Общая характеристика основных загрязнителей воздуха

Пыль и другие аэрозоли. Качество воздуха, его воздействие на организм, а также оборудование и технологические процессы во многом обусловлены содержанием в нем взвешенных частиц, главным образом пылевых.

Пыль технологического происхождения характеризуется большим разнообразием по химическому составу, размеру частиц, их форме, плотности, характеру краёв частиц и т. д. Соответственно разнообразно воздействие пыли на организм человека и окружающую среду. Известный русский гигиенист Ф. Ф. Эрисман отмечал, что пыль причиняет вред организму в результате механического воздействия (повреждение органов дыхания острыми кромками пыли), химического (отравление ядовитой пылью), бактериологического (вместе с пылью в организм проникают болезнетворные микроорганизмы). По мнению гигиенистов, пылевые частицы размером 5 мкм и меньше способны глубоко проникать в лёгкие вплоть до альвеол. Пылинки размером 5–10 мкм в основном задерживаются в верхних дыхательных путях, почти не проникая в лёгкие. Пыль оказывает вредное действие на органы дыхания, зрение, кожу, а при проникновении в организм человека — также на пищеварительный тракт.

Наиболее тяжёлые последствия вызывает систематическое вдыхание пыли, содержащей свободный диоксид кремния SiO₂. В результате возникает силикоз. Это одна из форм болезни лёгких, связанной с вдыханием запылённого воздуха, — пневмокониоза. Вдыхание угольной пыли вызывает антракоз, хлопковой — биссиноз, асбестовой — асбестоз и т. д. Воздействие пыли на орган зрения вызывает конъюнктивиты, на кожу — дерматиты. Пыль в производственных помещениях оказывает неблагоприятное воздействие на оборудование, вызывая, например, его ин­тенсивный износ. Осаждение пыли на поверхность нагрева и охлаждения ухудшает условия теплообмена и т. д. Осаждение пыли на электрическом оборудовании может привести к нарушению его работы, к авариям.

Органические пыли, например, мучная, могут быть питательной средой для развития микроорганизмов. Пылевые частицы могут быть ядром конденсации для паров жидкостей. Вместе с пылью в помещение могут проникать вещества, вызывающие интенсивную коррозию металлов и т. д. С воздухом многие пыли образуют взрывоопасные смеси.

Оксид углерода (угарный газ СО) — бесцветный газ, без за­паха, высокотоксичное вещество. Плотность по отношению к воз­духу 0,967. Образуется в результате неполного сгорания углерода (сгорание углерода в условиях недостатка кислорода). Выделения СО происходят в литейных, термических, кузнечных цехах, в котельных, особенно работающих на угольном топливе, СО содержится в выхлопных газах автомашин, тракторов и т. д. Через лёгкие СО проникает в кровь. Вступая в соединение с гемоглоби­ном, образует карбоксигемоглобин. При этом нарушается снаб­жение организма кислородом. В тяжёлых случаях наступает удушье.

Цианиды. К цианидам относятся: цианистая (синильная) кислота (HCN), её соли (KCN, NaCN, CH₃CN) и др. hcn – бесцветная жидкость с запахом горького миндаля. Цианиды на­трия и калия – бесцветные кристаллы, слабо пахнут синильной кислотой. Синильная кислота используется в производстве нитрильного каучука, синтетического волокна и органического стекла, при из­влечении благородных металлов из руд и др. Цианиды натрия и калия применяют в гальванических цехах при покрытии метал­лов медью, латунью, золотом, в фармакологическом производстве. Синильная кислота может поступать в организм через слизис­тые оболочки дыхательных путей и пищеварительного тракта, в незначительном количестве через кожу. Соли синильной кислоты в организм проникают в виде пыли через ротовую полость. Си­нильная кислота и ее соединения высокотоксичны. Цианиды, поступившие в организм, нарушают кровообращение и снабжение организма кислородом.

Сероводород (H₂S) — бесцветный газ с запахом тухлых яиц. Температура кипения 60,9 ⁰С, плотность по отношению к воздуху 1,19. Горит синим пламенем с образованием воды и диоксида серы. Встречается при переработке, получении или применении сер­нистого бария, сернистого натрия, сурьмы, при добыче нефти и её переработке и других произ­водствах. Поступает в организм через лёгкие, в небольших количествах через кожу. Обладает высокой токсичностью. Порог ощу­щения запаха 0,012 – 0,03 мг/м³, концентрация около 11 мг/м³ тяжёло переносима даже для привычных к нему. Поражает центральную нервную систему, нарушает кровоснабжение организма. При низких концентрациях обладает раздражающим действием в отношении слизистой оболочки глаз и верхних дыхательных путей.

Диоксид серы – бесцветный газ с острым запахом. Плотность по отношению к воздуху 2,213. Встречается при сжигании топлива, содержащего серу, в котельных, кузницах, литейном производстве, при производстве серной кислоты, на медеплавильных заводах, в кожевенном производстве и ряде других. Весьма распространённое вредное вещество. В организм поступает через дыхательные пути. Оказывает сильное раздражающее действие на слизистые оболочки глаз, верхних дыхательных путей. При больших концентрациях могут быть более тяжёлые последствия вплоть до потери сознания, отека лёгких.

Окислы азота являются смесью соединений азота при их различном соотношении. Весьма распространенные вредные вещества, выделяются при производстве азотной кислоты, при производ­стве удобрений, при взрывных работах и др. Поступают в организм через дыхательные пути. При небольших концентрациях и малом содержании в смеси диоксида азота происходит раздраже­ние слизистых оболочек верхних дыхательных путей. При боль­шом содержании в смеси диоксида азота и большой концентрации смеси в воздухе наступают явления удушья.

Углеводороды ароматического ряда. В производстве широко применяют бензол, толуол, ксилол. Их получают при перегонке каменного угля на коксохимических заводах и перегонке нефти. В обычных условиях они находятся в жидком состоянии. Температура кипения бензола (С₆Н₆) 80,1 ⁰С; толуола (С₆Н₅СН₃) 110,8 ⁰С; толуола ((СН₃)₂С₆Н₄) 144 ⁰С. Поступают в организм через дыхательные пути и кожу. Наиболее опасным является бензол. Ароматические углеводороды действуют на кроветворные органы и на центральную нервную систему.

Металлы. Сейчас наряду с широко известными металлами (свинец, ртуть, цинк, марганец, хром, никель и др.) все шире применяются для получения сплавов со специальными свойствами, в качестве катализаторов, для изготовления отдельных деталей и конструкций редкие рассеянные металлы (бериллий, литий, ванадий, титан, цирконий, вольфрам, таллий, селен и др.).

В качестве вредных веществ металлы могут быть в виде аэрозолей дезинтеграции и конденсации, а также в виде паров.

Свинец (Рb). Тяжёлый металл. Температура плавления 327 ⁰С, температура кипения 1525 ⁰С. При температуре 400-500 ⁰С начина­ет интенсивно выделять пары. Свинец и его соединения поступают в воздух на предприятиях по выплавке свинца, по производству аккумуляторов, свинцовых красок, по производству дроби и др. В промышленном производстве применяются соединения свинца: сернистый свинец, оксид свинца (глет), свинцовый сурик, сернокислый свинец и др. Свинец поступает в организм большей частью через дыхательные пути, а также через пищеварительный тракт. Свинец нарушает работу органов кровообращения и центральной нервной системы, системы пищеварения, обменные процессы в организме. Может накапливаться в различных органах (кости, мозг, печень, мышцы), образуя т. н. «депо». Выделение свинца из организма происходит в течение длительного времени (месяцев, лет).

Ртуть (Hg). Жидкий металл. Температура кипения 357,2°С, температура твердения (– 38.9 ⁰С). Испаряется при комнатной тем­пературе. В производстве ртуть применяют в чистом виде и виде соединений (хлорных, цианистых, сернистых, азотнокислых и др). Почти все они ядовиты. Ртуть применяют при производстве измерительных приборов (термометров, барометров), гремучей ртути, ртутных выпрямителей, получении золота из руд и т. д. В организм в условиях производства пары ртути поступают через органы дыхания. При попадании ртути в организм поражаются главным образом нервная система и желудочно-кишечный тракт, почки. Ртуть способна накапливаться в организме, в основном, в печени и почках. Мелкодиспергированная ртуть может попадать в поры материалов (штукатурки, дерева и др.) и длительное время выделять пары ртути. Работа с открытой ртутью должна производиться в вытяжных шкафах.

Марганец (Мn) – серебристый металл с красным оттенком. Температура плавления 1210-1260 ⁰С, температура кипения 1900 ⁰С. Распространены соединения марганца: оксид марганца, диоксид марганца, хлористый марганец. С марганцем приходится сталкиваться в металлургической промышленности (производство качественных сталей), стекольной и химической промышленности, при сварке, добыче и переработке марганцевых руд и т. д. Марганец и его соединения поступают в организм через желу­дочно-кишечный тракт в виде пыли. Они воздействуют на цен­тральную нервную систему.

Цинк (Zn). Вредным веществом является оксид цинка — белый рыхлый порошок. Оксид цинка может быть получен при окислении цинка при его нагревании выше температуры плавления (939 ⁰С),

При нагревании цинка выше температуры плавления (939 ⁰С) образуются пары цинка, которые, соединяясь с кислородом, обра­зуют оксид цинка (ZnO).

Контакт с оксидом цинка может происходить при изготовлении цинковых белил, литье латуни, ее резке и т. д. Оксид цинка в виде пыли поступает в организм через дыхательные пути. Последствия воздействия оксида цинка на организм — явления лихорадки. Цинк в основном откладывается в печени, поджелудочной железе.

Хром (Сг). Хром – твердый блестящий металл. Температура плавления 1615⁰С, температура кипения 2200 ⁰С. Применяются со­единения хрома: оксид хрома, диоксид хрома, хромовые квасцы калийные и натриевые и др. Хром и его соединения применяют в металлургии, химической, кожевенной, текстильной, лакокрасоч­ной, спичечной и др. отраслях промышленности. Они поступают через дыхательные пути в виде пыли, паров тумана, через желу­дочно-кишечный тракт, всасываются через кожу в виде растворов. Могут откладываться в печени, почках, эндокринной системе, лёгких, волосах и др. Хром и его соединения поражают слизистую оболочку органов дыхания, желудочно-кишечный тракт, вызыва­ют язвы на кожных покровах. Как аллергены, они вызывают за­болевание типа бронхиальной астмы.

Никель (Ni) – серебристый белый металл с коричневым от­тенком. Температура плавления 1425 ⁰С, температура кипения 2900 ⁰С. Находит применение в производстве никелевой и хромоникелевой стали, сплавов с медью, железом, в качестве катализатора, при никелировании металлических изделий в гальваническом про­изводстве и др. В организм никель и его соединения поступают через дыха­тельные пути в виде пыли. Никель и его соединения вызывают поражение органов дыхания, кожного покрова.

Канцерогенные вещества. Ряд веществ, применяемых в про­мышленности, способен вызвать образование доброкачественных или злокачественных опухолей в раз­личных частях тела. Такими веществами являются бенз(а)пирен, асбест, бериллий, сажа, смолы, бензол, минеральные мас­ла и др. Эти новообразования могут возникать и через значительный период (несколько лет) после прекращения работы с соответствующими веществами.

Весьма специфическую вредность представляют собой непри­ятные запахи, источниками которых являются газы и аэрозоль­ные частицы, обычно в небольших количествах находящиеся в воздушной среде. Запахи неблагоприятно воздействуют на организм человека, вызывая повышенную утомляемость, нервное возбуждение или, наоборот, депрессию. С неприятными запахами приходится встречаться в районах расположения химических предприятий, а также предприятий, где происходит переработка сельскохозяйственного органического сырья, например, вблизи мясокомбинатов, табачных фабрик и др.

В последние десятилетия появился новый вид загрязнения воздушной среды – радиоактивные вещества. Развитие атомной энергетики и промышленности по добыче и переработке носителей атомной энергии связано с поступлением в окружающую среду радионуклидов. Эти вещества отличаются большим разнообразием в отношении интенсивности воздействия на организм человека и животных, на окружающую среду, а также времени своего существования – от долей секунды до тысячелетий.

В воздушной среде находятся также микроорганизмы – бактерии и вирусы. Питательной средой для их размножения и разви­тия являются биологические процессы, происходящие как в про­мышленности, так и в сельском хозяйстве.

Содержание вредных веществ в воздухе рабочей зоны не долж­но превышать предельно допустимых концентраций (ПДК), уста­новленных ГОСТ 12.1.005-88. В приложении к данному ГОСТ приведены значения ПДК более 1300 вредных веществ. Для большинства из них даны значения предельно допустимых концентраций — максимально разовых концентраций (ПДК_мр._рз.), для ряда вредных веществ — те же значения среднесменных концентраций рабочей зоны (ПДК_сс._рз.),

При одновременном содержании в воздухе рабочей зоны не­скольких вредных веществ разнонаправленного действия ПДК ос­таются такими же, как и при изолированном воздействии.

При одновременном содержании в воздухе рабочей зоны несколь­ких вредных веществ однонаправленного действия (по заключению органов государственного санитарного надзора) сумма отношений фактических концентраций каждого из них (С₁, С₂..., С_n) в воздухе к их ПДК (ПДК₁, ПДК₂... ПДК_n) не должна превышать единицы:

В табл. 1 приведены значения ПДК ряда вредных веществ, установленные ГОСТ 12.1.005-88.

Таблица 1 – предельно допустимые концентрации вредных веществ в воздухе рабочей зоны

Наименование вещества	Величина ПДК, мг/м3	Преимущественное агрегатное состояние в условиях производства	Класс опасности	Особенности действия на организм
2. Азота оксиды		п	III
58. Аммиак		п	IV
96. Ацетон		п	IV
127. Бензин (растворитель, топливный)		п	IV
131. Бензол	15/5	п	II	К
136. Бенз(а)пирен	0.00015	а	I	К
537. Кислота борная		п + а	III
574. Кислота уксусная		п	III
586. Кобальта оксид	0.5	а	II	А
765. Нефть		а	III
910. Сера элементарная		а	IV	Ф
915. Сероводород		п	II	О
1018. Тетраэтилсвинец	0.005	п	I	А
1102. Углеводороды алифатические предельные С1 – С10 (в перерасчёте на С)		п	IV
1161. Хлор		п	II	О

Примечания.

Если в графе "Величина ПДК" приведены две величины, то это означает, что в числителе максимальная, а в знаменателе - среднесменная ПДК.

Условные обозначения: п - пары и/или газы; а - аэрозоль; а + п - смесь паров и аэрозоля;О - вещества с остронаправленным механизмом действия, требующие автоматического контроля за их содержанием в воздухе; А - вещества, способные вызывать аллергические заболевания в производственных условиях; К - канцерогены; Ф - аэрозоли преимущественно фиброгенного действия.

По степени воздействия на организм человека вредные вещес­тва подразделяются на четыре класса (ГОСТ 12.1.007-76): 1 – чрезвычайно опасные (ртуть, свинец, бензопирен, и др.); 2 – высокоопасные (серная кислота, соляная кислота, фосфор, и др.); 3 – умеренно опасные (табак, ксилол, кислота уксусная и др.); 4 – мало опасные (аце­тон, керосин, аммиак, пыль древесная и др.).