Первичные загрязнители воздуха
К веществам, загрязняющим атмосферу, относятся окись углерода, уг-леводороды, окислы серы, окислы азота и твердые частицы. Некоторые дру-гие загрязняющие вещества по своему происхождению являются вторичны-ми, т.е. образуются на основе этих первичных загрязнителей. Первичные за-грязнители имеют множество естественных источников; вот почему, даже если бы человек не жил на Земле, все равно в атмосфере существовал, был остаточный фоновый уровень содержания вредных соединений. Правда, необходимо подчеркнуть, что это чувствуют, пожалуй, только люди, живу-щие на склонах вулканов; естественный фоновый уровень загрязнения в це-лом крайне низок и сам по себе едва ли мог бы привести к последствиям, от которых так страдают наши густонаселенные города.
Источники первичных загрязнителей перечислены в таблице 16.1.
| Основной источник | Доля в общем количестве выбросов, % | ||||||||
| ОкисьуглеродаСО | Х | Твердыечастицы | |||||||
| Углево-дородыСН | ОкислысерыSO | Окислы | X | ||||||
| азотаNO | |||||||||
| Выбросы двигателей транс- | - | ||||||||
| портных средств | |||||||||
| Лесные пожары, | выжигание | - | - | ||||||
| растительности | |||||||||
| Испарение растворителей | - | - | - | - | |||||
| Промышленное | производ- | ||||||||
| ство | |||||||||
| Складирование твердых от- | |||||||||
| ходов | |||||||||
| Электростанции | |||||||||
| Прочие источники |
Из таблицы видно, что главную роль в выбросе первичных загрязнений играют средства транспорта и стационарные источники продуктов сгорания.
Ниже рассматривается каждое из первичных веществ, определяется его воздействие на природную среду, а затем анализируются вопросы, связанные с вторичными загрязнителями.
Окись углерода
Для живых существ, дышащих легкими, окись углерода может оказать-ся чрезвычайно вредной и даже ядовитой. Окись углерода примерно в 210 раз лучше поглощается кровью, чем кислород, так что, если в воздухе при-сутствуют оба газа, окись углерода поглощается гемоглобином в первую
очередь и, соединяясь с ним, образует карбоксигемоглобин (СОНb); продук-том присоединения кислорода к гемоглобину является оксигемоглобин (О2Нb). Карбоксигемоглобин связывает молекулы гемоглобина и препятству-ет переносу оксигемоглобином кислорода от легких к тканям. Вследствие этого сердце и легкие вынуждены работать с большей нагрузкой, а если в крови образуется много СOHb, наступает коматозное состояние, приводящее
к смерти. Симптомы воздействия на здоровье человека при различных уров-нях содержания СOHb в крови перечислены ниже:
| Содержание СОНb | Симптом |
| в крови1, % | |
| Менее 1................. | Заметные симптомы отсутствуют |
| 2,5.......................... | Некурящие хуже различают продолжительность интер- |
| валов времени | |
| 3............................ | У некурящих снижается острота зрения |
| 5............................. | Устойчивое снижение способности к восприятию, |
| нарушение психомоторных функций | |
| 10............................ | Значительно уменьшается способность крови к перено- |
| су кислорода | |
| 15............................ | Головные боли, головокружение, повышенная утомля- |
| емость | |
| 35........................... | Мелькание в глазах, звон в ушах, тошнота, рвота, |
| сильное сердцебиение, мышечная слабость, апатия | |
| 40........................... | Коматозное состояние, приводящее к смерти |
1 Приближенные значения, которые могут колебаться в зависимости от индивидуальных особенностей организма
Эмпирическим путем установлено, что на каждую миллионную долю
(1,15 г/м3) окиси углерода, воспринимаемую организмом, около 0,16% обще-го количества гемоглобина в крови переходит в карбоксигемоглобин (СОНb).
Углеводороды (СН)
Предельные углеводороды – метан и члены его ряда – сравнительно инертны в отношении их воздействия на здоровье (если они присутствуют в небольших количествах) и образования вторичных загрязнителей. В то же время многие другие углеводороды, не являющиеся членами ряда метана, для здоровья опасны, даже если не происходят фотохимические реакции. Это
– соединения, принадлежащие к ряду альдегида, бензола, кетона и этилена. Они вызывают раздражение глаз, кожи и расстройство дыхательных органов. Если речь идет о бензоле, то его концентрация в атмосфере может вызывать раковое заболевание.
Взвешенные частицы
Большая часть твердых примесей в атмосфере, попавших туда в ре-зультате сжигания топлива на электростанциях и работы промышленных предприятий, оседает на землю в виде пылинок.
Несомненно, частицы будут рассеяны на очень большом расстоянии от источника загрязнения. Не исключено, что их воздействие на человеческий организм окажется довольно заметным.
Степень частиц, попавших в организм человека через дыхательные пу-ти, зависит от химических свойств частиц, их гранулометрического состава в воздухе, а также от эффективности, с которой химические вещества, содер-жащиеся в частицах, подвергаются экстракции при отложении частиц в ды-хательных органах.
Различные химические элементы по-разному влияют на организм чело-века – одни совершенно безвредны, другие токсичны. Многие металлические микроэлементы, которые присутствуют в окружающей среде, представляют собой системные яды. Отдельные элементы могут вызывать заболевания лег-ких (например, силикоз). Считается, что при определении степени токсиче-ского действия взвешенных частиц решающее значение имеет их размер. Токсический эффект обычно возрастает с уменьшением диаметра частиц.
Окислы серы
Двуокись серы (SO2) и трехокись (SО3) поступают в воздушный бас-сейн (в соотношении примерно 30:1) при сжигании органических топлив. В результате реакции обоих этих веществ с атмосферной влагой образуется серная кислота.
Серная кислота и двуокись серы вредны для здоровья, так как вызыва-ют сужение бронхов и воспаление их слизистой оболочки. Довольно трудно выделить воздействие каждого из этих соединений изолированно, поскольку
в загрязненной атмосфере они почти всегда присутствуют вместе. Серная кислота приводит к возникновению кислотного тумана, а для этого необхо-димо появление ядер конденсации. В результате SO2 и твердые частицы про-изводят синергетическое (совместное) действие; это значит, что суммарный эффект воздействия превышает действие, оказываемое каждым компонентом
в отдельности.
Синергетическое действие возникает либо при поглощении сульфатов поверхностью частицы, либо когда сама частица представляет собой жидкий сульфат. Многие взвешенные частицы – просто капли, хотя принято отож-дествлять частицу с твердым телом. Сульфаты, образовавшиеся при раство-рении SO2 в атмосферной влаге, становятся активными ядрами конденсации
и содействуют образованию туманов и водяных капель. Длинный, отчетливо видимый белый факел, выходящий из труб электростанции, обязан своим существованием исключительно выбросу большого количества двуокиси се-ры, на частицах которой происходит конденсация водяного пара. «Чистый» факел дымовых газов быстро рассеялся бы, а не тянулся через всю округу.
В результате совместного действия SO2 и твердых частиц весьма труд-но дать отдельную количественную оценку влияния SO2 на здоровье. Отме-тим, что при загрязнениях чаще повторяются и тяжелее протекают респира-торные заболевания среди детей и престарелых; известны случаи смерти лю-дей, страдавших бронхитом. Сообщалось также о повышенном числе случаев заболевания раком легких у лиц, постоянно подвергающихся воздействию SO2. Совершенно ясно, что загрязнение воздуха окислами серы и твердыми частицами наносит огромный вред здоровью, не считая воздействия кислот-ных осадков.
Окислы азота
Окись и двуокись азота (NO) и (NO2), наряду с другими его окислами, образуются при сжигании различных топлив; доля NO2 в общем количестве окислов не превышает 0,5%. В атмосфере окись азота постепенно превраща-ется в NO2, хотя этот процесс протекает более интенсивно в присутствии других примесей и под действием солнечного света.
В нормальной, незагрязненной атмосфере массовые концентрации NO
и NO2 равны соответственно 2 и 8 мкг/м3. Как известно, NO безвредна при нормальных концентрациях, даже если воздух загрязнен. Напротив, NO2 в высшей степени вредна, и при достаточно большой концентрации ее воздей-ствие может оказаться сметрельным. Как NO, так и NO2 влияют на жизнь растений: скорость их роста замедляется, урожайность падает. Эти окислы также воздействуют на текстильные изделия, вызывая потускнение красок, повреждение хлопковых и нейлоновых волокон.
Пороговая концентрация запаха для NO2 составляет около 225 мкг/м3. Чересчур длительное воздействие NO2 приводит к стесненности дыхания и воспалению бронхов; повышается частота респираторных заболеваний.
Двуокись азота поглощает солнечное излучение главным образом в си-ней области спектра, поэтому пропущенный свет кажется красноватым. Окись азота - бесцветный газ, двуокись имеет красновато-бурый цвет. В ре-зультате пелена сильно загрязненного воздуха, нависшая над городом, имеет хорошо всем знакомый цвет ржавчины.