Углекислый газ

Углекислый газ (диоксид углерода, двуокись углерода, оксид углерода (IV), угольный ангидрид, углекислота, CO2). Диоксид углерода получается в результате множества окислительных реакций у живых организмов, и выделяется в атмосферу с дыханием. Сравнительно быстро образуется в результате активной реакции с составными частями атмосферы ядовитого угарного газа (окиси углерода, CO). Концентрация углекислого газа в атмосфере Земли составляет 0,038 %. Постоянный рост уровня углекислого газа в атмосфере наблюдается с начала индустриальной эпохи. Средняя концентрация углекислого газа в атмосфере планеты за последние 100 лет повысилась на 15%. В индустриальных странах к 2010 г. концентрация CO2 в атмосфере может достигнуть 0,06%.

Применение и получение. Используется в качестве источника энергии для двигателей в авиамоделировании, как инертная среда при сварке проволокой, разрыхлитель теста в пищевой промышленности. Углекислота в баллончиках применяется в пневматическом оружии и огнетушителях, для производства газированной воды и лимонада. Твёрдая углекислота используется как хладагент в ледниках и морозильных установках. В медицине применяется для изучения дыхательных смесей при искусственной вентиляции лёгких и в замкнутых системах жизнеобеспечения. Анализ концентрации CO₂ в атмосфере используется для экологических и научных исследований, изучения парникового эффекта.

Источники загрязнения: комбинаты черной металлургии, нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности; предприятия по производству алюминия, свинца, никеля и кобальта, азотной кислоты и аммиака и др. Получают CO₂ из печных газов, продуктов разложения природных карбонатов (известняк, доломит). В лабораторных условиях небольшие количества образуют взаимодействием карбонатов и гидрокарбонатов с кислотами. Углекислый газ попадает в воздух в результате сжигания ископаемого топлива (угля, нефти, газа). Входит в восстав выхлопных (отходящих) газов, являясь одной из причин превышения допустимых концентраций токсичных веществ и канцерогенов в атмосфере крупных городов, образования смогов, частой причиной отравления в замкнутых пространствах.

Влияние на здоровье. Большая концентрация в воздухе вызывает удушье, общее ослабление организма – иммунодефицит, нарушение регуляции сосудистого тонуса, респираторные заболевания. Длительный контакт со средой, отравленной выхлопными газами (в состав которых входит углекислый газ) приводит к дыхательной недостаточности, гаймориту, ларинготрахеиту, бронхиту, бронхопневмонии, раку лёгких, атеросклерозу сосудов головного мозга. Опосредованно через легочную патологию могут возникнуть и различные нарушения сердечно-сосудистой системы. В качестве консерванта (Е290) входит в список пищевых добавок, запрещенных к применению в пищевой промышленности других стран, но допустимых в РФ) является потенциально опасным для людей с хроническими заболеваниями.

Воздействие на окружающую среду. Усиленное поступление CO₂ главным образом в результате растущей потребности в энергии приводит к нарушению кругооборота углерода, поглощает испускаемые Землёй инфракрасные лучи и является одним из парниковых газов. Вследствие чего принимает участие в процессе глобального потепления. Приводит к снижению урожайности, деградации почв, общему загрязнению окружающей среды.

ПДК CO₂ для воздуха рабочих мест – 5000 мл/м³, что соответствует 9000 мг/м³

ОЗОН

Озон (аллотропная модификация кислорода, О₃) образуется в атмосфере под действием ультрафиолетового излучения и при одновременном присутствии оксидов азота и реакционноспособных углеводородов. Чрезвычайно важный естественный компонент стратосферы – озон – выступает как вторичное загрязняющее вещество (сильный фотохимический окислитель, участвующий в образовании фотохимического смога) в тропосфере (приземном слое воздуха). Озон токсичен. При больших концентрациях разлагается со взрывом. В чистом воздухе содержится до 0,01 мг/м³, в городах до 2 мг/м³ озона. Фоновые среднесуточные уровни озона обычно ниже 0,03 мг/м³, но часовые могут достигать 0,12 мг/м³ и более.

Применение и получение. Используют для очистки воды и воздуха от микроорганизмов (озонирование) для дезинфекции помещений, в озонотерапии и стерилизации изделий в медицине, при получении многих веществ в лабораторной и промышленной практике, для отбеливания бумаги, очистки масел. Озон образуется во многих процессах, сопровождающихся выделением атомарного кислорода, например при разложении перекисей, окислении фосфора и т. п. В промышленности его получают из воздуха или кислорода в озонаторах действием электрического разряда. Тропосферный озон является загрязнителем, который может угрожать здоровью людей и животных, а также повреждать растения.

Влияние на здоровье. Различные симптомы могут проявляться уже при концентрациях озона 0,1–0,3 мг/м³.(табл. 1.2.1.1.). Образует радикалы и нарушает окислительные процессы в организме, резко раздражающе действует на слизистые дыхательных путей, приводит к отеку легких. Восприимчивость к озону не зависит от возраста и наличия респираторных заболеваний. На дыхательные ферменты действует подобно ионизирующему излучению. Влияет на холестерин в крови человека с образованием нерастворимых форм, приводящим к атеросклерозу. Вызывает острое отравление: поражение органов дыхания, раздражение глаз, головную боль, снижение давления крови, упадок сердечной деятельности, при этом физическая нагрузка усиливает токсический эффект. Хроническое отравление выражается в раздражительности, слабости, расстройстве сна, болях в сердце, носовых кровотечениях. Токсичность увеличивается в присутствии NO_х в 20 раз.

Воздействие на окружающую среду. Концентрация озона 0,1 мг/м³ в течение 4 часов или 0,06 мг/м³ в течение 8 часов, по-видимому, является пороговой для чувствительных растений. Вызывает хроническое или острое повреждение тканей растений (некроз листьев, изменение роста, снижение продуктивности, снижение качества продукции растениеводства). Типичное проявление – коричневые, впоследствии обесцвечивающиеся пятна на внешней стороне листьев.

Таблица 1.1.

Ожидаемое влияние концентраций озона (О₃) на организм человека

Пороговый уровень(максимальная концентрация в течение часа)	Эффект
0,05 млн-1(0,1мг/м3)	Головная боль
0,15 млн-1(0,3мг/м3)	Раздражение глаза
0,27млн-1(0,53мг/м3)	кашель
0,29млн-1(0,58мг/м3)	Дискомфорт в области легких

Озон отнесён к первому, самому высокому классу опасности вредных веществ. Нормативы по озону: ПДК м.р. О₃ в атмосферном воздухе населённых мест – 0,16 мг/м³, ПДК с.с. О₃ в атмосферном воздухе населённых мест – 0,03 мг/м³, ПДКр.з. О₃ в воздухе рабочей зоны – 0,1 мг/м³. Лимитирующий показатель вредности – санитарно-токсикологический.