Озон и комбинации загрязняющих веществ

Характеристика загрязнителей окружающей среды, их классификация.

Классификация загрязнителей

 

Загрязнение — это привнесение в окружающую среду или возникновение в ней новых, обычно не характерных для нее физических, химических или биологических агентов с концентрациями или уровнями, приводящими к негативным последствиям.

Классификация загрязнителей:

По виду материальной субстанции: вещественные и энергетические.

По происхождению: естественные и антропогенные.

Вещественные техногенные загрязнители делятся на химические (неживые) и биологические (живые организмы).

Биологические загрязнители — это случайные или связанные с дея­тельностью человека и чуждые ему, эксплуатируемым им экосистемам, технологическим устройствам растения, животные и микроорганизмы. Они являются результатом деятельности некоторых предприятий про­мышленного биосинтеза (антибиотиков, ферментов, вакцин, кормовых белков и др.).

По характеру воздействия на живые организмы выделяют хими­ческие загрязнители общетоксического и специфического действия. Первые вызывают общие, а вторые — характерные заболевания (на­пример наркотические, аллергенные, мутагенные и др.). В ряде случаев загрязнители обладают как общетоксическим, так и специфическим действием, поэтому граница между рассматриваемыми группами зачас­тую достаточно условна.

Химические загрязнители общетоксического действия

Газовые и жидкие

Оксиды азота и аммиак

Азот образует шесть соединений с кислородом: N₂О, NО, N₂О₃, NО₂, N₂О₄, N₂О₅. Как загрязнители атмосферы имеют значение лишь NО и NО₂.

Диоксид азота NО₂ — газ бурого цвета («бурый газ»), с острым запахом, ядовитый, раздра­жающе действующий на органы дыхания, легкие, поражающий сердце.

Оксид азота ( II ) — бесцветный газ без запаха, негорючий, слабо растворим в воде, оказывает воздействие на цен­тральную нервную систему. На воздухе NО окисляется до NО₂, его концентрация и количества, поступающие в атмосферу, обычно приво­дятся в совокупности с данными для NО₂ (как сумма NО_Х).

Концентрации других оксидов азота в атмосфере исчезающе малы.

Оксид азота ( I ) N₂О — безвред­ный бесцветный газ со слабыми сладковатым запахом и вкусом. Он возбуждающе действует на нервную систему, поэтому его еще называ­ют «веселящим газом». Используется в медицине для общей анестезии.

Смесь оксидов азота так же опасна, особенно в городах, где они, взаимодействуя с углеводородами выхлопных газов, образуют фотохимический туман — смог.

Вредное действие NО_X на организм основано на контакте его с влажной поверхно­стью слизистой оболочки, что приводит к образованию азотной и азо­тистой кислот и, как следствие отеку легких.

Воздействие NО_Х на растительный мир выражено слабее. При концентрации оксида азота (II) более 0,08 мг/м он задерживает рост и развитие овощных культур, снижает урожайность, портит товарный вид сельскохозяйственной продукции. Диоксид азота нарушает азот­ный обмен и фотосинтез растений.

Источником выбросов оксидов азота служат высокотемпературные процессы горения при избытке воздуха. Наибольшее содержание NО_X отмечается в выбросах котельных установок.

Аммиак NНз — бесцветный газ с удушливым резким запахом, очень хорошо растворим в воде (в одном объеме воды при 20°С рас­творяется до 700 объемов газа). Водный раствор аммиака называют нашатырным спиртом.

Помимо промышленных производств (удобрения, мочевина, азотная кислота), аммиак образуется при сжигании нечистот, в стоках коже­венных, сахарных и животноводческих комплексов.

Специфическое свойство аммиака — сильный запах, кото­рый чувствуется на расстоянии 3-5 км от крупных животноводческих и свиноводческих комплексов. При остром отравлении им наблюдаются слезотечение, сильные приступы кашля, головокружение, боли в желудке, рвота. При хроническом отравлении регистрируются значительные сдвиги высшей нервной дея­тельности, тенденция к гипотонии, тахикардия.

Интенсивность фото­синтеза и дыхания растений при высоком содержании аммиака в воз­духе снижается.

Соединения серы

 

Диоксид серы S О₂ — бесцветный газ с резким, удушливым запа­хом, хорошо растворим в воде (10,5 г/100 мл при 20°С). Уже в ма­лых концентрациях (20-30 мг/м³) он создает неприятный кисловатый вкус во рту, раздражает слизистые оболочки глаз и дыхательные пути. При продолжительном воздействии сернистого ангидрида развиваются бронхиты, хронические гастриты и другие заболевания, включая рак легких.

Сернистый ангидрид существенно влияет на флору. Наиболее чув­ствительны к нему леса. При содержании диоксида серы в воздухе 0,23-0,32 мг/м³ хвойные массивы усыхают за 2-3 года. При более высоких концентрациях загрязнителя даже за короткое время быстро развива­ются некроз и разрыв тканей, которые приобретают коричневую окра­ску.

Продолжительность существования диоксида серы в атмосфере в зависимости от влажности воздуха и других причин колеблется от не­скольких часов до нескольких суток. За это время он переносится на значительные расстояния, обычно 300-400 км, в некоторых случаях до 1000-1500 км. Переносу сернистого ангидрида на большие рас­стояния способствует возведение высоких дымовых труб.

Диоксид серы при растворении в воде образует существующую только в водном растворе сернистую кислоту, также обладающую ток­сическими свойствами. Кроме того, он и вторичные образованные им вещества активно корродируют металлические, цементные, бетонные и другие конструкции (сульфатная коррозия).

Техногенные источники выделения сернистого ангидрида: сжигание всех видов топлива, как правило, включающих при­меси серы, черная и цветная металлургия, цементные заводы, химиче­ская промышленность, производство целлюлозы, синтетических воло­кон и т.д.

Триоксид серы S О₃ (с ерный ангидрид) — бесцветный газ, появляющийся в атмосфере, как правило, в результате окисления сернистого ангидрида под воздей­ствием следов металлов, в частности марганца, а также в присутствии озона и других окислителей. Этот газ взаимодействует с водой и ее парами, синтезируя серную кислоту, которая, в свою оче­редь, реагирует с аэрозолями металлов, образуя биологически активные сульфаты, отрицательно влияющие на организм человека. Последние повышают также мутность атмосферы. Растения при контакте с парами серной кислоты буреют, преждевре­менно теряют листву, сельскохозяйственные культуры снижают уро­жайность.

Сероводород Н₂ S — бесцветный газ с запахом тухлых яиц, хорошо растворим в воде (2,5 объема газа на 1 объем воды при 20°С), обра­зует сероводородную кислоту с относительно слабыми кислотными свойствами. Газ поражает нервную систему, действует на дыхательные пути и глаза. По­следствия перенесенного острого отравления — склонность к повыше­нию температуры и ознобам, параличи, хронический менингит, желу­дочно-кишечные заболевания, воспаление легких и т.д.

Воздействуя на флору, сероводород вызывает ожоги листьев, снижает интенсивность фотосинтеза, нарушает структуру клеточных мембран.

Промышленные источники выделения сероводорода: коксохимия, производство искусственных волокон, газовые выделения угольных шахт, нефтепромыслов, нефтеперерабатывающих предприятий.

По оценкам, продолжительность жизни сероводорода в атмосфере составляет одни сутки. Для него установлено только ПДКмр.

Сероуглерод С S ₂ — бесцветная жидкость с приятным запахом, час­тично разлагающаяся на свету. Продукты разложения имеют отврати­тельный запах.

Хроническое действие малых концентраций сероуглерода приводит к заболеванию центральной, вегетативной, периферической нервных систем, внутренних органов, систем крови, способствует развитию сердечно-сосудистых заболеваний, язвенных болезней же­лудка, вызывает непереносимость алкого­ля и т.д.

Антропогенные источники выделения сероуглерода такие же, что и для сероводорода. Концентрация его в атмосфере трудно определима.

 

Галогены

 

Из группы галогенов (хлор, фтор, бром, йод) соединения первых двух элементов наиболее масштабны по объему промышленного произ­водства.

Хлор С l — газ желто-зеленого цвета с резким запахом, растворим в воде (2,3 объема на один объем жидкости), образует хлорную воду.

Вдыхание хлора вызывает раздражение дыхательных путей и при больших количествах приводит к летальному исходу из-за торможения дыхательных центров. При отравлении малыми концен­трациями хлора имеют место покраснение конъюктивы, нёба и глотки, бронхит, одышка, охриплость и т.д.

Хлор подавляет интенсивность фотосинтеза, тормозит рост расте­ний, снижает урожайность сельскохозяйственных культур, вызывает интенсивную коррозию строительных конструкций (металлических, бетонных, цементных).

Источники выброса хлора: титаномагниевые заводы, участки трав­ления гальванических производств, выпуск соляной кислоты, пестици­дов, органических красителей, хлорной извести, соды и т.п.

Хлористый водород НС l — бесцветный газ с резким запахом, од­но из важнейших соединений хлора, близкое к нему по токсическим свойствам. Газ великолепно растворяется в воде (до 500 объемов на один объем жидкости), образуя соляную кислоту.

При вдыхании хлористый водород раздражает дыхательные пути и вызывает удушье. При хроническом отравлении им наблюдают катар верхних дыхательных путей, разрушение зубов, желудочно-кишечные расстройства, воспалительные заболевания кожи.

Фтор F — зеленовато-желтый газ с сильным запахом, активней­ший окислитель, способный взаимодействовать даже с некоторыми инертными газами (азот, ксенон и др.)- Непосредственно фтор не реагирует только с гелием, неоном и аргоном. При соприкосновении с кожей вызывает термические ожоги, раздражает глаза и нос.

Фтористый водород Н F — бесцветный газ, растворяется в воде с образованием очень сильной плавиковой кислоты, разъедающей стекло. Симптомы острого и хронического отравления носовые кровотечения, болезненность и опухоль носа, насморки, чихание, сухой удушливый кашель, бронхиты, потеря голоса и т.д.

Из других распространенных фтористых соединений к числу лету­чих относятся фтор, фтористый водород НF, тетрафторид крем­ния SiF₄ Остальные соединения — твердые вещества, хорошо или плохо растворимые в воде. К хорошо растворимым относятся фториды натрия и калия NaF, КF), гексафторсиликат натрия (Na₂SiF₆). Пло­хо растворимы фториды алюминия (А1F₃) и кальция (CaF₂ — флюорит), гексафторалюминат натрия (Na₃AlF₆).

Фтор и фтористые соединения являются одними из самых сильных ядов для растений, которые в их присутствии теряют листья и хвою, задерживают рост, замедляют цветение, снижают содержание хлоро­филла и скорость фотосинтеза, урожайность.

Соединения фтора выбрасываются в атмосферу алюминиевыми и криолитовыми заводами, при производстве фосфорных удобрений. В атмосферу обычно поступают фтористые водород и кремний, пыль фторидов натрия и калия.

Оксиды углерода

 

Оксиды углерода представлены двумя формами: монооксидом СО и диоксидом СО₂. В техногенных процессах они образуются как про­дукты неполного (СО) и полного (СО₂) сгорания углеродсодержащих топлив.

Монооксид углеродаCO— бесцветный газ без запаха и вкуса, раство­рим в воде (0,44 г/100 г Н2О).

Монооксид углерода воздействует на нервную и сердечно­сосудистую системы, вызывает удушье. Последнее обусловлено тем, что он связывает гемоглобин крови, ответственный за снабжение организма кислородом. Первые симптомы отравления (появление головных болей, человек «угорел») возникают через 2-3 ч пребывания в атмо­сфере, содержащей 200-220 мг/м³ СО.

В меньшей степени монооксид углерода токсичен по отношению к растениям, так как последние окисляют его до СО₂ Однако при кон­центрациях СО более 1,0% у них наблюдается уменьшение проницае­мости клеточных мембран, замедляются рост и дыхание, усиливается развитие корневой системы.

В природных условиях монооксид углерода хорошо поглощается некоторыми видами деревьев (клен, ольха, осина, ель), а также обо­гащенной органикой почвой, выполняющей по отношению к нему роль адсорбента.

Диоксид углеродаСО₂— бесцветный газ кисловатых вкуса и запаха, растворим в воде (0,38 г/100 г жидкости). Не относится к числу ядовитых, является естественным компонентом воздуха, однако в больших концентрациях опасен для жизни. При содержании в рабо­чей зоне 4-6% СО₂ дыхание и пульс учащаются, появляется шум в ушах, при концентрации 10% наступает обморочное состояние, а при 20-25% полное отравление организма достигается через несколько секунд. Полагают, что он в значительной степени ответственен за явление парникового эффекта.

Диоксид углерода хорошо поглощается растениями и океанскими водами.

Озон и комбинации загрязняющих веществ

 

Озон О₃ — бесцветный резко пахнущий газ, относящийся к числу наиболее вредных загрязняющих веществ. Реакционноспособное вещество, более сильный окислитель, чем кислород.

При повышенных концентрациях озон поражает у человека органы дыхания (першение в горле, головные боли, снижение кровяного дав­ления и т.д.). Отмечается также раздражение слизистых глаз.

Озон способен модифицировать аминокислоты, изменять механизм процессов белкового обмена, уменьшать содержание хлорофилла в растениях. Он оказы­вает также сильное ингибирующее действие на процесс фиксации ди­оксида углерода в растениях.

Наиболее важным следствием воздействия озона на флору может быть снижение урожайности сельскохозяйственных культур.

Озон взаимодействует со многими органическими материалами -природными и искусственными. Особенно чувствительны к его дейст­вию эластомеры (резина), текстильные волокна и красители, краски некоторых типов.

Источниками попадания озона в атмосферу служат процессы де­зинфекции и подавления дурнопахнущих веществ, очистки промыш­ленных стоков, отбеливания тканей, органического синтеза жирных кислот, эпоксидных смол и другие технологии.

Вместе с тем наличие озона в стратосфере спасительно для чело­вечества, так как он поглощает смертельно опасное для живых орга­низмов ультрафиолетовое излучение, избыточная интенсивность кото­рого вызывает ожоги кожи и раковые заболевания.

В воздухе обычно присутствуют не индивидуальные загрязнители, а смесь газов в различных комбинациях.

Эффект, оказываемый комбинацией загрязняющих веществ, может быть либо аддитивным, либо антагонистическим, когда суммарное воз­действие ниже, чем сумма индивидуальных воздействий, либо синерги-ческим, т.е. превышающим сумму эффектов отдельных загрязнителей.

В настоящее вре­мя, в соответствии с ГН 2.1.6.695-98 «Предельно допустимые кон­центрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе на­селенных мест» насчитывается 56 групп суммации.

Твердые аэрозоли

Твердые частицы, поступающие в атмосферу вместе с газовыми выбросами, обычно представляют аэрозоли, являющиеся типичными коллоидными или близкими к ним системами (дымами и пылями), оказывающими определенное вредное воздействие на организм челове­ка и окружающую среду, сопоставимое с эффектами газовых и жидких загрязнителей.

Общее влияние на человека

 

Вредное действие аэрозолей определяется способом их контакта с организмом, размерами частиц и степенью их токсичности. Они могут влиять на зрение, кожу, дыхательные пути, внутренние органы челове­ка, давать общий поражающий эффект.

Попадая на глаза человека, аэрозоли вызывают раздражение, со­провождаемое слезоточивостью и ослаблением зрения.

Оседая на коже, частицы аэрозолей проникают в нее, закупорива­ют отверстия сальных и потовых желез, вызывают воспаление и разъ­едание кожного покрова.

Наибольший вред наносят пыли и дымы, попадающие внутрь орга­низма с дыханием и пищей.

При вдыхании запыленного воздуха часть пыли задерживается сли­зистыми оболочками и вызывает воспаление носоглотки и бронхов, часть оседает в легких. Опасны частицы крупностью сверх 5 мкм (задерживаются в верхних дыхательных путях) и 0,5-5,0 мкм (осаждаются в легких), а также аэрозоли с острыми режущими краями, легко травмирующие ткани. Частицы менее 0,2-0,3 мкм удаляются из легких вместе с выдыхаемым воздухом.

Различают следующие заболевания легких в зависи­мости от вида пыли, их вызывающей: силикоз (кварцевая пыль), ан­тракоз (угольная пыль), асбестоз (асбестовая пыль) и т.д. Особенно вредна кварцевая пыль, содержащая более 10% SiO₂

Специфический вид аэрозолей представляет сажа.

Сажа — это весьма дисперсный порошок с размером частиц 0,03-0,09 мкм. Она образуется при неполном сгорании топлива и на 90-95% представлена частицами углерода. Сажа вследст­вие очень большой дисперсности она обладает высокой адсорбционной емкостью, в том числе и по отношению к тяжелым токсичным и кан­церогенным углеводородам, включая бенз(а)пирен, что делает ее опасной для человека.

Другие свойства аэрозолей — их взрывоопасность и возможное самовоз­горание. Взрывоопасность и самовозгорание пылей зависят от их хими­ческого состава, концентрации и дисперсности.

Индивидуальные вещества

 

Свинец Р b . Этот элемент и большинство его соединений относятся к первому классу опасности. Свинцовые интоксикации за­нимают первое место среди профессиональных заболеваний, составляя в них 11,6%.

Основным источником промышленного загрязнения свинцом слу­жит металлургия (671 т, в том числе цветная — 660 т), дающая 87% выбросов предприятий; транспорт (4000 т/ год), использующий этилированный бензин, который содержит тетраэтил свинца (С₂Н₅)₄Рb. Наибольшие концентрации свинца обна­ружены в воздухе и зеленой массе растений вдоль крупных автострад. В атмосфере крупных городов его содержание иногда достигает 5-36 мкг/м³ , что превышает естественный фон в 10⁴ раз. Сильно за­грязнены также почвы городов, где в 80% случаев наблюдают суще­ственные превышения ПДК свинца.

В организм человека свинцовая пыль проникает через органы ды­хания и с пищей. Под действием свинца нарушается синтез гемоглобина, возникают заболевания дыха­тельных путей, нервной системы, сужаются со­суды, резко увеличивается порог слышимости у детей. Он также мо­жет активно накапливаться в костях.

При воздействии свинца на флору отмирают листья некоторых рас­тений, тормозится прорастание семян, угнетается корневая система, снижаются фотосинтез и урожайность.

Для уменьшения выбросов свинца обычно предлагаются прекраще­ние производства этилированного бензина, свинецсодержащих красок и покрытий, жестяных банок, свинцовой дроби (с заменой на стальную), переработка и утилизация свинецсодержащих аккумуляторов, пылей и возгонов с получением товарного металла.

Ртуть Н g — металл находится в жидком состоянии при обычных условиях (температура плавления -38,9°С), имеет низкую температуру кипения (327°С) и значительное давление паров при комнатных температурах, достаточно тяжел (плотность 13,6 г/см³). Ртуть попадает в атмосферу при сжигании угля, торфа, при выветривании горных пород, из неути­лизированных ртутьсодержащих приборов и т.п.

Из атмосферы ртуть и ее соединения мигрируют в почву и водо­емы, накапливаясь в них.

Ртуть, особенно ее пары, и соединения ртути, твердые при обыч­ных температурах, ядовиты. Они поражают цен­тральную нервную систему, что происходит при их вдыхании, всасыва­нии через кожный покров или попадании с пищевыми продуктами. При тяжелых отравлениях наблюдают резкие изменения в почках (некротический нефроз) и летальный исход через 5-6 суток. Воздействуя на флору, ртуть вызы­вает отмирание растений.

Период полувывода ртути составляет 70-80 дней,

Никель Ni поступает в атмосферу из производств цветной метал­лургии, электротехнических изделий, специальных сплавов, отходов гальванического производства.

При хроническом отравлении никелем появляются белок в моче, носовые кровотечения, нарушается обоняние, снижается кислотность желудочного сока, развивается лейкоцитоз. Под его влиянием отмира­ют стебли и корни растений, почки роста. В последние годы выявлено также канцерогенное и аллергенное действие никеля, его соединений и сплавов.

Кобальт Со — он является одним из микроэлементов удобрений и в малых концентраци­ях нужен для нормального развития растений, в частности входит в состав витамина В₁₂. При более зна­чительных его концентрациях (свыше 14 мг/кг почвы) подавляется всхожесть семян.

Признаки хронического отравления кобальтом: кашель, одышка, тошнота, изжога, боли в подложечной области, гипотония, воспали­тельные заболевания кожи и т.д.

Кадмий С d — спутник цинка. При добыче и переработке последнего происходит сильное загрязнение среды кадмием. Кроме того, он поступает в атмосферу из гальванических и красильных цехов, при сжигании отходов и мусора, при работе автотранспорта. Из атмосферы кадмий мигрирует в гидросферу и почву, а из них переходит в растения, накапливается там и вместе с растительной пищей попадает в организм человека.

Соединения кадмия весьма ядовиты, действуют на органы дыхания, желудочно-кишечный тракт, поражают сердце, почки, печень, костную и мышечную ткани.

Период полувыведения кадмия ~ 10 лет.

Медь Cu — в небольших количествах является микроэлементом, необходимым растениям. Источники ее по­ступления в окружающую среду аналогичны указанным для никеля и кобальта.

В значительных концентрациях соединения меди оказывают резкое раздражающее действие на слизистую оболочку верхних дыха­тельных путей и желудочно-кишечный тракт, вызывают желтуху, анемию. При хронической интоксикации медью и ее солями на­блюдают функциональные расстройства нервной системы, нарушения работы печени и почек.

Растения при воздействии меди замедляют рост и сокращают уро­жайность.

Соединения марганца М n в окружающей среде имеют тот же гене­зис, что и никель, кобальт, медь.

Попадая в организм человека с пылью, они действуют на цен­тральную нервную систему, вызывают изменения в печени, почках, легких и органах кровообращения.

Мышьяк А sпопадает в окружающую среду при сжигании топлива, переработке руд цветных металлов, использовании некоторых ядохимикатов.

Мышьяк ядовит главным образом в соединениях. Попадая в орга­низм через пищеварительный и дыхательный тракты, он действует на нервную систему, стенки сосудов, вызывает некробиотическое пораже­ние печени, почек, кишечника.

Таллий Tl — ме­талл первого класса опасности. Его соединения бесцветны, не имеют вкуса и запаха, растворимы в воде.. Они используются в ядах для грызунов, на предприятиях по производству оптических линз, полупроводников, сцинцилляцион-ных счетчиков, низкотемпературных термопар, в составе высокотемпе­ратурной сверхпроводящей керамики, в бижутерии.

Хроническое отравление таллием при контакте с его малыми доза­ми постепенно приводит к нарушению сна, снижению памяти, агрессивным или депрессивным состояниям, дезориентации, приобретенному слабоумию (деменции), атрофии мышц конечностей.

Время полувыведения таллия из организма составляет 80 ч.

C ильными токсическими соединения­ми, относящимися к первому классу опасности, являются хром шестивалентный, ванадий, барий углекислый, диоксиды селена и теллура. Некоторые из них обладают канцерогенным воздействием.

Токсическое действие металлов усиливается тем, что большая их часть в атмосфере представлена антропогенными потоками, в которых они находятся в виде аэрозолей с высокой степенью дисперсности.

---

Дата добавления: 2019-02-22; просмотров: 129; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!