Токсические вещества в воздухе

Определенную степень профилактики химической опасности можно обеспечить рядом запретительных и ограничительных мероприятий, касающихся употребления воды и пищи. Но в отношении ингаляционного пути воздействия химических веществ, вследствие непрерывности дыхательной функции, это осуществить практически невозможно. Поэтому приоритет должен отдаваться повседневной охране атмосферы от вредных химических веществ и мерам по снижению их содержания во вдыхаемом воздухе.

Вещества, поступающие во внешнюю среду в особо больших количествах и одновременно наиболее распространенные, сравнительно немногочисленны. Это оксид углерода, сернистый и серный ангидрид, оксиды азота, фенолы, аэрозоли солей и оксидов тяжелых металлов, сероводород, фтористый водород, углеводороды. Следует также помнить о веществах, которые выбрасываются в атмосферу в меньших количествах, но они намного токсичнее перечисленных (например, цианистый водород, диоксин и др.).

Источниками химического загрязнения атмосферы являются: во-первых, химические промышленные предприятия, нефтехимические, металлургические и целлюлозно-бумажные; во-вторых, теплогенерирующие установки (ТЭЦ, отопительные котельные, печи); в-третьих, все виды транспорта, в первую очередь автомобильный.

Постоянно возрастающая насыщенность воздушной среды токсичными химическими веществами, безусловно, не может не оказывать влияния на организм человека. Причем влияние это очень опасное, вызывающее изменения в функциональном состоянии различных органов и систем жизнеобеспечения, что ведет к патологическим, часто необратимым изменениям. Концентрации токсических веществ, вызывающие первоначально незначительную, чисто физиологическую реакцию организма, не могут проходить бесследно. По этой причине воздействие газообразных токсических веществ необходимо рассматривать как фактор, обусловливающий ряд рефлекторных реакций, так как поверхность дыхательных путей человека обладает высокочувствительными рефлексогенными зонами. С другой стороны, небольшие концентрации ядов приводят к нестойким и зачастую обратимым изменениям, что может приводить к привыканию к химическим токсическим веществам, а привыкание, по мнению специалистов, это не что иное, как хроническая интоксикация с незначительными внешними проявлениями. Известны и другого рода драматические ситуации, когда в течение нескольких дней исключительно высокие концентрации вредных веществ приводили к гибели сотен людей, например смог 1952 г. в г. Лондоне, когда концентрация дыма, сажи, сернистого газа, оксидов азота и других загрязнителей превысили обычно обнаруживаемую концентрацию в черте города в несколько раз; уровень SO₂ превышал среднесуточную предельно допустимую концентрацию в 40 раз. Как следствие тяжелых отравлений, количество смертельных исходов от болезней резко выросло, составило 4 тысячи за одну неделю. При этом была установлена зависимость уровня смертности от концентрации в воздухе основного загрязнителя - оксидов серы, а также от общей концентрации вредных веществ в смоге.

Химическое загрязнение воздушной среды оказывает не только прямое действие на человека, фауну и флору, но и причиняет косвенный ущерб, создавая угрозу нормальному функционированию экосистем, ухудшая санитарные условия жизни. Например, дымовые выбросы ослабляют солнечную ультрафиолетовую радиацию, а ряд токсичных веществ, воздействуя на растения и попадая в водоисточники, нарушают процессы кислородообразования и самоочищения воды. Ядом повседневного действия называют оксид углерода (СО). Выделение СО во внешнюю среду происходит при всех процессах горения. Его содержат все виды дыма, выхлопные газы транспортных средств, газо-воздушные выбросы на некоторых химических производствах (производство ацетона, метанола и т.д.). Попадая в организм человека, СО формирует в нем ту или иную степень кислородной недостаточности через образование патологического комплекса карбоксигемоглобина, который не в состоянии осуществлять транспорт кислорода. Помимо этого основного механизма патологического действия СО, оксид углерода тормозит клеточное дыхание и другие физиологические и биохимические процессы.

Другим, также очень распространенным загрязнителем воздушной среды, являются соединения серы, из которых прежде всего надо назвать диоксид серы (сернистый газ) SO₂. Это бесцветный газ с острым запахом, хорошо растворимый в воде. Основные источники поступления SO₂ в атмосферу - переработка и сжигание различного топлива, содержащего серу и ее соединения (каменный и бурый уголь, нефть, древесина). Работа предприятий черной и цветной металлургии, коксохимических заводов, производство серной кислоты и серы, плавка серосодержащих руд сопровождаются выбросами SO₂ в воздушную среду (ежегодно в атмосферу Земли поступает более 150 млн. тонн SO₂). Источниками серосодержащих веществ являются и естественные процессы в природе: извержение вулканов, разложение серных вод. Уже при концентрации в атмосфере, равной 0,03-0,05 мг/л (ПДК - 0,01 мг/л), сернистый газ вызывает раздражение глаз, слизистых верхних дыхательных путей. Как и другие водорастворимые газы, SО₂ легко впитывается эпителием верхних дыхательных путей. При этом поглощается от 50 до 95% вдыхаемого газа, часть которого попадает в пищеварительный тракт. Длительное воздействие SO₂ ведет к хроническим заболеваниям верхних дыхательных путей, бронхов и легких.

В последние годы наблюдается все возрастающее поступление в атмосферу сероводорода (H₂S). Н₂S - побочный продукт газового и коксового производства, нефтяной промышленности. Неблагоприятны экологические последствия выделения Н₂S из сточных вод и канализационных сетей. Этот токсичный газ при окислении в атмосфере может превращаться в оксиды серы и далее в серную кислоту. H₂S оказывает раздражающее действие на слизистые, вызывает нарушение функций различных обменов клетки (белковый, углеводный).

Сероуглерод СS₂ (ПДК - 0,001 мг/л) - высокотоксичный яд нейротропного действия. Он поступает в атмосферу при производстве синтетических волокон, пластмасс, специальных видов стекла, клея. Сероуглерод тяжелее воздуха, и он длительно может задерживаться в приземном воздушном слое. Уже концентрации, превышающие ПДК в 2-5 раз, при повторном воздействии вызывают не только функциональные сдвиги, но и поражения периферической и центральной нервной системы (ЦНС), эндокринной и пищеварительной систем.

Одно из основных мест среди химических загрязнителей принадлежит оксидам азота. Их поступление в атмосферу связано с работой автотранспорта, ТЭЦ, предприятий по производству азотных удобрений, азотной кислоты, анилиновых красителей, пластмасс. Образование оксидов азота при сжигании топлива является следствием химического взаимодействия главных составляющих воздуха - азота и кислорода (N₂ + О₂ = 2NO). Оксиды азота вызывают раздражение слизистых глаз, верхних дыхательных путей, а при длительном контакте - хронические воспалительные заболевания.

Всё возрастающую роль химического фактора внешней среды, связанного с атмосферными явлениями, играют кислотные дожди. Еще в середине 50-х годов исследователи ряда европейских стран обратили внимание на падение величины рН дождевой воды. К настоящему времени уже известно, что значения рН атмосферных осадков 4,0 - 3,0 свидетельствует о техногенном происхождении этого явления. За период со средины 50-х годов до 1990 г. среднее значение рН атмосферных осадков снизилось с 5,6 до 4,1 (имели место случаи, когда рН осадков составляла около 2). Кислая дождевая вода способна реагировать с металлами, мрамором, строительными конструкциями.