Характеристика веществ, загрязняющих атмосферный воздух - Исследование процессов формирования пылегазовых примесей в атмосферном воздухе придорожных территорий улиц города Оренбурга (на примере ул. Юных ленинцев)

Современная цивилизация осуществляет невиданное давление на природу. Загрязнение природной среды промышленными выбросами оказывает вредное действие на людей, животных, растения, почву, здания и сооружения, снижает прозрачность атмосферы, повышает влажность воздуха, увеличивает число дней с туманами, уменьшает видимость, вызывает коррозию металлических изделий. Под загрязнением окружающей среды следует понимать изменение свойств среды (химических, механических, физических, биологических и связанных с ними информационных), происходящие в результате естественных или искусственных процессов и приводящие к ухудшению функций среды по отношении к любому биологическому или технологическому объекту. Используя различные элементы окружающей среды в своей деятельности, человек изменяет ее качество. Часто эти изменения выражаются в неблагоприятной форме загрязнения. К числу крупнейших источников загрязнения атмосферного воздуха всегда относился автотранспорт. Основными загрязняющими веществами, выбрасываемыми автотранспортом, считаются сажа, зола, углекислый газ, угарный газ, оксиды азота, серы, аэрозоли, пыль, тяжелые металлы.[3]

Зола - несгораемый остаток, образующийся из минеральных примесей топлива при полном его сгорании. Содержание золы в каменных и бурых углях находится в пределах примерно от 1 до 45% и более, в горючих сланцах -- от 50 до 80%, в топливном торфе -- от 2 до 30%, в дровах -- от 0.5% до 2%, в растительном топливе др. видов -- от 3 до 5%, в мазуте -- чаще до 0,15%, но иногда выше. Верхний предел содержания минеральных примесей определяется технической возможностью и экономической целесообразностью использования данного ископаемого в качестве топлива.[1]

Сажа - аморфный углерод, продукт неполного сгорания или термического разложения углеводородов в неконтролируемых условиях. В больших количествах ее используют для приготовления черной краски в полиграфической и лакокрасочной промышленности. Во Франции во времена Карла II с использованием сажи изготовляли ваксу. Термин "сажа" иногда неточно применяют для наименования углеродного продукта Ї технического углерода, производимого в промышленных масштабах для наполнения резин и других пластических масс. Сажа входит в категорию частиц, опасных для легких, так как частицы менее пяти микрометров в диаметре не отфильтровываются в верхних дыхательных путях. Дым от дизельных двигателей, состоящий в основном из сажи, считается особенно опасным из-за того, что его частицы обладают канцерогенными свойствами.[1]

Диоксид углерода (углекислый газ) - бесцветный газ (в нормальных условиях), без запаха, со слегка кисловатым вкусом продукт окисления соединений, содержащих углерод. Углекислый газ -- это вещество, существующее обычно в газообразном состоянии. Он может стать твердым, если немного охладится. В воздухе всегда содержится небольшое количество углекислого газа, около 1 литра в 2560 литрах воздуха. Большая часть углекислого газа поступает в воздух, когда животные и растительные ткани, состоящие из углерода, разлагаются. Топливо, состоящее из углерода, такое, как древесина или каменный уголь, дают большое количество двуокиси углерода при сгорании. Человеческому организму требуется для существования небольшое количество углекислого газа. Он контролирует скорость биения сердца и некоторые другие функции организма. Но перенасыщение организма углекислым газом может причинить вред и даже стать причиной смерти. Человек получает кислород из воздуха, которым дышит. Кислород поступает в кровь. Там он соединяется с пищей и превращается в результате химических реакций в углекислый газ. Углекислый газ возвращается в легкие и выдыхается. Деревья, в свою очередь, испытывают жизненную необходимость в углекислом газе. Зеленые растения поглощают углекислый газ из воздуха через поры в листьях. Он соединяется с водой, а затем с помощью солнечного света углекислый газ и вода превращаются в крахмал и другую пищу для растения. Растение при этом выделяет кислород.[1]

Угарный газ - (монооксид углерода, СО), бесцветный, лишенный запаха ядовитый газ, который образуется при неполном сгорании ископаемых топлив; он присутствует, например, в составе угольного газа и выхлопных газов автомобилей. Ядовитое действие угарного газа заключается в том, что он связывает гемоглобин в эритроцитах (красных кровяных тельцах) и тем самым препятствует переносу кислорода по телу. Это случается, если вдыхаемый воздух содержит всего лишь 0,1% угарного газа по объему. В металлургии монооксид углерода используют как восстановитель. Свойства: плотность 0,968 (воздух=1), температура плавления -205 °С, температура кипения -191,5 °С. Окись углерода (СО), или угарный газ, является продуктом неполного сгорания любого топлива, содержащего углерод, -- бензина, солярки, мазута, природного газа, угля, дров. При полном сгорании любых органических материалов образуются двуокись углерода и вода. Если кислорода в процессе горения не хватает, окисление органических веществ происходит не полностью и образуется недоокисленный моноксид углерода -- СО.[1]

Оксиды азота. Из 6 известных соединений азота и кислорода, в качестве загрязнителей атмосферы значение имеют оксид и диоксид азота, которые образуются при сгорании топлива в промышленности и на транспорте. Соединяясь с парами воды, они образуют азотистую и азотную кислоты. Последние составляют 1/3 кислотных компонентов в соответствующих дождях. При взаимодействии с углеводородами выхлопных газов оксиды азота образуют фотохимический туман - смог. При высоких концентрациях оксидов азота в атмосфере возможно отравление человека, сопровождающееся отеком легких, изъязвлением слизистых оболочек, головными болями, бессонницей. В РБ в 1997-1999 гг. выбросы оксида азота составляли соответственно 115,9; 119,1; 96 тыс.[1]

Бензапирен-- химическое соединение, представитель семейства полициклических углеводородов, вещество первого класса опасности. Образуется при сгорании углеводородного жидкого, твердого и газообразного топлива (в меньшей степени при сгорании газообразного). В окружающей среде накапливается преимущественно в почве, меньше в воде. Из почвы поступает в ткани растений и продолжает свое движение дальше в трофической цепи, при этом на каждой ее ступени содержание БП в природных объектах возрастает на порядок. Контроль содержания бензпирена в природных продуктах производится методом жидкостной хроматографии. Бензапирен является наиболее типичным химическим канцерогеном окружающей среды, он опасен для человека даже при малой концентрации, поскольку обладает свойством биоаккумуляции. Будучи химически сравнительно устойчивым, бензапирен может долго мигрировать из одних объектов в другие. В результате многие объекты и процессы окружающей среды, сами не обладающие способностью синтезировать бензапирен, становятся его вторичными источниками. Бензапирен оказывает также мутагенное действие. Международная группа экспертов отнесла бензапирен к числу агентов, для которых имеются ограниченные доказательства их канцерогенного действия на людей и достоверные доказательства их канцерогенного действия на животных. В экспериментальных исследованиях бензапирен был испытан на девяти видах животных, включая обезьян. В организм бензапирен может поступать через кожу, органы дыхания, пищеварительный тракт и трансплацентарным путем. При всех этих способах воздействия удавалось вызвать злокачественные опухоли у животных.

Пыль -- мелкие твердые частицы органического или минерального происхождения. К пыли относят частицы среднего диаметра от долей микрона и до максимального -- 0,1 мм. Более крупные частицы переводят материал в разряд песка, который имеет размеры от 0,1 до 5 мм. Под действием влаги пыль обычно превращается в грязь. В больших промышленных городах воздух в наибольшей степени загрязняется наземной пылью. Только во время дождя воздух городов на непродолжительное время в некоторой степени освобождается от пыли и становится более чистым. Меньшее содержание пылевых частиц отмечается в воздухе сельских местностей и еще меньшее в воздухе приморских побережий и над поверхностью моря. Значительная запыленность воздуха больших промышленных городов отрицательно сказывается на интенсивности солнечной инсоляции, препятствует озеленению города хвойными зелеными насаждениями. Высокая запыленность воздуха больших городов способствует обострению и прогрессированию хронических заболеваний бронхов и легких, в том числе и туберкулеза. В связи с этим одной из важнейших проблем является охрана атмосферного воздуха от различных видов его загрязнения, особенно промышленными выбросами. При запыленности воздуха дыхание человека становится поверхностным, а поверхностное дыхание отражается на здоровье и работоспособности. Большое количество пыли во вдыхаемом воздухе у некоторых людей вызывает насморк, а у людей, страдающих бронхиальной астмой, -- приступы удушья.[3]

Аэрозомль -- дисперсная система, состоящая из мелких твердых или жидких частиц, взвешенных в газовой среде (обычно в воздухе). Аэрозоли, дисперсная фаза которых состоит из капелек жидкости, называются туманами, а в случае твердой дисперсной фазы -- дымами; пыль относят к грубодисперсным аэрозолям. Размеры частиц в аэрозолях изменяются от нескольких миллиметров до 10?7 мм. По способу образования различают конденсационные и диспергационные аэрозоли. Первые возникают в результате присоединения друг к другу молекул вещества в пересыщенном паре (так называемая гомогенная нуклеация) или конденсации пара на присутствующих в нем ионах или мельчайших частицах другого вещества - ядрах конденсации (гетерогенная нуклеация). Конденсационные аэрозоли с жидкой дисперсной фазой называют туманами, с твердой - дымами. К конденсационным относятся и аэрозоли, образующиеся при горении, химических и фотохимических реакциях в газовой фазе, например при получении оксидов Si и Ti термическим гидролизом их хлоридов в пламени. Важнейший из таких аэрозолей - смог, возникающий в атмосфере в результате фотохимических реакций между газообразными примесями под действием интенсивного солнечного освещения. Особенность конденсации продуктов химических реакций - возможность каталитического действия конденсированных частиц на превращение исходных веществ. Конденсационные аэрозоли могут образоваться также вследствие испарения тел, в том числе в результате воздействия плазмы и лазерного излучения, с последующей конденсацией паров. Диспергационные аэрозоли с твердыми частицами (пыли) образуются в атмосфере в природных условиях, а также при измельчении твердых тел в шахтах, пересыпании порошков (муки, мела) и т. п. Аэрозоли с жидкой дисперсной фазой (иногда их называют спреями) возникают при распаде струй или пленок жидкости, например при распылении жидкого топлива в двигателях внутреннего сгорания. Важные практические случаи образования жидких аэрозолей - распыление жидкости под воздействием расположенного в ней источника акустических колебаний, разрушение струй при воздействии поля электрического потенциала. Часто возникают смешанные аэрозоли, состоящие из частиц различного происхождения. Так, при взрывном разрушении твердых тел происходит, как правило, диспергирование вещества и его испарение с последующей конденсацией паров и образованием аэрозолей. [3]

Диоксины - большая группа полихлорированных гетероциклических соединений, которые относятся к самым ядовитым веществам из известных на сегодняшний день, и рассматриваются как супертоксиканты. К этой же группе принадлежат еще два класса органических соединений - полихлорированные дибензофураны и бифенилы (токсичность последних заметно ниже). Диоксины растворяются в органических веществах, обладают токсичным действием при очень низкой концентрации и химически очень устойчивы. Период их полураспада в почве составляет 10-20 лет. Загрязнение диоксинами отмечено в РБ, основным их источником являются гербициды группы 2,4-Д, которые выпускаются предприятием "Химпром". Среда загрязняется также и в процессе производства препарата, поскольку на территории предприятия накапливается большое количество шлама, содержащего диоксины. Для выявления степени загрязненности ими в Башкортостане была разработана и реализована специальная республиканская программа "Диоксин". Основной вывод, который сделали ученые: уровень загрязнения диоксинами территории РБ не превышает среднеевропейский и не представляет непосредственной опасности для здоровья жителей республики. Основной источник попадания диоксинов в организм человека - продукты питания, в которые они поступают по трофическим цепям.

Тяжелые металлы -- группа химических элементов со свойствами металлов (в том числе и полуметаллы) и значительным атомным весом либо плотностью. Известно около сорока различных определений термина тяжелые металлы, и невозможно указать на одно из них, как наиболее принятое. Соответственно, список тяжелых металлов согласно разным определениям будет включать разные элементы. Используемым критерием может быть атомный вес свыше 50, и тогда в список попадают все металлы, начиная с ванадия, независимо от плотности. Другим часто используемым критерием является плотность, примерно равная или большая плотности железа (8 г/см3), тогда в список попадают такие элементы как свинец, ртуть, медь, кадмий, кобальт, а, например, более легкое олово выпадает из списка. Существуют классификации, основанные и на других значениях пороговой плотности или атомного веса. Некоторые классификации делают исключения для благородных и редких металлов, не относя их к тяжелым, некоторые исключают не цветные металлы (железо, марганец). Среди разнообразных загрязняющих веществ тяжелые металлы (в том числе ртуть, свинец, кадмий, цинк, мышьяк) и их соединения выделяются распространенностью, высокой токсичностью, многие из них -- также способностью к накоплению в живых организмах. Они широко применяются в различных промышленных производствах, поэтому, несмотря на очистительные мероприятия, содержание соединения тяжелых металлов в промышленных сточных водах довольно высокое. Они также поступают в окружающую среду с бытовыми стоками, с дымом и пылью промышленных предприятий. Многие металлы образуют стойкие органические соединения, хорошая растворимость этих комплексов способствует миграции тяжелых металлов в природных водах. К тяжелым металлам относят более 40 химических элементов, но при учете токсичности, стойкости, способности накапливаться во внешней среде и масштабов распространения токсичных соединений, контроля требуют значительно меньшее число элементов. Свинец -- рассеянный элемент, содержащийся во всех компонентах окружающей среды: в горных породах, почвах, природных водах, атмосфере, живых организмах. Помимо того, свинец поступает в окружающую среду в результате хозяйственной деятельности человека, в том числе до 2000 года с выхлопными газами поступал используемый в топливе тетраэтилсвинец. Через атмосферу океан получал 20-30 тысяч тонн свинца в год с континентальной пылью. В организм человека свинец попадает как с пищей и водой, так и из воздуха. Свинец может выводиться из организма, однако малая скорость выведения может приводить к накоплению в костях, печени и почках. Кадмий - является относительно редким и рассеянным элементом, в природе концентрируется в минералах цинка. Поступает в природные воды в результате смыва почв, выветривания полиметаллических и медных руд, и со сточными водами рудообогатительных, металлургических и химических производств. Кадмий в норме присутствует в организме человека в микроскопических количествах. При накоплении организмом соединений кадмия поражается нервная система, нарушается фосфорно-кальциевый обмен. Хроническое отравление приводит к анемии и разрушению костей.[1]

Экологический нагрузка загрязнение придорожный

Таблица 1.2 Классификация по природе и происхождению основных, загрязняющих атмосферу веществ

Природа загрязнения	Источник загрязнения
Углекислый газ	Вулканическая деятельность Дыхание живых организмов
Окись углерода	Сжигание ископаемого топлива Вулканическая деятельность Двигатель внутреннего сгорания
Углероды, органические соединения	Химическая промышленность Сжигания отходов Двигатель внутреннего сгорания Разнообразное топливо
Сернистый газ и другие природные серы	Вулканическая деятельность Морские Бреды Бактерии сжигания топлива Двигатель внутреннего сгорания
Радиоактивные вещества	Химическая промышленность Атомные электростанции Ядерные вещества
Твердые частицы.	Вулканическая деятельность Метеориты Ветровая эрозия - водяная пыль
Тяжелые металлы	Промышленность Двигатель внутреннего сгорания

Похожие статьи