коммунальная гигиена. Учебное пособие по коммунальной гигиене чита 2012 удк 613 ббк 51. 2 Михайлова Л. А. Учебное пособие по коммунальной гигиене Л. А михайлова, Э. С. Томских. Чита ииц чгма, 2012. 97 с
 Скачать 0.63 Mb.
|
1. ГИГИЕНА АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХАВоздух, которым мы дышим, составляет атмосферу, газовую оболочку, окружающую земной шар. Он является физической смесью, а не химическим соединением составляющих газов. 1.1 Состав атмосферного воздуха
1. К постоянным веществам относятся кислород, азот, углекислый газ, инертные газы, озон. Кислород Среди постоянных составных частей воздуха основное значение имеет кислород, доля которого составляет 21% от общего количества газов, он необходим для дыхания всего живого за исключением немногих анаэробных микроорганизмов. В природе постоянно осуществляются процессы потребления и восстановления кислорода. Потребление – дыхание человека и животных, процесс горения и окисления. Восстановление происходит в результате фотосинтеза. Основную роль в восстановлении кислорода планеты играет фитопланктон океанов, меньшую, но существенную роль, наземные растения. Турбулентные течения воздушных масс приводят к выравниванию его содержания в приземном слое атмосферы. Переход кислорода из альвеолярного воздуха в кровь и из крови в тканевую жидкость происходит под влиянием разницы в парциальном давлении. Следовательно, главное значение в дыхании имеет не процентное содержание кислорода в воздухе, а его давление. Снижение парциального давления до 140 мм. рт ст. (1000 м над уровнем моря) ведет к появлению явлений кислородного голодания (первые признаки гипоксии). При падении давления до 110 мм. рт. ст. (3000 м над уровнем моря) появляются симптомы высотной (горной) болезни. Падение парциального давления до 40-60 мм. рт. ст. опасно для жизни. Азот Преобладающей составной частью воздуха является азот, на его долю приходится 78% воздуха, с ним связано происхождение жизни на земле, так как он входит в состав белков и азотистых соединений. В природе идет непрерывный процесс кругооборота азота, в результате которого азот атмосферы превращается в органические соединения за счет биологической фиксации и вновь восстанавливается при распаде органических веществ, а затем снова связывается живыми существами. Азот играет роль разбавителя кислорода. Значительное повышение концентраций азота может сопровождаться явлениями гипоксии и асфиксии вследствие снижения парциального давления кислорода. В условиях открытой атмосферы такие изменения не наблюдаются, так как колебания содержания азота в воздухе незначительны. Инертные газы На инертные газы приходится 1% воздуха (аргон, неон, гелий, криптон, ксенон), по характеру действия на человека они аналогичны азоту. Углекислый газ На долю углекислого газа приходится 0,04% воздуха. Он является источником углерода органических веществ. Углекислый газ поступает в атмосферу в процессе дыхания, брожения, гниения и окисления органических веществ при их распаде, сгорании горючего. Потребление происходит в результате ассимиляции его растениями в процессе фотосинтеза. Мощным регулятором содержания углекислого газа в атмосфере является океан. Углекислый газ играет большую роль в жизнедеятельности человека и животных, являясь возбудителем дыхательного центра. Снижение его концентрации не представляет опасности, а повышение выше 0,05-0,07% приводит к гипоксии. Озон Из других постоянных газов воздуха с гигиенической точки зрения интерес представляет озон. До недавнего времени считалось, что данный газ является лишь природной составляющей воздуха и присутствует в приземном слое атмосферы за счет заноса из стратосферы, где он образуется в результате диссоциации кислорода под действием ультрафиолетовых лучей. В настоящее время считают, что его присутствие служит показателем загрязнения воздуха. Установлено, что озон является промежуточным продуктом фотохимических реакций. Он обладает высокой реакционной способностью, являясь окислителем. 2. К непостоянным составным частям атмосферного воздуха относятся взвешенные и газообразные вещества, аэрозоли. Они могут иметь природное и техногенное происхождение. Природные источники К природным источникам поступления относятся извержения вулканов, вынос морских солей, выветривание почвы, растения, лесные и торфяные пожары, пыльные бури и другие. При извержении вулканов в воздух выбрасывается аэрозоль в виде пепла, пары воды, соединения углерода, водород, диоксид серы, хлор и т.д. В атмосферном воздухе можно обнаружить аэропланктон, то есть находящиеся во взвешенном состоянии частицы биологической природы. В его состав входят бактерии, вирусы, споры плесневых грибов, дрожжевые грибы, актиномицеты, цисты простейших, споры мхов и папоротников. Они привносятся в атмосферный воздух из почвы. Состав и содержание аэропланктона зависит от климата и сезона года. Наиболее богат аэропланктоном воздух в теплое время года, в южных районах, при сильных ветрах. В атмосферном воздухе может содержаться космическая пыль в незначительной концентрации (0,0001%). Морская пыль образуется вследствие испарения воды из брызг и капель морской воды и представляет собой кристаллы соли. В разгар цветения от одного растения в атмосферный воздух может поступать до нескольких миллионов гранул пыльцы. Содержание пыльцы зависит от сезона года, наличия и особенностей растительности. Пыльца является причиной аллергических заболеваний у человека (сенной лихорадки или поллиноза). Большинство природных источников загрязнения атмосферного воздуха обусловливают в основном более или менее ограниченные изменения состава атмосферного воздуха, так как извержения вулканов, лесные пожары, пыльные или песчаные бури бывают не каждый день и не повсеместно. Техногенные источники 1. Предприятия теплоэнергетики (теплоэлектростанции, котельные установки) Характер загрязнения атмосферного воздуха продуктами сгорания минерального топлива определяется следующими факторами: видом топлива, условиями его сжигания в различных топочных устройствах, наличием и технической эффективностью очистных сооружений, условиями выбросов (высотой труб, скоростью выхода газов и их температурой). Большое значение имеют метеорологические условия и рельеф местности. Современная энергетика базируется в основном на использовании таких горючих ископаемых, как уголь, нефть, природный газ, торф. В зависимости от типа применяемого топлива существенно меняется состав и количественные соотношения отдельных видов загрязнения. Основными продуктами неполного сгорания углеводородного топлива являются оксиды углерода и соединения серы – органическая, сульфидная (колчедан), сульфатная сера. Минеральные примеси представляют собой силикаты, сульфаты, сульфиды, карбонаты, оксиды металлов, фосфаты, хлориды щелочных металлов. Среди газообразных загрязнений атмосферного воздуха ТЭС ведущее место занимают оксиды серы. Наиболее высокое содержание данного соединения отмечается в мазуте. Практически вся сера, содержащаяся в мазутах, при сжигании превращается в диоксид серы. При горении угля образуются окислы азота, которые при взаимодействии с углеводородами, находящимися в приземных слоях атмосферы, образуют озон. При сжигании каменного угля, кроме газообразных выбросов, образуется зола (современная ТЭС при сжигании 2000 т угля будет выбрасывать в атмосферу ежесуточно 320 т золы). При сжигании зола распределяется на 2 части: одна оседает, остается в топке, другая выносится через трубы вместе с газами в атмосферу (летучая зола). Количество летучей золы зависит от метода сжигания угля. Она на 95% состоит из мельчайших твердых минеральных частичек размером до 5 мкм. В минеральной части золы содержится 42 – 49% диоксида кремния, 24 – 38% алюмосиликатов, 10 – 16% соединений железа, кальций, магний и другие. В золе присутствуют некоторые металлы, которые принято считать канцерогенами (хром, никель, бериллий, мышьяк) и естественные радионуклиды. Неполное сгорание углеводородного топлива ведет к образованию канцерогенных ПАУ, в том числе 3,4 - бензпирена. Дисперсность пылевых частиц золы определяет длительность их пребывания в воздухе и действие на организм. 2. Автотранспорт Особенностью автомобильного транспорта, как источника загрязнения воздуха, является: - численность автотранспорта в крупных городах быстро увеличивается, следовательно, увеличивается и выброс вредных веществ в атмосферу; - автомобиль в отличие от промышленных предприятий и предприятий теплоэнергетики является движущимся источником загрязнения и его негативное воздействие распространяется на жилые районы, места отдыха и т.д.; - автомобильные выбросы распространяются на уровне дыхания человека, и их рассеивание в условиях городской застройки затруднено; - использование автомобилей вторичного рынка. Степень загрязнения атмосферного воздуха зависит от состава выхлопных газов, интенсивности и организации движения автотранспорта, ширины улиц, рельефа местности и метеоусловий. Выхлопные газы содержат более 200 химических веществ, в том числе продукты неполного сгорания топлива (углекислый газ, альдегиды, кетоны, углеводороды, в том числе канцерогенные, водород, сажу, перекисные соединения), продукты термических реакций азота с кислородом, за счет чего образуются оксиды азота, вещества, которые входят в состав топлива (соединения свинца, диоксид серы). Количество и состав отработанных газов определяются конструктивными особенностями автомашин (тип двигателя), режимом работы их двигателей, техническим состоянием, качеством дорожного покрытия, метеорологическими условиями, качеством применяемого топлива. Наименее благоприятные режимы работы двигателя – малые скорости и холостой ход. Для повышения октанового числа бензина к нему добавляют различные присадки. В течение многих лет широко применялся тетраэтилсвинец, в последние годы его использование ограничено и сейчас используют менее токсичные антидетонаторы. Увеличение плотности транспортных средств на магистралях и дорогах ведет к изменению режима движения и увеличению времени разгона, которое характеризуется наиболее интенсивным выбросом отработанных газов. Большое значение имеют интенсивность и плотность транспортных потоков. При малой плотности потока (10 автомобилей/км) возможно движение со свободной скоростью, при групповом движении (11 - 30 автомобилей/км) падение скорости потока ведет к дополнительному расходу топлива. При колонном движении (31-100 автомобилей/км) скорость потока снижается вплоть до затора, что еще больше увеличивает расход топлива и, следовательно, повышает уровень загрязнения воздуха.
Характер выбросов зависит от вида предприятия. В последние годы цветная металлургия прочно занимает одно из ведущих мест по объему выбросов загрязняющих веществ в атмосферу. Технология производства цветных металлов связана с образованием большого объема газа, который содержит диоксид серы, диоксид углерода, аэрозоли конденсации металлов. При производстве свинца, цинка, меди, кобальта, никеля, алюминия атмосферный воздух может загрязняться оксидами указанных металлов, фтористым водородом, пылью глинозема, смолистыми веществами и канцерогенными ПАУ, в частности 3,4 - бензпиреном. Ведущими компонентами выбросов предприятий черной металлургии являются угольная пыль, пыль с высоким содержанием диоксида кремния, оксид углерода, диоксид серы, оксиды азота. Нефтедобывающая промышленность вышла на 3-е место по объему загрязняющих веществ, на ее долю приходится около 20% выбросов от стационарных источников в промышленности. Загрязнение атмосферного воздуха связано со способностью нефти к испарению. Основными компонентами выбросов являются оксид углерода, различные углеводороды, диоксид серы, сероводород, оксиды азота. В машиностроении состав отходящих газов меняется в зависимости от особенностей технологических процессов. В выбросах содержатся оксид углерода, диоксид серы, пыль, оксиды азота, фенол, аммиак, бензол, формальдегид, метан и другие вещества. 1.2 Процессы трансформации веществ, загрязняющих воздух Компоненты загрязнения атмосферного воздуха подвергаются за время пребывания в атмосфере изменениям за счет физических и химических процессов. Наиболее изученным является процесс образования в атмосфере городов фотооксидантов, или так называемого фотохимического смога. Данный процесс происходит под воздействием на загрязненный городской воздух ультрафиолетового излучения Солнца, которое служит катализатором цепных химических реакций. Для образования фотохимического смога необходимо, чтобы под влиянием кванта УФИ (hv) диоксид азота, постоянно присутствующий в воздухе современных городов, превратился в оксид азота и при этом образовался атом кислорода: NO2 + hv = NO + O Атомарный кислород (О), вступая в реакцию с молекулярным кислородом воздуха (О2), обусловливает образование озона (О3): O+ O2= O3 Часть образовавшегося озона расходуется на окисление оксида азота: NO + O3 = NO2 + O2 Регенерированный диоксид азота вновь может разлагаться под влиянием УФИ, продолжая цепь реакций. Остальной озон и часть атомарного кислорода взаимодействуют с углеводородами и другими органическими соединениями: RH + О = R + ОН Часть образовавшихся при этом свободных радикалов (R) реагирует последовательно с молекулярным О, вновь регенерируя озон: R + О2 = RО2; RО2 + О2 = RО + О3. Конечными продуктами этих реакций являются свободные радикалы (R) и другие органические соединения, обладающие высокой реакционной способностью и по этой причине получившие название фотооксиданты. При взаимодействии этих органических соединений с оксидами азота происходит образование других фотооксидантов – токсичных веществ, обладающих к тому же и раздражающим свойством. В частности, речь идет об образовании таких высокотоксичных перекисных соединений, как пероксиацетилнитрат (ПАН) и пероксибензоилнитрат (ПБН): RО2 + NO = ПАН; RО2 + NO = ПБН. Для острого воздействия ПАН и ПБН характерно раздражение слизистой оболочки органов зрения и обоняния, верхних дыхательных путей. Они конденсируют атмосферную влагу, в результате чего образуется туман. Пероксиды токсичны и для растений, произрастающих в городе. Условиями, способствующими образованию фотохимического смога при высоком уровне загрязнения атмосферного воздуха органическими соединениями и оксидами азота, являются обилие солнечной радиации, температурные инверсии и малая скорость ветра. Пик концентраций фотооксидантов отмечается в полдень. Многие химические вещества, поступающие с выбросами в атмосферный воздух, взаимодействуют с каплями туманов, облаков, осадков. К основным загрязнителям атмосферы, которые являются источниками образования кислотных дождей, относятся диоксид серы, оксиды азота и летучие органические соединения (ЛОС). Основными источниками диоксида серы являются теплоэнергетика, цветная и черная металлургия, автотранспорт. Двуокись серы, поступая в атмосферный воздух, окисляется кислородом воздуха до трехокиси, которая сразу же реагирует с водяными парами, образуя сернистую кислоту, которая, постепенно окисляясь, превращается в серную кислоту. SO2 + O2 = SO3 SO3 + H2O = H2SO4 – серная кислота (в виде капелек) SO2 + H2O = H2SO3 – сернистая кислота H2SO3 + О2 = H2SO4 – серная кислота (в виде капелек). Большая часть двуокиси серы превращается в серную кислоту в течение нескольких дней после ее выброса в атмосферу. Кислотные дожди приводят к ряду отрицательных экологических последствий, таких как: - закислению почв и уменьшению их плодородия; - закислению пресноводных водоемов и, как следствие, гибели рыбы (сиговых рыб, форели, хариуса, лосося), улиток, моллюсков, ракообразных; - повреждению и гибели лесов; - уничтожению и гибели некоторых видов животных; - наносят вред здоровью людей. Химическими веществами загрязняют почву горнодобывающая промышленность (хвосты флотации), энергетическая отрасль (негорючая минеральная часть – зола – отводится с помощью системы гидрозолоудаления в золоотвалы). 1.3 Влияние атмосферных загрязнений на человека Атмосферные загрязнения могут быть причиной возникновения неинфекционных заболеваний у человека, кроме того, они способны ухудшать санитарные условия жизни людей и причинять экономический ущерб. Биологическое действие атмосферных загрязнений Ущерб здоровью является самым грозным последствием загрязнения воздуха, так как большинство ксенобиотиков поступает в организм через органы дыхания, за которыми нет химического заслона. Кроме того необходимо учитывать, что человек ежесуточно потребляет значительное количество воздуха (взрослый человек – 12 м3 воздуха). Реакция организма на воздействие атмосферных загрязнений будет зависеть от индивидуальных особенностей, возраста, пола, состояния здоровья, метеоусловий. Наиболее уязвимыми являются пожилые люди, дети, больные, люди, работающие во вредных производственных условиях, курильщики. Атмосферные загрязнения могут оказывать острое и хроническое воздействие. Острое воздействие. Острое воздействие загрязнения атмосферного воздуха проявляется только в особых ситуациях, связанных с неблагоприятными метеорологическими условиями или с аварией на предприятии – источнике загрязнения воздуха. Острое воздействие может сопровождаться повышением смертности от хронических заболеваний, общей заболеваемости, частоты обращаемости по поводу обострения хронических сердечно-сосудистых, легочных и аллергических заболеваний, а также физиологическими и биохимическими сдвигами в организме неспецифического характера. В периоды резкого повышения уровня загрязнения острота этих нарушений резко возрастает. Компоненты загрязнения воздуха в этих случаях, как правило, играют роль не этиологических, а провоцирующих факторов, способствующих повышению заболеваемости. Хроническое воздействие Хроническое воздействие загрязнений атмосферы является наиболее частым и неблагоприятным.
|