Основные загрязнители атмосферы

В атмосфере присутствуют в сколько-нибудь значительном количестве три оксида азота: N₂O, NO и NO₂.

Окись азота N₂O содержится обычно в концентрациях, не превышающих порога биологического действия (анестезирующее). Газ инертен (время жизни - 4 года и сильно зависит от высоты) и в тропосфере практически не расходуется. Опасен для атмосферы в связи с тем, что в стратосфере подвергается фотолизу (1 < 230 нм) с образованием NO, который является сильным катализатором разрушения озона.

Концентрация оксида азота NO также обычно не превышает порога биологического действия. Однако NO в городской атмосфере является предшественником диоксида азота, который участвует в образовании фотохимического смога.

Диоксид азота NO₂ является кислотным газом, т.к. реагируя с атмосферной влагой, образует HNO₂, которая вызывает коррозию металлических поверхностей и закисление осадков. NO₂ поглощает видимый свет и при концентрации более 0,25 млн^-1 может стать причиной ухудшения видимости. При больших концентрациях сдерживает рост растений, вызывает раздражающее действия (нарушает легочную функцию).

53% общей эмиссии оксидов азота приходится на антропогенные источники. Из них 90% образуется при сжигании различных топлив (примерно половина в стационарных топливосжигающих установках, другая половина выбрасывается с выхлопными газами автотранспорта и авиации).

В глобальном масштабе антропогенный выброс оксидов азота пока не вызывает особой тревоги, в том числе и потому, что они составляют существенную часть азотного цикла в природе. Загрязнение атмосферы, вызванное NOx, является скорее местной проблемой: оксиды азота опасны для человека при высокой концентрации в городском воздухе в связи с их ролью в фотохимических реакциях, приводящих к образованию фотохимического смога.

Диоксид серы относят к наиболее важным загрязнителям воздуха, опасным для человека, животных и растений. В фотохимических и каталитических процессах в атмосфере SO₂ частично превращается в трехокись, серную кислоту и ее соли. Выделить изолированно воздействие диоксида серы исключительно трудно, поэтому рассмотрим воздействие всех указанных соединений серы вместе.

Превращение SO₂ в H₂SO₄ и сульфаты сопровождается появлением в атмосфере мелкодисперсной пыли сульфатов (в частности (NH₄)₂SO₄) и аэрозолей серной кислоты. Обладая значительной рассеивающей способностью они уменьшают видимость. Т.к. аэрозоли H₂SO₄ и сульфатов составляют 5 - 20% всего вещества взвешенных частиц в городском воздухе, они вносят значительный вклад в уменьшение видимости.

Образующиеся в атмосфере мелкокристаллические сульфаты служат ядрами конденсации при образовании облаков. При этом возрастает их плотность и способность отражать солнечный свет. Но даже в безоблачном небе тонкодисперсные пыли сульфатов образуют дымку с повышенной отражательной способностью и их накопление в атмосфере может привести к понижению температуры вблизи поверхности Земли.

SO₂ умеренно растворим в воде, но окисляясь в атмосфере, он превращается в серную кислоту. Растворяясь в атмосферной влаге, H₂SO₄ является основой кислотных осадков. В результате повышается кислотность почв, поверхностных вод, усиливается коррозия металлов, разрушаются каменные поверхности.

SO₂ относится к раздражающим газам. Вдыхание его вызывает поражение верхних дыхательных путей человека, появляются болезненные явления в легких, вплоть до отека легких и паралича дыхания. Однако наиболее серьезную опасность представляет SO₂ в комбинации с взвешенными частицами (напр. дыма, сажи) и влагой (именно таков состав Лондонского смога). Указанные компоненты усиливают действие друг друга (это явление называется синергизм).

SO₂ наносит существенный ущерб растениям. Фитотоксичность его в 5 раз выше, чем у NO₂. Механизм интоксикации: SO₂ поглощается растениями и окисляется в них до высокотоксичного сульфита SO₃^2-, который вызывает разрушение хлорофилла и изменения в минеральном составе зеленой массы. Потом сульфит медленно превращается в сульфат.

75% антропогенных выбросов SO₂ приходится на сжигание ископаемого топлива. Другими важными источниками SO₂ являются: предприятия цветной металлургии (особенно медеплавильные заводы), заводы по производству серной кислоты, целлюлозно-бумажные фабрики.

Оксид углерода - наиболее опасный для человека газообразный загрязнитель воздуха, токсичность которого обусловлена его реакцией с гемоглобином крови. Сродство гемоглобина к СО в 210 раз выше, чем к кислороду, следовательно концентрация СО, необходимая для полного насыщения гемоглобина составляет 1/210 концентрации кислорода, необходимой для этой же цели. Итак, образование карбоксигемоглобина уменьшает приток кислорода к тканям. В результате на первом этапе ухудшается острота зрения, ориентация во времени, в дальнейшем нарушаются сердечная и легочная деятельность.

В глобальном масштабе СО опасности не представляет, т.к. постепенно разлагается почвенными грибками.

Около 75% антропогенного СО поступает в атмосферу городов с отработавшими газами автотранспорта. Средняя концентрация СОв атмосфере 0,1 млн-1, но она существенно увеличивается (до 30 млн-1) в районах автострад и в городах в час пик.

Углеводороды. 50 % антропогенной эмиссии углеводородов приходится на выбросы автотранспорта, 15% составляют выделения углеводородов при сгорании жидкого топлива на ТЭС, а 26% приходится на сгорание угля и мусора.

В выхлопных газах каждого двигателя внутреннего сгорания (ДВС) можно идентифицировать до 200 различных углеводородов.

Углеводороды при наблюдаемых концентрациях, за исключением ПАУ, не обнаруживают прямых вредных воздействий на человека. Однако под воздействием солнечной радиации оксиды азота в присутствии несгоревших углеводородов образуют фотохимические оксиданты - компоненты фотохимического смога, вредно воздействующие на здоровье человека и растительность.

Из специфических загрязняющих атмосферу веществ рассмотрим лишь некоторые наиболее опасные:

Полициклические ароматические углеводороды (ПАУ) могут быть как первичными так и вторичными загрязнителями атмосферы и обычно адсорбируются на взвешенных частицах. Основными источниками эмиссии ПАУ являются:

• Отработавшие газы автотранспорта,

• Тепловые электростанции, работающие на нефти и каменном угле,

• Предприятия нефтехимической промышленности.

Одним из типичных представителей ПАУ является бенз(а)пирен. Многие ПАУ обладают выраженным канцерогенным, мутагенным, тератогенным действием и представляют серьезную опасность для человека.

Диоксины относятся к гетероциклическим полихлорированным соединениям, в структуре которых присутствуют два ароматических кольца, связанных между собой двумя кислородными мостиками:

Диоксины обычно поступают в атмосферу:

• при производстве органических веществ на основе ароматических соединений и хлора;

• в составе выбросов предприятий целлюлозно-бумажной промышленности, предприятий металлургической промышленности;

• источником диоксинов может быть и горящая свалка бытовых отходов, содержащих изделия из поливинилхлорида, а также лесные пожары, если они возникли после обработки леса пестицидами.

Организм человека подвержен действию диоксинов через воздух, воду, а также пищевые продукты.

Диоксины относят к суперэкотоксикантам, т.к. даже ничтожно малые дозы вызывают мутагенный эффект, ингибирующее и индуцирующее действие по отношению к некоторым ферментам живого организма, вызывают у человека повышение аллергической чувствительности к различным ксенобиотикам. Комплексный характер действия этой группы соединений приводит к подавлению иммунитета, ослаблению способности организма адаптироваться к условиям окружающей среды, истощению организма. Кроме того, диоксины поражают печень и пищевой тракт человеческого организма. В природной среде эти суперэкотоксиканты достаточно устойчивы и могут длительное время находиться без изменений. Для них, по существу, отсутствует предел токсичности, а понятие ПДК теряет смысл [7].

Дата добавления: 2015-07-13