Электрическое состояние воздушной среды

К электрическому состоянию атмосферного воздуха относят ионизацию, электрическое поле земной атмосферы, грозовые разряды. Под ионизацией воздуха понимают распад молекул газов и атомов под влиянием внешних воздействий. К ним относятся радиоактивное излучение, ультрафиолетовое и световое излучение, космическое излучение, распыление воды (баллоэлектрический эффект). Число ионов, образующихся в 1 см³ газа в единицу времени, называется интенсивностью ионизации.

Биологическое действие электрического поля атмосферы изучено недостаточно. Имеются сведения о его влиянии на интенсив­ность минерального обмена между почвой и растениями. Очевидно, атмосферное электричество является одной из причин развития метеопатических реакций при резком изменении погоды.

'При оценке физических свойств воздушной среды существенное значение имеет радиоактивность. Радиоактивность воздуха обусловлена наличием в нем радиоактивных веществ естественного и искусственного происхождения. Общий естественный радиоактивный фон создается за счет космического излучения и излучений от естественных радиоактивных веществ, находящихся в почве, воде, атмосфере. Благодаря постоянному круговороту веществ в природе человек вместе с пищей, водой и воздухом получает все естественные радиоактивные элементы, и, следовательно, его ткани также содержат определенные количества этих элементов.

Радиоактивные газы—радон, актинон, торон — являются продуктами распада естественных радиоактивных элементов— радия, актиния и тория, содержащихся в земных породах. Радиоактивность атмосферы во многом зависит от содержания радиоактивных веществ в почве. Выход радиоактивных газов из почвы определяется условиями газообмена между почвенным воздухом и атмосферой. С увеличением барометрического давления и влажности выход газов из почвы уменьшается, с увеличением температуры воздуха и усилением вертикальных конвекционных токов - увеличивается. Поэтому величина естественной радиоактивности воздуха заметно колеблется в зависимости от времени года и особенностей местности. Зимой радиоактивность атмосферы меньше, чем летом. Наибольшая радиоактивность воздуха отмечается у поверхности земли.

Помимо радона, торона и актинона и продуктов их распада, в атмосферном воздухе находятся другие естественные радиоактивные вещества: тритий, углерод, аргон, которые образуются из атомов азота, водорода и кислорода при действии на них космического излучения. В атмосферном воздухе отмечается также ничтожное количество рассеянных естественных радиоактивных веществ (уран, радий, калий-40), поступающих в воздух с конвенкционными токами в результате выветривания горных пород.

Таблица. ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Излучение	Энергия	Длина пробега в воздухе	Длина пробега в биологических тканях	Степень опасности при облучении		Коэффициент качества
				внешнему	внутреннему
Рентгеновское	0,01-0,1	Десятки метров	Пронизывает	++	Не бывает	1
γ	0,2-3	Сотни метров	Пронизывает	+++	+	1
β	0,1-3	Метры	До 1-4 см	+	++	1
α	2-10	Сантиметры	До 50 мкм	-	+++	20
Нейтронное	1-10	Сотни метров	пронизывает	+++	+ (наведенная радиоактивность)	3-10

Химический состав атмосферного воздуха, его гигиеническое значение

Атмосферный воздух является физической смесью, а не химическим соединением составляющих его газов, в связи с чем, при практически постоянном процентном содержании с оставляющих частей на разных высотах в результате изменения плотности атмосферы меняются их концентрации и парциальное давление. Сухой атмосферный воздух содержит кислород, азот, диоксид углерода, аргон, неон, криптон, водород, ксенон и другие газы. Кроме постоянных составных частей атмосферы, в ней содержатся разнообразные загрязнения, вносимые в атмосферу производственной деятельностью человека.

Наименование газа	Объемные проценты
Азот	78
Кислород	21
Аргон	0,9
Диоксид углерода	0,03-0,04
Неон	0,018
Гелий	0,0005
Криптон	0,0001
Ксенон	0,00008
Водород	0,00005
Озон	0,00001
Радон	6×10ˉ¹

Все загрязнения воздушной среды можно разде­лить на три вида:

1. Твердые (пыль).

2. Жидкие (пары).

3. Газообразные.

Твердые загрязнения (пыль) по происхождению можно разделить на несколько категорий:

а) Почвенная пыль.

б) Космическая пыль.

в) Морская пыль.

г) Твердые выбросы в атмосферу из энергетических установок (промышленных предприятий и отопительных систем).

д) Иногда в отдельную категорию выделяют радиоактивную пыль, попадающую в воздух в результате аварийных ситуаций на предприятиях, использующих радионуклиды.

Особенно много твердых загрязнений поступает в воздух при сжигании твердого топлива (угля). При этом в воздух выбрасываются: 1) зола, 2) недожог, 3) сажа.

Зола представляет собой негорючие примеси к углю, содержание которых в нем может варьировать от 6-12 % (высокосортные угли) до 30-35 % (низкосортные).

Недожог представляет собой несгоревшие час­тицы угля, количество которых зависит от степени аэрации энергетической установки. Недожог является самым существенным компонентом выбросов энергетических установок.

Сажа — это продукт неполного сгорания угля. Она является наиболее патогенным компонентом из твердых выбросов, так как содержит смолистые вещества, среди которых имеют место и канцерогенные смолы (3,4-бензпирен, 1,2,5,6-дибензантрацен, метил-холантрен и др.).

Атмосферную пыль в соответствии с классификацией Джиббса разделяют на следующие категории:

а) собственно пыль (оседает с ускорением, вели­чина частиц 100-10 микрон);

б) облака или туманы (оседает с постоянной ско­ростью, величина частиц 10-0,1 микрон);

в) дым (не оседает, а находится постоянно в со­стоянии броуновского движения, величина частиц менее 0,1 микрона).

Источниками газообразных загрязнений воздуха являются в основном промышленные предприятия и отопительные системы, в которых сгорает уголь, однако в качестве источников газообразных загрязнений следует назвать также транспорт, использующий двигатели внутреннего сгорания. Уголь содержит в себе в качестве постоянной примеси серу, которая при сгорании угля окисляется до сернистого газа. Этот газ является основным компонентом газообразных загрязнений, выбрасываемых в воздух энергетичес­кими установками.

Жидкие загрязнения образуются в воздухе главным образом за счет взаимодействия газообразных загрязнений с атмосферной влагой. В результате, например, из сернистого газа, выбрасываемого в воздух энергетическими системами, образуются кислоты, содержащие серу, и т.д., которые затем выпадают из атмосферы в виде так называемых кислотных дождей.

Приоритетные источники загрязнения атмосферного воздуха, их эколого-гигиеническая характеристика.

Источники загрязнения		Загрязняющие вещества
Автотранспорт		СО, NO, NO2 ароматические соединения (бензпирен, формальдегид, ароматические альдегиды), свинец ароматические соединения
Электростанции		При использовании твердого топлива - СО2, СО, SO2, SO3, NO, NO2, зола, зола, недожог; жидкого топлива - углеводород,СО2, СО, SO2, SO3, NO, NO2, оксид ванадия; газообразного - углеводород, СО, NO, NO2.
Промышленность	Черная металлургия	Железорудная пыль, серный газ, оксид углерода, азот, марганец, бензол
	Цветовая металлургия	Сернистый газ, свинец, медь, железо, цинк, алюминий, магний, бериллий
	Химическая	Предприятия, которые изготовляют серную кислоту, азотные удобрения и суперфосфаты выбрасывают оксид азота, сернистый газ, пары серной кислоты
	Строительных материалов	Цементная пыль
	Нефтедобывающая та нефтехимия	Сернистый газ, сероводород, СО
	Целлюлозно-бумажная	Н2S, оксиды S
	Машиностроительная	Пыль, угарный газ, пары кислот, лугов

ГИГИЕНИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ ЗАГРЯЗНЕНИЙ АТМОСФЕРЫ

1. Экономический ущерб.

2. Влияние на микроклимат населенных мест.

3. Влияние на санитарно-гигиеническое состояние населения

4. Самое важное — это непосредственное влияние на состояние здоровья человека.

Действие атмосферных загрязнителей может быть

1) непосредственным и опосредованным;

2) преимущественно рефлекторного или резорбтивного или смешанного действия

3) специфические и неспецифические отравления

Состояние здоровья населения является основным критерием качества окружающей среды. Около 20-30% заболеваний обусловлено влиянием загрязненного атмосферного воздуха и до 80-90% злокачественных новообразований обусловлены воздействием канцерогенов внешней среды (полиароматические углеводороды, нитрозамины, и 10% обусловлено радиационными факторами). Таким образом, проблема денатурации атмосферного воздуха стоит крайне остро и требует изучения и решения.

Основными токсичными веществами, которые постоянно обнаруживаются в атмосферном воздухе, являются оксиды серы, азота, оксиданты и пыль различного состава.

Сернистый газ – бесцветен, с характерным резким запахом, продукт сгорания серы, которая входит в состав угля и нефти. Сернистый газ раздражает слизистые, угнетает ферментную активность и иммунобиологическую реактивность, вызывает рефлекторные изменения в ЦНС. ПДК в атмосферном воздухе и помещениях: максимально разовая концентрация – 0,5 мг/м³, среднесуточная – 0,05 мг/ м³.

В производственных условиях сернистый газ может вызывать хронические и острые отравления. Хроническое отравление сопровождается возникновением хронического, преимущественно аллергического ринита, фарингита, ларингита и эмфиземы легких, хронического гастрита, гепатопатии. При остром отравлении возникают приступы сухого кашля, хрипота, боль в горле, слезотечение, рвота, одышка, расстройство сознания, смерть наступает в результате рефлекторного спазма голосовой щели.

Оксиды азота ослабляют дыхательные функции, приводят к повышению респираторной заболеваемости детей, появлению метгемоглобина в крови. ПДК составляет 0,085 мг/м³. В производственных условиях оксиды азота раздражают легкие и дыхательные пути, способствую возникновению хронических воспалительных процессов. В крови под их влиянием образуются нитраты и нитриты, которые расширяя сосуды снижают кровяное давление, преобразуют оксигемоглобин в метгемоглобин. Острое отравление сопровождается кашлем, недомоганием, слюнотечением, головной болью, чувством страха, одышкой, обмороком, токсическим отеком легких.

Оксид углерода – газ без цвета и запаха, продукт неполного сгорания топлива, попадает в атмосферный воздух с выбросами автотранспорта, промышленных предприятий, ТЭЦ, в воздух помещений при сгорании природного газа. Высокие концентрации в закрытых помещениях вызывают острые и хронические отравления вследствие образования карбоксигемоглобина в крови, вследствие возникают явления гипоксии. Кроме того, СО оказывает непосредственно токсическое действие на тканевые ферменты, особенно нервной системы. Острые отравления СО сопровождаются головной болью, шумом в ушах, тремором, тошнотой, рвотой, кожные покровы приобретают вишнево-красный цвет, потеря сознания, удушье, смерть. При хроническом отравлении СО появляются астено-вегетативный синдром, бледность, боль в груди, потливость, аритмия, нарушение координации движений, нистагм, нарушение обмена веществ. ПДК максимально-разовая в жилых помещениях – 5 мг/м³, среднесуточная – 3 мг/м³.