Загрязняющие вещества, воздействие на человека, нормирование

Структура и состав атмосферы

Атмосфера - газовая оболочка Земли. Ее 1015 т. Она имеет слоистое строение и состоит из нескольких×масса около 5,9 сфер, между которыми располагаются пере-ходные слои - паузы. В сферах изменяется количество воздуха и температура.
Наиболее плотный слой воздуха, прилегающий к земной поверхности, называется тропосферой. Толщина ее в средних широтах составляет 10-12 км над уровнем моря, на полюсах - 7-10, над экватором - 16-18 км. В тропосфере сосредоточено более 4/5 массы земной атмосферы. Из-за неравномерности нагревания земной поверхности в ней образуются мощные вертикальные токи воздуха, отмечаются неустойчивость температуры, относительной влажности, давления и т.д. Температура воздуха в тро-посфере по высоте уменьшается на 0,6 ° на каждые 100 м и колеблется от 40 до - 50 ° С.
Выше тропосферы находится стратосфера (40 км). Далее мезосфера (80 км), затем термосфера (или ионосфера) и наконец экзосфера (от 800 и до 1600 км).
В стратосфере под действием космического излучения и коротковолновой части ультрафиолетового излучения Солнца молекулы воздуха ионизируются, в результа-те чего образуется озон. Озоновый слой находится на высоте 25-40 км. В атмосфере постоянно происходят сложные фотохимические превращения. Под действием сол-нечной радиации протекает множество реакций, в которых участвуют кислород, озон, азот, оксид азота, паров воды, двуокись углерода. Ионизация, в основном, происходит на высоте 70-80 км. При этом отмечаются отрицательные (N-, O-, O2-, S2-, NO2-, NO3-) и положительные (N +, H +, O +, O2 + и др.). Ионы. Эти × H2; O2 + × CO2; NO + × N2; NO + ×ионы образуют различные комплексы: NO + (H2О). В свою очередь эти комплексы взаимодействуют с различными органическими и неоргани-ческими добавками, образуя новые химические вещества, изменяющие условия су-ществования человека.
Природный состав воздуха в нижних слоях атмосферы приведен в табл. 7.7.

Таблиця 7.7

Природный состав воздуха (нижние слои)

Компоненти	Вміст	Компоненти	Вміст
% по масі	% по об’єму	% по масі	% по об’єму
Азот	75,52	78,09	Оксид азоту	2,5 ×10^-3	2,5×10^-4
Кисень	23,15	20,94	Водень	3,5×10^-6	5×10^-5
Аргон	1,28	0,93	Метан	8.0,8×10^-4	1,5×10^-4
Двооксид вуглецю	0,046	0,0330	Двооксид азоту	8×10^-5	1,5×10^-1
Неон	1,2×10^-3	1,8×10^-3	Озон	10^-6—10^-5	2×10^-6
Гелій	7,2×10^-5	5,2×10^-4	Двооксид сірки	—	2×10^-8
Криптон	3,3×10^-4	1×10^-4	Оксид вуглецю	—	1×10^-5
Ксенон	3.9×10^-5	8×10^-6	Аміак	—	1×10^-6

Плотность чистого воздуха при нормальных условиях (температуре +20 º С и атмосферном давлении 101400 Па) принимают равной 1,2 кг/м3.

В настоящее время около 60 тысяч химических веществ находят применение в деятельности человека. Среди ингредиентов загрязнения воздушной среды (вредные вещества) - тысячи химических соединений в виде аэрозолей (твердых, жидких) или газообразном виде.
Вредными называются вещества, при контакте с организмом могут вызвать забо-левания или отклонения от нормального состояния здоровья, обнаруживаемые сов-ременными методами как в процессе контакта с ними, так и в отдаленные сроки, в том числе и в последующих поколениях.
Помимо прямого воздействия на здоровье человека загрязняющие атмосферу ве-щества влияют отрицательно на окружающую среду: растительный и животный мир, водную среду, почву, строительные конструкции, технику и технологии. Это приводит как к прямым вторичных воздействий вредных веществ на человека (нап-ример, через пищевые цепочки), так и к большим экономическим потерям (сниже-ние урожайности сельхозпродукции и животноводства, коррозия материалов, нару-шения в технологических процессах, увеличение брака выпускаемой продукции и т. др.).. Исследования, проведенные в США, показали, что в структуре экономических потерь от загрязнения атмосферы первое место занимает здоровье населения (37,9%), второе - коммунальное и бытовое хозяйство (31,7%), третье - транспорт и промышленность (29, 8%) и на последнем месте - сельское хозяйство (0,6%).
В настоящее время все города мира ежегодно выбрасывают в атмосферу около 1млрд.т различных аэрозолей, только тепловые электростанции выбрасывают 100-120 млн.т золы и 60 млн.т сернистого газа.
Наиболее распространенными видами загрязнений есть твердые взвеси (пыль, зо-ла, дым), оксиды углерода, азота, серы, углеводороды, аммиак, оксиды и соли тяже-лых металлов и т.д. За год в атмосферу воздуха мировые выбросы основных ингре-диентов составляют более 20 млрд.т двуокиси углерода, 300 млн.т оксида углерода, 150 млн.т сернистого ангидрида, 60 млн.т NO2. В Украине в 2000 г. суммарный вы-брос от стационарных источников в атмосферу составил 3959,4 тыс.т, в том числе пыли - 729,6 тыс.т, оксида углерода - 1230,6 тыс.т, диоксида серы 976,6 тыс. т, окси-дов азота - 320 тыс.т.
Наиболее вредными для окружающей среды и, в частности воздуха, являются энергетические установки, авиационный и автомобильный транспорт, металлурги-ческое производство, производство строительных материалов, химические предпри-ятия. Значительные промышленные выбросы и выбросы автомобильного и иного транспорта приводят к изменению климата крупных городов. Так, для крупных го-родов характерна повышенная на 10-15% облачность, увеличение на 5-10% числа дней с осадками. В городах доля автомобильного выброса составляет 60-92%. Автомобильные выбросы в Украине в 2000 г. составили 1949,2 тыс.т. Двигатели автомобилей выбрасывают более 200 химических соединений: сажа (до 12% вых-лопных газов) с размером частиц до 1 мкм, оксид углерода, углеводороды. Кон-центрация аэрозолей в выхлопных газах дизельных двигателей - 1100 мг/м3, бензи-новых - 40 мг/м3. На поверхности этих частиц конденсируются бензин сильный кан-церогенное вещество. Значительную опасность представляют и свинцовые соедине-ния, способные накапливаться в организме, что приводит к патологическим измене-ниям и психических расстройств. Состав основных ингредиентов выхлопных газов приведен в таблице 7.8.

Таблиця 7.8

Состав выхлопных газов бензиновых и дизельных двигателей (в% по объему)

Компоненти вихлопних газів	Бензинові двигуни	Дизельні двигуни
Азот	74 — 77	76—78
Кисень	0,3 — 8,0	2—18
Пари води	3,0 — 5,5	0,5 — 4,0
Двооксид вуглецю	5.0 — 12,0	1,0 — 10,0
Оксид вуглецю	5,0 — 10,0	0,01— 0,5
Оксиди азоту	0.0 — 0,8	0,0002 — 0,5
Вуглеводні	0,2 — 3,0	0,009 — 0,5
Альдегіди	0,0 — 0,2	0.001 — 0,009
Сажа (г/м^3)	0,0 — 0,04	0,1 — 1,1

Загрязняющие атмосферу вредные вещества при контакте с организмом могут вызвать различные заболевания, профессиональные и острые отравления (в том чис-ле со смертельным исходом). Вредные вещества проникают в организм человека главным образом через дыхательные пути, а также через кожу и желудочно-кишеч-ный тракт. Эффект токсического действия различных веществ зависит от количества вещества, попавшего в организм, их физико-химических свойств, длительности пос-тупления. Особое значение имеет химизм взаимодействия этого вещества с биологи-ческими средами (кровью, ферментами). Ядовитые действия зависят от путейпоступ ления и выведения, распределения в организме, от пола человека, возраста, индиви-дуальной восприимчивости и других сопутствующих факторов. Общий токсическое воздействие в зависимости от вида вещества может виклакаты различные действия нервно-паралитическое (бронхоспазм, удушье, судороги, паралич), общетоксичес-ких (отек мозга, паралич, судороги), душную (токсический отек легких), раздражаю-щее (раздражение слизистых оболочек), психотическую (нарушение психической активности, сознания), кожно-резорбтивное (местные воспаления).
Состав и степень загрязнения воздушной среды различными веществами оценива-ется по массе (мг) в единице объема воздуха (м3) - концентрации (мг/м3). Кроме единицы измерения - мг/м3, могут использоваться -%, а также - млн-1 или "ppm" (количество частиц вещества на миллион частей воздуха).
Гигиеническое нормирование вредных веществ проводят по предельно допусти-мых концентрациях (ПДК, мг/м3) в соответствии с нормативными документами: для рабочих мест определяется предельно допустимая концентрация в рабочей зоне - ГДКрз (ГОСТ 12.1.005-88, СН 245-71); в атмосфере воздуха населенного пункта - максимально разовые ГДКмр (наиболее высокая, зарегистрирована за 30 мин на-блюдения), среднесуточные - ГДКсд (средняя за 24 ч при непрерывном измерении) и ориентировочно-безопасные уровни воздействия - ОБУВ (список ПДК загрязняю-щих веществ № 3086-84 с дополнениями, ДСП 201-97). Гигиеническое нормирова-ние требует, чтобы фактическая концентрация загрязняющего вещества не превы-шала ПДК (Сфакт ≤ 1).
ГДКрз - это концентрация, которая при ежедневной (кроме выходных дней) ра-боте В продолжение 8 часов или при другой продолжительности, но не более 41 ч в неделю, в течение всего стажа (25 лет) не может вызвать заболеваний или откло-нений в состоянии здоровья, обнаруживаемые современными методами исслед-ва-ний в процессе работы или в отдаленный период жизни современного и последую-щих поколений.
По степени воздействия на организм вредные вещества подразделяются на четыре класса опасности:
1. Чрезвычайно опасны, имеющих ГДКрз - менее 0,1 мг/м3 в воздухе (смертель-ная концентрация в воздухе менее 500мг/м3)
2. Высоко 1,0 мг/м3 (смертельная концентрация в воздухе 500-5000¸опасные - ГДКрз - 0,1 мг/м3);
3. Умеренно 50000¸ 10,0 мг/м3 (смертельная концентрация в воздухе 5000 ¸- ГДКрз - 0,1 мг/м3);
4. Мало опасные ГДКрз> 10,0 мг/м3 (смертельная концентрация в воздухе> 50000 мг/м3).
В таблице 7.9 приведены значения предельно допустимых концентраций для не-которых ингредиентов, находящихся в производственной воздушной среде и в ат-мосфере населенных пунктов.

Таблиця 7.9

Предельно допустимые концентрации загрязняющих веществ
в рабочей зоне и в атмосфере населенных пунктов

Речовина Назва (формула)	ГДКрз , мг/м^3	ГДКмр, мг/м^3	ГДКсд, мг/м^3	Клас небезпеки	Дія на людину
Оксид вуглецю (СО)	20,0	3,0	1,0		Задушлива дія, порушення це­нт­ральної нервової системи
Двооксид азоту (NO2)	2,0	0,085	0,085		Порушення дихальних шляхів, набряк легенів, серцева слабість
Сірчистий ангідрид (SO2)	10,0	0,5	0,05		Дратівна дія слизистих, верхніх дихальних шляхів, імунна система, гастрит
Зважені речовини (неорганічний пил)		0,15	0,05		Захворювання дихальної системи
Кадмій (Сd)	0,05				Канцероген*
Свинець (Pb)	0,01		0,003		Уражається шлунково-кишко­вий тракт, печінка, нирки; змінюється склад крові і кісткового мозку; уражається головний мозок; викликає м'язову кволість
Бензин	100,0	5,0	1,5		Наркотична дія (ураження центральної нервової системи)
Бензпирен (С20Н12)	0,00015		0,1мкг/100 м^3		Канцероген
Марганець (Mn, Mn2)	0,05				Уражає центральну нервову систему, печінку, шлунок
Фенол (С6Н6ПРО)	0,3	0,01	0,01		Потрібний захист шкіри, очей; алергійні дії

В производственных условиях часто имеет место комбинированное действие вредных веществ. В большинстве случаев действие вредных веществ суммируется (аддитивное действие). Однако, возможно, когда действие одного вещества усили-вается действием другого (потенцююча действие), или возможный эффект комбини-рованного действия меньше ожидаемого (антагонистическое действие).
Если в воздухе присутствуют несколько веществ, которые обладают эффектом суммации (однонаправленных действия), то качество воздуха будет соответствовать установленным нормативам при условии, что:

С1/ГДК1 + С2/ГДК2 + С3/ГДК3 +... + Сn / ГДКn ≤ 1. (7.1)

Эффектом суммации обладают сернистый газ и двуокись азота, фенол и сернис-тый газ и др.. До недавнего ПДК химических веществ оценивали как максимально разовые. Превышение их даже в течение короткого времени запрещалось. В послед-нее время для веществ (медь, ртуть, свинец и др.)., Что обладают кумулятивными свойствами (способностью накапливаться в организме), для гигиенического контро-ля введена вторая величина - среднесменная концентрация. Например, допустимая среднесменная концентрация свинца составляет 0,005 мг/м3.
Степень воздействия пыли (аэрозоля с размером твердых частиц 0,1-200 мкм) на организм человека зависит не только от химического состава, но и размеров частиц (дисперсного состава), формы пылинок и их электрических свойств. Наибольшую опасность представляют частицы размером 1-2 мкм, так как эти фракции в значите-льной степени оседают в легких при дыхании. Исследования так же показывают, что електрозаряженая пыль в 2-3 раза интенсивнее оседает в организме по сравнению с нейтральным по заряду пылью.
Особенность действия пыли на организм заключается в том, что при попадании в легкие такой абразивный нерастворимый пыль вызывает образование в легочной ткани фиброзных узлов - участков затвердевшей легочной ткани, в результате чего легкие теряют возможность выполнять свои функции. Такие заболевания практичес-ки не поддаются лечению и при своевременном их обнаружению может приостано-вить развитие болезни за счет изменения условий труда. Подобные заболевания объединяются гигиенистами под общим названием пневмокониозы. Названия отде-льных заболеваний этой группы является производным от названия веществ, кото-рые повлекла (силикоз - пыль с содержанием SiО2, антрокоз - пыль угля, асбестоз - пыль асбеста и др.). Гигиенисты идентифицируют около 50 веществ, пыль которых может сприячиняты пневмокониозы (есть фиброгенный). Ряд видов пыли (канифо-ли, муки, кожи, хлопка, шерсти, хрома и т.д.) могут вызывать аллергические реак-ции и заболевания легких - бронхиальной астмой.

7. Методы регулирования качества воздушной среды и снижения негативного воздействия загрязняющих веществ на работников

Методы регулирования параметров воздушной среды является неотъемлемой час-тью общегосударственного подхода к управлению окружающей средой в соответст-вии со стандартом ДСТУ ISO 14001-97 (Системы управления окружающей средой. Киев, Госстандарт Украины).
Методы управления качеством воздушной среды могут быть классифицированы по степени значимости:
• глобальный - «безотходные» и передовые технологии, новые виды топлива и энергии, новые типы двигателей, международное квотирование выбросов различных ингредиентов, международные соглашения в области экологического аудита и др..;
• региональный - организационно-планировочные (выбор территории и располо-жения промышленных объектов) организационно-экономические (лицензирование, региональное квотирование выбросов, установление платы за выбросы, штрафные санкции, страхование экологических рисков, льготы) нормативно-правовые (уста-новление предельно допустимых концентраций загрязняющих веществ в воздушной среде, установление предельно допустимых выбросов на источниках выбросов, нор-мирование технологических выбросов, требования по инвентаризации выбросов) выбор технологий, топлива, применение эффективных методов очистки и улавлива-ния загрязняющих веществ;
• предприятия - снижение выбросов в источнике образования (технологические методы, выбор оборудования и уровень его обслуживания, автоматизация техноло-гических процессов, подавление вредных веществ в зоне образования, герметизация оборудования, улавливания загрязненного воздуха и эффективное очищение его, вентиляция, контроль качества воздушной среды, отбор персонала и контроль сос-тояния его здоровья);
• на рабочем месте - герметизация (локализация) рабочего места и создания в ней нормальных параметров воздушной среды, применение средств индивидуальной защиты, организационные методы работы.
Успех функционирования системы управления параметрами воздушной среды, действует на человека, зависит от эффективности всех ее иерархических и функцио-нальных уровней. Однако для современного предприятия наиболее распространен-ным инженерным методом воздействия на атмосферу является организация воздухо-обмена (вентиляция) в помещениях, а также локализация источников выбросов с последующим удалением загрязненного воздуха и его очисткой (аспирация).

Дата добавления: 2014-01-07