Лекция 2 Эколого-гигиенические проблемы атмосферного воздуха. Химическое, пылевое и микробное загрязнение воздуха

Лекция № 2

Эколого-гигиенические проблемы атмосферного воздуха.

Химическое, пылевое и микробное загрязнение воздуха.

Актуальность проблемы

Следовательно, очень важно знать состав воздуха, которым мы дышим.

Состав воздуха У поверхности Земли чистый атмосферный воздух содержит около 27 химических веществ, важнейшими из которых являются кислород, углекислота и азот.

Благодаря круговороту веществ в природе химический состав атмосферного воздуха Земли в целом остаётся постоянным.

Кислород. Его содержание в атмосферном воздухе составляет 20, 93% или 21%. Этот газ является важнейшей частью атмосферы, необходимым для процессов окисления и в организме человека и в окружающей природе.

Состав воздуха Кислород расходуется в процессах дыхания людей, животных и растений, а также при горении и окислении органических и неорганических веществ.

Восполнение же запаса кислорода в атмосфере, как известно, происходит за счет жизнедеятельности зелёных растений, которые в процессе фотосинтеза, осуществляемом на свету, выделяют его в воздух.

Этими зелёными растениями в первую очередь являются мириады микроскопических зелёных водорослей морей и океанов, а также растительность тропических лесов и тайги. Вот об их сохранении и приумножении должно заботиться человечество, прежде всего, хотя бережно относиться следует и к любым зелёным насаждениям в виде парков, газонов, садов, рощ, полей и лугов, которые тоже снабжают нас кислородом.

Состав воздуха В обычных закрытых помещениях количество кислорода остаётся близким к его содержанию в атмосфере, даже в самых неблагоприятных условиях. Оно, снижается за счет дыхания людей, но лишь на 1%, как показали многочисленные исследования гигиенистов. Это объясняется негерметичностью помещений, в которые кислород постоянно поступает из атмосферы. Содержание же кислорода, равное 20%, вполне достаточно для нормальной жизнедеятельности всех находящихся в этих условиях людей.

Состав воздуха Значительная же убыль кислорода наблюдается в герметично замкнутых помещениях: например, в затонувшей с людьми подводной лодке, в убежище с нарушенной системой жизнеобеспечения, при аварии в шахте на большой глубине и в других подобных экстремальных ситуациях.

Снижается содержание кислорода в воздухе и с подъёмом на высоту.

Повышенное содержание кислорода отмечается в кессонах. Сочетаясь с повышенным давлением в этих условиях, он может оказывать токсическое действие.

Дыхание чистым кислородом используется в лечебной практике, но не более суток, так как чистый кислород способен вызывать чрезмерную сухость слизистых оболочек верхних дыхательных путей и именно поэтому требуется постоянное увлажнение кислородной маски.

Состав воздуха Озон – изомер кислорода, имеющий три атома. Если он присутствует в атмосферном воздухе, то это указывает на его чистоту. Обычно в природе озон образуется при грозовых электрических разрядах и всем известен приятный свежий запах воздуха после грозы. Если же он образуется в воздухе помещений также вследствие электрических разрядов в избыточных количествах, то он оказывает раздражающее действие на слизистые оболочки глаз и органов дыхания. Обладая высоким окислительным потенциалом, озон является мощным дезодорантом воздуха, разрушая дым в курительных комнатах и дезинфектантом, уничтожающим патогенных бактерий в воде.

В стратосфере Земли имеется озоновый слой, толщиной всего 4-5 мм. Тем не менее, он имеет важнейшее значение для сохранения жизни на Земле, так как поглощает вредное коротковолновое ультрафиолетовое излучение Солнца.

Озоновые дыры С 1985 года в научной литературе появились публикации об истончении этого слоя и даже его исчезновении над различными зонами земного шара в виде «озоновых дыр».

Для объяснения их происхождения было предложено несколько гипотез, самой известной из которых стала «фреоновая» гипотеза. В соответствии с ней виновником разрушения озонового слоя Земли являются химические вещества фторуглероды или фреоны. Эти вещества широко использовались в холодильниках, как хладоагенты, и в аэрозольных баллончиках.

Эта гипотеза не лишена уязвимых мест. Так, наиболее заселённой частью планеты является северное полушарие, где высокоразвита промышленность и, действительно, используется много фреонов и в холодильниках и в аэрозольных баллончиках, но почему-то впервые озоновая дыра была обнаружена над практически незаселённой Антарктидой, т.е. в южном полушарии. Правда, потом озоновые дыры нашли и над нашей страной, над нашей Сибирью (а там населения меньше, чем в Европейской части России). Тем не менее, в настоящее время использование фреонов в аэрозольных баллончиках запрещено.

Состав воздуха Углекислый газ. Его содержание в чистой атмосфере составляет всего 0,03- 0,04%. Он образуется при горении, дыхании животных и растений (в темноте), разложении органических веществ.

Углекислый газ, содержащийся в тропосфере, защищает всё живое на Земле от космического излучения и необходим для роста растений.

По геологическим данным в весьма отдалённые от нас времена, атмосфера Земли содержала более значительные количества углекислоты. Тогда и климат был теплее даже в Арктике и Антарктике, росло много растений и питающихся ими животных, благодаря которым образовались огромные запасы углеводородов в виде нефти и газа.

Сейчас же в атмосфере крупных промышленных городов содержание углекислого газа достигает уже 0,07%, что вызывает законную тревогу экологов.

Состав воздуха Мировое сообщество в целом не безосновательно боится глобального потепления, и многие страны подписали Киотское соглашение, ограничивающее наращивание производственных мощностей с использованием загрязняющих среду обитания энергоресурсов. Наша страна, Германия, Франция, Великобритания, Япония подписали этот документ, а США – нет, хотя и являются ведущим загрязнителем атмосферы, будучи самой высокоразвитой промышленной страной.

В закрытых помещениях и, особенно в герметичных, реально могут создаваться избыточные концентрации углекислоты за счет дыхания людей.

Состав воздуха В настоящее время основным источником углекислого газа стала бурно развивающаяся во многих странах мира промышленность.

Избыточные количества углекислоты поглощаются Мировым океаном, который считают «легкими Земли». Его возможности не беспредельны и, если выделение углекислоты за счет антропотехногенной деятельности не контролировать, может появиться так называемый «парниковый эффект». Он означает, что избыточное инфракрасное излучение Земли не будет удаляться в мировое пространство и станет задерживаться у поверхности Земли. В результате произойдет глобальное потепление, вследствие которого растают многие ледники, и уровень Мирового океана поднимется примерно на полметра. Значит, под воду уйдут многие прибрежные и островные государства.

Состав воздуха В душных, непроветриваемых помещениях, где одновременно находится большое количество людей, отмечается нарушение их самочувствия в виде головной боли, ощущения духоты, снижения работоспособности. Причина не в недостатке кислорода, т.к. его содержание снижается лишь на 1%.

Если снижение кислорода достигает 18%, начинают реагировать больные люди. Концентрацию 16% ощущают все люди, в том числе и здоровые. При содержании же кислорода, равном 7-8%, происходит гибель людей.

Свойства воздуха Токсичных концентраций углекислоты, равных 4-5%, в негерметичных помещениях тоже никогда не наблюдается.

Значит, причина и не в недостатке кислорода и не в избытке углекислого газа, а в чем-то ещё.

Параллельно с изменением газового состава воздушной среды, т.е. его химических свойств, происходит изменение и других свойств воздуха:

- повышаются температура и влажность;

- увеличивается число положительных вторичных тяжелых ионов;

- растет количество пыли и микробов;

- появляются антропотоксины – продукты разложения пота, грязной одежды и обуви.

Качество воздуха Вот эти изменения воздуха и вызывают ухудшение самочувствия людей, а концентрация углекислоты в этих условиях составляет всего 0,1% или одну промилле. Эту величину и считают предельно допустимой концентрацией углекислоты в воздухе закрытых помещений. При её достижении требуется сделать перерыв и проветрить помещение. Обычно такая концентрация наблюдается через 45-50 минут пребывания людей в закрытом помещении (классе, аудитории).

Долгое время именно содержание углекислоты считалось косвенным показателем санитарного состояния воздуха, т.е. его чистоты.

Сейчас принято оценивать качество воздуха по прямым показателям – т.е. по содержанию в воздухе фенола, формальдегида, аммиака и других токсичных веществ, появляющихся в воздухе от материалов мебели и полимерных отделочных материалов, которые широко используются в современном строительстве.

Состав воздуха Азот. Его содержание в воздухе наибольшее, так как составляет 78,1 %.

Этот газ служит разбавителем других газов воздуха. Он необходим для жизни растений и используется ими в виде растворимых в воде оксидов азота, образующихся в воздухе после грозы. Азот воздуха используется и специальными азотфиксирующими бактериями, улучшающими плодородие почвы. Человек же, сколько вдыхает азота, столько же и выдыхает. Для его организма атмосферный азот в обычных условиях является индифферентным инертным газом.

Состав воздуха При повышенном давлении, наблюдающемся в кессонах, азот ведёт себя как наркотическое вещество. Закись же азота или веселящий газ ведет себя так же и при нормальном давлении, вследствие чего он может быть использован, как обезболивающее средство для рауш-наркоза, например, в стоматологии.

1% в чистом воздухе приходится на инертные газы (ксенон, аргон и др.).

Кроме названных газов, характерных для чистой атмосферы, в воздухе могут присутствовать и другие вещества, являющиеся токсичными. Их присутствие волнует нас больше всего.

Состав воздуха

Источниками этих веществ являются:

• автотранспорт, дающий более 50% всех загрязнений;

• промышленные предприятия (цветная и черная металлургия, химические предприятия);

• отопительные котельные в виде ТЭЦ и АЭС.

Эти объекты могут выбрасывать в атмосферу городов:

- оксид углерода (CO);

- диоксид серы - сернистый газ;

- оксиды азота;

- углеводороды;

- взвешенные вещества (пыль);

- другие вещества (бензол, формальдегид, радионуклиды, тяжелые металлы в зависимости от профиля производства).

Состав воздуха Оксид углерода, имея большое сродство к гемоглобину, действует на кровь, образуя карбоксигемоглобин, стойкое вещество по сравнению с оксигемоглобином, вызывающий гипоксию, т.е. кислородное голодание. Это вещество не обладает ни запахом, ни цветом, ни раздражающим действием. Раньше его называли угарным газом. Люди угорали при раннем закрытии печной вьюшки, когда дрова ещё не прогорели и СО поступал в помещение. Сначала появлялась головная боль, слабость, головокружение, а затем могла наступить и смерть, причем кожные покровы и слизистые оболочки были розового цвета.

Сейчас источником СО в жилых, благоустроенных помещениях является природный газ.

Состав воздуха Диоксид серы является раздражающим газом, вызывающим появление слезотечения, першение в горле, сухой кашель. Это происходит вследствие химической реакции с водой, находящейся на слизистых оболочках, приводящей к образованию серистой кислоты. Он обладает серным запахом, который можно почувствовать, когда горит спичка.

Оксиды азота. Их много находится в выхлопных газах автомобилей. Они также действуют на кровь, образуя метгемоглобин, что приводит к гипоксии. Цвет кожи и слизистых оболочек при отравлении оксидами азота – синюшный.

Углеводороды. Важнейшим и опаснейшим из них является 3,4-бензпирен, а также формальдегид и бензол. Все они являются канцерогенами.

Состав воздуха Взвешенные вещества (пыль, дым, сажа, зола). Вызывают бронхолёгочную патологию, аллергию, рак.

Эти вещества влияют на микроклимат, повышая облачность, появление осадков, снижение солнечной радиации.

Они образуют кислотные дожди, влияющие на растительность и животный мир. От этих дождей гибнут хвойные деревья и ценные породы рыб в водоёмах, снижается урожайность сельскохозяйственных культур, разрушаются строительные конструкции и синтетические ткани.

Они вызывают появление токсичных туманов, называемых смогами.

Состав воздуха Чаще всего смоги образуются в холодное время года вследствие температурной инверсии. Обычно температура воздуха с высотой понижается, а в случае температурной инверсии будет наоборот, повышение её с высотой, и тогда холодный воздух, как более тяжелый, прижимается к земле вместе со всеми ядовитыми веществами, особенно при безветрии.

Могут образовываться и фотохимические смоги. Это сухие туманы, возникающие в жаркую погоду, что было этим летом. В этом случае ультрафиолетовая радиация Солнца действует на выхлопные газы от автомобилей, и образуются фотооксиданты в виде двуокиси азота, озона, а также углеводороды. Фотохимический смог наблюдается в виде желто-зелёной или сизой дымки и очень ядовит.

Оздоровительные мероприятия:

• Гигиеническое нормирование уровней выбросов токсичных веществ до их ПДК.

• Устройство очистных сооружений на выбрасывающих трубах.

• Организация санитарно-защитных зон с обязательным озеленением территории.

• Вывод вредных объектов за городскую черту с учетом «розы ветров».

• Совершенствование двигателей внутреннего сгорания автотранспорта.

• Применение новых видов топлива в виде природного газа, электроэнергии, водорода вместо бензина, керосина, солярки, мазута.

Среди оздоровительных мероприятий упоминается организация санитарно-защитных зон (СЗЗ) вокруг некоторых промышленных предприятий и объектов.

Источниками воздействия на среду обитания и здоровье человека вследствие загрязнения атмосферного воздуха токсическими и взвешенными веществами или неблагоприятного воздействия физических факторов (шум, ЭМ-излучение и др. факторы), считаются те объекты, для которых уровни создаваемого загрязнения за пределами промплощадки превыщают ПДК или ПДУ или же их вклад в загрязнение жилых зон превышает 0,1 ПДК.

Такие предприятия, группы предприятий, их отдельные здания и сооружения с технологическими процессами, являющиеся источниками негативного воздействия на среду обитания и здоровье человека, необходимо отделять от жилой застройки санитарно-защитными зонами.

Санитарно-защитная зона (СЗЗ) отделяет территорию промышленной площадки от жилой застройки, ландшафтно-рекреационной зоны, зоны отдыха, курорта с обязательным обозначением границ специальными информативными знаками. Она утверждается в установленном порядке в соответствии с законодательством РФ при наличии санитарно-эпидемиологического заключения о соответствии санитарным нормам и правилам.

Территория СЗЗ предназначена для:

• Обеспечения снижения уровня воздействия до требуемых гигиенических нормативов по всем факторам воздействия за ее пределами;

• Создания санитарно-защитного барьера между территорией предприятия и территорией жилой застройки;

• Организация дополнительных озелененных площадей, обеспечивающих экранирование, ассимиляцию и фильтрацию загрязнителей атмосферного воздуха и повышения комфортности и микроклимата;

• Снижения уровня шума.

Размеры СЗЗ

В соответствии с санитарной классификацией предприятий, производств и объектов устанавливаются следующие размеры СЗЗ:

• предприятия 1-го класса – 1000 м;

• предприятия 2-го класса – 500 м;

• предприятия 3-го класса – 300 м;

• предприятия 4-го класса – 100 м;

• предприятия 5-го класса – 50 м.

СЗЗ с расстоянием 1000 м требуются для многих мощных химических, металлургических, машиностроительных, металлообрабатывающих, строительных, обрабатывающих древесину, некоторых текстильных предприятий и т.д.

Примером предприятий 5-го класса, требующих СЗЗ всего 50 м, могут служить фабрики химчистки, предприятия по сборке мебели, бани, магазины, овощехранилища и др.

Спасибо за внимание!!!!