Влияние химических загрязнителей атмосферы на человека

Атмосферный путь поступления токсических веществ является ведущим. Это связано с тем, что человек в течение суток потребляет около 15 кг воздуха, что значительно больше потребляемого количеств воды и пищи (соответственно 2,5 кг и 1,5 кг). Кроме того химические элементы поглощаются наиболее интенсивно при ингаляционном пути поступления. Например, при поступлении с воздухом свинец адсорбируется кровью примерно на 60 %, в то время как при поступлениии с водой – на 10%, а при поступлении с пищей – на 5 %. Воздействия химических загрязнителей атмосферы на человека многообразно и зависит от:

• Вида загрязнителя (химический состав, ионизация, дисперсность)

• Его концентрации,

• Длительности воздействия,

• Периодичности воздействия.

Взвешенные твёрдые частицы (аэрозольные частицы) делятся в зависимости от размера на:

• грубую пыль (более 10 мкм),

• тонкую пыль (10 мкм-0,1мкм),

• дым ( менее 0,1 мкм).

Длительность пребывания взвешенных твёрдых частиц в воздухе зависит от их размера. Крупные фракции в малоподвижном воздухе оседают. Мелкие фракции взвесей способны удерживаться в нижних слоях атмосферы до 3-22 дней.

Антропогенные твёрдые взвеси сконцентрированны в основном в местах расселения людей, особенно в крупных городах.

Основные источники твёрдых частиц в атмосфере города:

• Различные крупные и мелкие энергетические установки,

• Предприятия металлургии, машиностроения, стройматериалов, коксохимии,

• Транспорт (сажа, асбестовые частицы и частицы покрышек).

Концентрация загрязнений зависит от:

• Атмосферного давления (прямая связь с концентрацией сажи),

• Влажности воздуха (прямая связь),

• Температуры воздуха,

• Скорости движения воздуха (обратная связь).

На прникновение в организм влияют:

• Свойства частиц

• Размеры.

Пыль атмосферного воздуха может содержать тяжёлые металлы.

Окись углерода (угарный газ, СО)

Это продукт неполного сгорания топлива. Представляет собой лёгкий газ без цвета, вкуса и запаха. В благоприятных условиях СО довольно быстро рассеивается в атмосфере.

Источники СО:

• энергетические установки,

• предприятия чёрной металлургии, нефтепереработки, машиностроения и др.,

• транспортные средства,

• курение.

Наибольшие концентрации СО образуются в больших городах, особенно вдоль дорог с интенсивным движением и в райнах, находящихся поблизости от промышленных предприятий.

Механизм действия СО:

• Способствует образованию карбоксигемоглобина (COHb), что ведёт к нарушению транспорта кислорода к тканям • Вызывает цитотоксическое действие путём торможения активности цитохро-

моксидазы. • Снижает кислородную ёмкость гемоглобина и миоглобина.

• Тормозит активность гемсодержащих ферментов – каталазы, пероксидазы, что усиливает цитотоксический эффект.

Обладает в 300 раз большим сродством к гемоглобину, чем кислород. Поэтому на организм могут воздействовать даже небольшие его концентрации.

При 20% насыщении гемоглобина оксидом углерода у человека наблюдаются клинические признаки: головная боль, снижение работоспособности, снижение памяти.

При насыщении 20-50% наблюдаются: сильная головная боль, тошнота, слабость, психические нарушения.

При насыщении выше 50% наблюдаются: потеря сознания, угнетение сердечного и дыхательного центра, аритмия, падение артериального давления в результате дилятации (расширения) периферических сосудов.

Группы повышенной чувствительности к СО:

1. Внутриутробный период.

Эмбриональный гемоглобин связывет СО с большей интенсивностью, чем гемоглобин взрослого человека. Вто же время уровень фетального карбоксигемоглобина снижается медленнее. Этим можно объяснить некоторые случаи случайных внутриутробных смертей плода.

2. Лица с сосудистой патологией (с заболеваниями мозговых, коронарных и периферических сосудов).

Например, у таких больных боли в сердце, связанные с физической нагрузкой, ускоряются при концентрации СО в крови 2,5-3%.

3. Курильщики.

У курящих уровень эндогенного насыщения гемоглобина СО составляет 5-15%. Поэтому симптомы отравления СО могут развиваться быстрее, чем у некурящих. У курящих матерей СО легко проникает через плаценту и оказывает нейротоксическое воздействие на мозг плода.

Cоединения серы

В атмосфере крупных промышленных городов соединения серы (SO2, H2S, сульфатные частицы) содержатся в значительных количествах. Сера попадает в воздушную среду, как в результате естественных процессов, так и в результате деятельности человека.

Естественные источники соединения серы:

• Вулканическая деятельность,

• Жизнедеятельность анаэробных бактерий,

• Поверхность Мирового океана (выделяет диметилсульфит).

Антропогенные источники:

• Сжигание ископаемого топлива (уголь, мазут). Содержание серы в них колеблется от 0.5 до 6%.;

• Производство цемента;

• Химическая и нефтеперерабатывающая промышленность;

• Металлургическая промышленность.

Сернистый ангидрид (SO2).

Основные источники загрязнения атмосферы:

• Энергетические установки,

• Предприятия чёрной и цветной металлургии,

• Производство серной кислоты

• Угольной промышленности,

• Нефтеперерабатывающей промышленности,

• Транспорт.

В результате антропогенной деятельности за год в атмосферу выбрасывается 150 млн. тонн диоксида серы, из них 90% за счёт котельных.Концентрированные выбросы сернистого ангидрида загрязняют воздух на значительных расстояниях. Диоксид серы – политропный яд. Всасывается в верхних дыхательных путях. При интенсивном дыхании (например занятия спортом) значительная его часть достигает лёгких.

Действие SO2:

• Раздражение слизистой оболочки дыхательных путей,

• Усиление слезотечения,

• Обратимое торможение парасимпатической НС, контролирующей тонус гладкой мускулатуры, в том числе дыхательных путей → бронхоспазм, обострение хронической патлолгии верхних дыхательных путей.

• При хроническом воздейтствии происходит утолщение мукозных мембран и ухудшение работы мерцательного эпителия.

• Возникновение рака лёгкого.

Серная кислота.

Выпадение аэрозоля серной кислоты из факелов химических предприятий отмечается при низкой облачности и высокой влажности воздуха. Листовые пластинки растений, произрастающих на расстоянии менее 11 км от химических предприятий, бывают обычно густо усеяны мелкими некротическими пятнами. Эти пятна образуются в местах оседания капель серной кислоты.

Аэрозоли серной и сернистой кислот приводят к конденсации водяного пара атмосферы и становятся причиной кислотных осадков (дожди, туманы, снег). Показано, что в течение последних 50 лет кислотность дождевой воды увеличилась в 40 и более раз.

Под влиянием кислотных осадков погибают леса (разрушение корневой системы, нарушение фотосинтеза), разрушаются памятники культуры, архитектуры (разрушение бетона и других минеральных строительных материалов, оконных стёкл, металлов).

Окислы азота.

Азот, химически инертный при нормальных атмосферных условиях, при высоких температурах реагирует с кислородом. При этом образуется преимущественно окись азота (NO). В атмосферном воздухе происходит медленное окисление NO в двуокись азота NO2.

Источники в атмосфере:

1. Естественные: • грозовые разряды и молнии,

• горении биомассы.

2. Антропогенные:

• предприятия химической промышленности (сернокислой, в меньшей степени суперфосфатные, производство анилиновых красок, нитроцеллюлозы, нитросоединений, вискозного шёлка),

• сгорание топлива,

• транспорт (автомобильный, авиационный),

• использование азотных удобрений в сельском хозяйстве.

Влияние NO

• Образование метгемоглобина,

• Агрегация тромбоцитов,

• Вазодилятация ( расширение сосудов).

В присутствии кислорода в воздухе NO бытро преврвщается вNO2.

Влияние NO2

• При контакте с влагой легочной ткани образуется азотная кислота→ повреждение коллагеновых и эластиновых волокон → патология лёгких (трахеобронхит, токсические пневмонии, отёк лёгких),

• Провоцирует и усиливает развитие аллергических реакций к другим веществам → потенциирует бронхиальную астму и другие респираторные заболевания

• Усиливает восприимчивость к инфекционным заболеваниям лёгких (снижает иммунологические механизмы защиты лёгких),

• Оказывает неблагоприятные эффекты на иммуную систему в целом

• Блокирует тиоловые группы ферментов, подавляя тканевое дыхание,

• Эмбриотоксическое действие,

• Гонадотоксическое действие,

• Нарушение обмена витаминов С и группы В.

• У растений нарушает фотосинтез и клеточный обмен.

Фотохимический смог

Загрязнение атмосферы окислами азота принимает особенно опасную форму при образовании фотохимического смога (smoke + fog).

Для формирования смога необходимы:

• Температурная инверсия (застой воздуха, когда слой тёплого воздуха нависает над холодным приземным, что ведёт к задержке конвекции газа),

• Солнечный свет,

• Присутствие в воздухе оксида азота и органических соединений. Наиболее благоприятное время для развития смога 10-16 часов, так как в это время интенсивность УФ-излучения максимальна. При формировании смога двуокись азота под влиянием УФ-лучей распадается на NO и атомарный кислород. Последний соединяется с молекулой атмосферного кислорода и образует озон. Благодаря химической активности озон обладает выраженными бактерицидными и дезодорирующими свойствами. При высоких концентрациях озон – один их сильнейших окислителей с высокой токсичностью. В высоких концентрациях озон легко проникает в хвою и листья деревьев, нарушая

процессы фотосинтеза.

Последствия воздействия озона для человека зависят от его концентрации в воздухе и времени контакта:

1. Острое воздействие озона:

• токсическое: слезотечение, цианоз, нарушение дыхательной функции (диспноэ, нарушение жизненной ёмкости лёгких, токсический отёк).

• раздражающее действие ( при низких концентрациях в течение 1-2 часов).

2. Хроническое воздействие озона :

• снижение функциональной активности реснитчатых клеток эпителия → снижение резистентности к инфекционным заболеваниям,

• фиброз легочной ткани,

• эмфизема лёгких.

Следует помнить о том, что дети более чувствительны к воздействию озона, чем взрослые.

В случаях превышения конценрации озона в воздухе необходимо соблюдать меры безопасности – ограничение пребывания на открытом воздухе:

• Детей и взрослых с высокой физической активностью,

• Больных с патологией органов дыхания,

• Лиц с повышенной чувствительностью к озону.

Если в воздухе одновременно с озоном присутствуют некоторые углеводороды запускается цепь сложных химических реакций. При этом могут образовываться вещества, которые по токсичности намного превосходят исходные продукты альдегиды, кетоны, свободные радикалы, пероксиды.

Воздействие фотохимического смога:

• Раздражение глаз, верхних дыхательных путей,

• Сухость слизистых,

• Сухость кожи, кожные высыпания,

• Аллергические конъюнктивиты и риниты,

• Обострение хронических синуситов, респираторных заболеваний,

• Приступы БА,

• Развитие бронхитов, гиперчувствительной пневмонии,

• Развитие пневмоний, вызванных Legijnella, Aspergilla и т.д.

• Ухудшение общего состояния: повышенная утомляемость, усталость, слабость, тошнота.

Компоненты фотохимического смога – сильные токсины для растений.

Углеводороды

Поступают в атмосферу в виде парообразных конденсирующих соединений. Их состав многообразен, сложен и изменчив. В составе воздуха может быть выше 100 компонентов, в том числе:

• Компоненты исходного горючего (сырья) – метан, бензин и т.д.

• Вещества, образующиеся в результате сжигания топлива либо технологического процесса,

• Продукты фотохимического окисления и полимеризации углеводородов в условиях атмосферы.

Метан (СН4).

Естественные источники – деятельность анаэробных микроорганизмов:

• Заболоченные земли,

• Тундра,

Антропогенные источники:

• Добыча и использование природного газа,

• Угольная промышленность,

• Горение биомассы.

Ежегодное увеличение метана в атмосфере составляет примерно 1%.

Наибольшую опасность для здоровья представляют полициклические ароматические углеводороды (бензпирен, пирен, антрацен и др.).

Источники полициклических ароматических углеводородов:• Энергетические установки,• Нефтеперерабатывающие, коксохимические и металлургические предприятия,• Двигатели внутреннего сгорания .

Соединения фтора

Фторсодержащие вещества поступают в атмосферу в виде газообразных соединений (фторводород) или пыли (фторид натрия и кальция). Источники загрязнения – предприятия по производству алюминия, эмалей, стекла, керамики, стали, фосфатных удобрений. Соединения характеризуются токсическим эффектом, являются сильными инсектицидами.

Соединения хлора

В атмосфере встречаются, как примеси молекул хлора, так и паров соляной кислоты. Токсичность хлора определяется видом соединений и их концентрацией. Источники соединений хлора – химические предприятия, производящие соляную кислоту, хлорсодержащие пестициды, органические красители, гидролизный спирт, соду,хлорную известь.