Современное состояние биосферы и экологическая политика - Ю. Колесник

К вредным выбросам, загрязняющим атмосферу, относятся атмосферная пыль, газы и пары, которые прямо или косвенно отражаются на условиях жизни человека. Находящиеся в воздухе пыль и аэрозоли, как правило, не вступают в какие-либо особые химические реакции, но в сочетании с другими факторами могут нанести существенный ущерб здоровью человека.

Пыль и аэрозоли

Под атмосферной пылью понимают взвешенные в воздухе твердые частицы с диаметром более 1 мкм. Эти частицы трудно классифицировать химически, т. к. они могут представлять собой как частицы кварца, так и органические материалы самого различного происхождения. Атмосферная пыль в основном имеет минеральное происхождение, но состав может меняться с изменением источников ее образования: здесь могут преобладать соединения щелочных и щелочноземельных металлов, тяжелые металлы, углеводороды и, наконец, споры растений.

Аэрозоли представляют собой коллоидные системы, в которых дисперсионной средой служит, как правило, воздух. Диаметр частиц лежит в пределах 0,1–0,001 мкм. В отличие от пыли аэрозоли содержат не только твердые, но и жидкие частицы. Жидкие капельки могут содержать и растворенные в них вещества.

Атмосферная пыль и дымы антропогенного происхождения образуются в результате промышленных выбросов; сажа и дымы – при сжигании топлива в промышленных, бытовых и транспортных котельных установках; ряд химических продуктов – при взаимодействии газов. Таким образом, выделение пыли антропогенного происхождения максимально в отопительный зимний период.

Пыль и аэрозоли могут нанести значительный ущерб человеческому организму, разрушая здоровье людей как прямым, так и косвенным образом.

Атмосферная пыль и аэрозоли ослабляют солнечное излучение в результате рассеяния, отражения и поглощения лучей. При этом сокращается доля ультрафиолетового излучения, необходимого для поддержания физиологической активности. Ультрафиолетовые лучи, наряду с поддержанием нормальной температуры человеческого тела, необходимы для образования кальциферолов (витамина D2 и D3). Суточная потребность в витамине D составляет для взрослых 100 МЕ (2,5 мкг). Она повышается при малой солнечной инсоляции (зимой), а также при работе под землей (шахтеры). Это связано со снижением превращения в витамин D3 провитамина 7-дегидрохолестерина, содержащегося в коже, которое происходит под влиянием ультрафиолетовых лучей (Павлоцкая и др., 1989, с. 128–129). При длительном дефиците кальциферола у взрослых развивается остеопороз – разрежение костей. Кости становятся хрупкими из-за вымывания из них солей. Ранними признаками D-витаминной недостаточности является раздражительность, плохой сон, потливость, потеря аппетита.

Уменьшение доли УФ-излучения, прежде всего в городах, приводит к ослаблению стерилизующего действия ультрафиолетовых лучей на микроорганизмы и, соответственно, к повышению возможности возникновения инфекционных заболеваний. Характерно, что, вследствие почти полного отсутствия пыли и бедности паров в воздухе, атмосфера тундры богата ультрафиолетовыми лучами, что является одной из причин почти полного отсутствия болезнетворных микробов (Кузякин, 1962, с. 98–99).

Особенно опасна способность мелкой пыли служить абсорбентом для ядовитых веществ. Иначе говоря, тонкая пыль может связывать на поверхности своих частиц токсичные вещества, имеющиеся в среде, например SO2 или канцерогенные углеводороды, и проносить их в организм. Наиболее опасные компоненты пыли: мышьяк, кадмий, свинец, селен, ртуть, ванадий, асбест.

Таким образом, пыль оказывает существенное влияние на человека, причем это проявляется в различных формах, и многие отдельные компоненты пыли и аэрозолей могут вызвать ряд специфических заболеваний. Особое место в этом явлении занимают пыльные бури. Данное явление является особо опасным для сельского хозяйства. Оно возникает за счет влияния природных и антропогенных факторов.

Причиной возникновения пыльных бурь является сильный ветер (более 10 м/с), иссушенность и распыленность верхнего слоя почвы, отсутствие или слабое развитие растительного покрова на полях, наличие больших открытых пространств. Именно эти важные элементы природной среды в настоящее время как раз и стали объектом разрушительной деятельности человека.

Оксид углерода

Оксиды углерода и газообразные углеводороды поступают в атмосферу вследствие работы промышленных предприятий и объектов коммунального хозяйства, а также за счет эмиссии этих соединений целинными и пахотными почвами (Лозановская и др., 1988, с. 74–78).

Окись углерода, или угарный газ, – главная составная часть выхлопных газов автомашин. Однако он образуется и при сжигании угля. Угарный газ бесцветный, не имеющий запаха, неощутимый, возникает при неполном сгорании органических соединений. Это одно из наиболее токсичных веществ, загрязняющих атмосферу. Он может активно взаимодействовать с гемоглобином крови и уже при очень низкой концентрации снижает ее способность переносить кислород. Это приводит к кислородному голоданию тканей. Содержание CO в воздухе около 0,001 % вызывает головную боль, головокружение, снижение умственной деятельности и расстройство ряда физиологических функций организма. Чем больше СО содержится в воздухе, тем больше гемоглобина связывается с ним, и при повышенных концентрациях этот газ становится для человека смертельно опасным.

Диоксид углерода (или углекислый газ) – бесцветный газ со слабокислым запахом и вкусом. В атмосферном воздухе его содержится 0,03 %. Но за последние сто лет содержание углекислого газа в воздухе стало возрастать (до 14 %). Причиной этому служит неконтролируемая (хищная) вырубка лесов, а также увеличивающиеся с каждым годом выбросы СО2 за счет сжигания органического топлива. Согласно оценкам (Лозановская и др., 1998, с. 76), в атмосферу добавляется более (30–40) 109 т СО2.

Продолжающийся рост содержания углекислого газа в воздухе может привести к угнетению дыхания живых организмов, а в глобальных масштабах – к потеплению климата, т. е. к парниковому эффекту.

Углеводороды – органические соединения, состоящие из углерода и водорода. Многие из них имеют огромное значение для техники – используются в качестве топлива (например, природный газ, пропан, бензин и др.). Примерно 95 % выбросов углеводорода приходится на северное полушарие (Лозановская и др., 1998, с. 76). Особое место занимают непредельные углеводороды этиленового ряда, в частности, гексан и пентен. Углеводороды образуются при сгорании карбюраторного горючего (при работе как бензинового двигателя, так и дизельного мотора) и в небольшом количестве при сжигании угля. Из-за неполного сгорания топлива в двигателе автомашины часть углеводородов превращается в сажу, содержащую смолистые вещества. Выхлопные газы автомобилей содержат также полициклические углеводороды, в частности, бензапирен. На поверхности мельчайших дымовых частиц он попадает в легкие и откладывается там. Как и другие углеводороды, он канцерогенен. Длительное вдыхание даже низких концентраций этого вещества может привести к раку, чаще всего – легких.

Соединения углерода играют важную роль в круговороте веществ в природе, но, несмотря на это, их высокие концентрации оказывают отрицательное действие на живые организмы, в частности на человека.

Диоксид серы

Сера – биогенный элемент, необходимый для живых организмов. Но в настоящее время значительным источником серы стали техногенные выбросы промышленных предприятий.

Диоксид серы (SO2) составляет более 95 % всех техногенных выбросов серосодержащих веществ в атмосферу (Лозановская и др., 1998, с. 50). Диоксид серы антропогенного происхождения образуется при сжигании угля и нефти, при различных химических технологических процессах. Большая часть выбросов SO2 связана с энергетикой и промышленностью.

Двуокись серы – бесцветный, остро пахнущий газ, раздражающий дыхательные пути человека и способствующий внедрению туда инфекций. Соединяясь с влагой атмосферы, двуокись серы образует агрессивные кислоты (H2SO3), вредящие здоровью человека. В тяжелых случаях может возникнуть отек легких. При длительном воздействии SO2 пропадает чувствительность к запахам и вкусам.

Опасность для человека двуокиси серы заключается в том, что если она присутствует в воздухе вместе с тонкой пылью, то пылинки вместе с SO2 могут проникнуть в дыхательные пути. Комбинация двуокиси серы с пылью при очень высоких концентрациях вызывает смерть от удушья.

Итак, диоксид серы может оказать прямое токсическое действие на живые организмы. Его реакционная способность значительно выше, чем у углекислого газа. Выбросы SO2 в биосферу оказывают существенное влияние на здоровье человека.