(а)пирену, что дела­ет сажу опасной для человека. ПДК_мр = 0,15 мг/м³, ПДК_с.с = 0,05 мг/м³.

Зола  несгораемый остаток, образующийся из минеральных примесей топлива при его полном сгорании. Состав во многом определяется видом и составом топлива.

Характеристика газообразных загрязняющих веществ

Наибольшее за­грязнение открытого воздуха вызывают следующие классы вредных газо­образных веществ.

1. Диоксид серы (SO₂). Бесцветный газ с острым запахом. Он образуется при сжигании ископаемого топлива (уголь и мазут), и при обработке серо­содержащих руд сернистый газ улетучивается в воздух. К тому же и пред­приятия, производящие целлюлозу, выбрасывают его в воздух тоннами. Подсчитано, что США ежегодно выпускают в атмосферу 26 млн. т; равным образом причастна к этому и Европа, выбрасывающая 60 млн. т. При этом 93 % поступающего в атмосферу SO₂ выбрасывается в Северном полуша­рии и только 7 %  в Южном. В США более половины всего ущерба от загрязнения атмосферы приходится на диоксид серы.

Последствия выбросов диоксида серы  кислотные дожди, а также заболевания дыхательных путей (насморк, кашель, бронхит, астма), конъ­юнктивит, головная боль. Превращение SO₂ b SO₄^2- ускоряется в условиях влажных атлантических ветров, особенно в зимний отопительный сезон. Эти процессы получили известность в первой половине XX века, когда в результате мощных дымовых выбросов SO₂ в Лондоне возник густой ту­ман, в котором происходило медленное образование аэрозоля серной кис­лоты, названного впоследствии смогом. В смоге помимо диоксида серы присутствует и ряд других компонентов, образующихся при сгорании топ­лива в печах и содержащихся в газах отопительных устройств и выхлоп­ных газах автотранспорта. Особая трудность при определении вреда, на­несенного организму действием SO₂, заключается в том, что он часто проявляется совместно с действием других факторов, опасных для здоро­вья. Кроме того, диоксид серы негативно воздействует на растительность. Действие может оказываться непосредственно на листья растений, либо косвенно в виде кислотных осадков и через почву. В случаях достаточной амортизирующей способности земли преобладает первый эффект.

2. Оксид углерода (СО). Образуется при неполном сгорании углерода. Оксид углерода не имеет ни цвета, ни запаха, наши органы чувств не в состоянии его обнаружить. Основные выбросы связаны с автотранспортом, так как у двигателей внут­реннего сгорания оптимальные условия окисления топлива создаются только при выходе на определенный рабочий режим. Как правило, это соответствует 3/4 общей мощности двигателя; напротив, максимальные выбросы СО происходят на холостом ходу. Масса оксида углерода, посту­пающего в воздух в результате антропогенной деятельности, больше, чем любого другого вредного вещества. Попадая в кровь, СО конкурирует с кислородом за молекулы гемоглобина. Гемогло­бин  белок, переносящий кислород из легких к клеткам, а углекислый газ  обратно. Чем больше оксида углерода содержится в воздухе, тем больше гемоглобина связывается с ним, и тем меньше кислорода попада­ет в клетки.

Гемоглобин (от гемо... и лат. globus  шар)  красный дыхательный пигмент крови человека, позвоночных и некоторых беспозвоночных животных. Переносит кислород от органов дыхания к тканям и углекислый газ от тканей к дыхательным органам. Состоит из белка (глобина) и железопорфириновой простетической группы (гема).

По этой причине СО при повышенных концентрациях представляет собой смертельно опасный яд. При низких концентрациях СО (до 0,013 %) у человека снижается способность воспринимать сигналы, появляются го­ловные боли, ослабляется зрение, возможна временная потеря сознания. При достижении концентрации 0,066 % возможна полная потеря созна­ния, паралич. При концентрации СО до 0,075 % в течение часа наступает летальный исход.

3. Оксиды азота (NO_x). Оксиды азота образуются в основном в резуль­тате окисления азота воздуха в зоне высоких температур. Поэтому выбро­сы этого вещества значительны при сжигании всех видов топлива. По оце­ночным данным, 64 % выбросов NO_x осуществляется транспортом, 18 %  электростанциями, 12 %  промышленностью.

Большая часть выбросов оксидов (90 %)  NO. Однако в воздухе он превращается в гораздо более опасный газ  диоксид азота (диоксид азота в семь раз токсичнее оксида азота). Роль монооксида и оксида оценивается совместно, так как в атмосфере эти газы встречаются только вместе. NO₂  газ с неприятным запахом. Как и СО, диоксид азота может связываться с гемоглобином, вызывать болезни дыхательных путей за счет превращения диоксида азота в азотную кислоту при контакте со слизистыми оболочка­ми. Кроме того, при взаимодействии с фотохимическими окислителя­ми и некоторыми органическими соединениями образует очень вред­ные соединения  пероксиацилнитраты (ПАН)  причина лос-анджелесского смога. На растения оксиды азота могут действовать тре­мя путями: с помощью кислотных осадков, прямым контактом с растения­ми и косвенно путем фотохимического образования окислителей, таких, как О₃ и ПАН.

4. Углеводороды (метан, пары бензина, гексан и т. д.). Обладают нарко­тическим действием и в малых концентрациях вызывают головокружение, головную боль и т. д. Некоторые углеводороды могут быть опасными кан­церогенами, например, бенз(а)пирен.

5. Альдегиды. Образуются в результате взаимодействия кислорода, ок­сидов азота и других химических соединений под влиянием солнечного света или при переработке органических веществ. Наиболее распростра­ненный  формальдегид. Вызывает потерю аппетита, бессонницу, сла­бость и головную боль.

Формальдегид (муравьиный альдегид, метаналь), HCHO  бесцветный газ с резким запахом, t_кип  19,2 °С. Сырье в производстве фенолоформальдегидных смол, карбамидных смол, полиформальдегида, изопрена и др. важных продуктов.

6. Соединения свинца и других тяжелых металлов. Свинец  кумуля­тивный яд, т. е. он постепенно накапливается в организме человека. При­сутствующий в атмосфере свинец непрерывно добавляется к тому количе­ству, которое уже содержится в нашем организме. Свинец уменьшает скорость образования эритроцитов в костном мозге и блокирует синтез гемоглобина, что приводит к умственной отсталости у детей и гипертонии у взрослых. Основной источник поступления свинца в воздух  краски (белила) и сгорание бензина с добавлением тетраэтилсвинца либо тетра-метилсвинца.

7. Углекислый газ (СО₂). Газ без цвета и запаха, образуется при сжига­нии различных видов топлива. Этот газ стоит особняком, так как его нельзя считать непосредственным загрязнителем. Основная опасность  парни­ковый эффект, который может обусловить глобальное потепление при по­вышении содержания СО₂ в атмосфере. При содержании угле­кислого газа в воздухе 10 % человек начинает испытывать головную боль, шум в ушах, при содержании 20 % наступает смерть.

Естественно, в воздухе могут находиться и другие вредные газообраз­ные вещества, обусловленные наличием поблизости того или иного произ­водства.