6. ГН 2.2.5.686-98 Предельно допустимые концентрации (ПДК)

Что самое важное для жизни человека и вообще всего живого? Это конечно же воздух, без
него на Земле не существовало бы жизни и конечно же он должен быть чистым, но
действительно ли это так?
В воздухе, которым мы дышим, находится огромное количество вредных веществ:
частицы сажи, асбеста, свинца, пыли, капли углеводородов серной и азотной кислоты,
оксиды азота, оксиды сери и т.д. Все эти загрязняющие вешества, находящиеся в воздухе,
оказывают токсичное влияние на организм человека: затруднение дыхания, развитие
сердечно-сосудистых заболеваний и.т.д. В результате воздействия некоторых веществ в
воздухе различные строительные материалы подвергаются коррозии, а именно известняк
и металлы. Так же может изменится облик местности, так как растения очень
чувствительны к загрязнению воздуха.
Нормальный состав воздуха в % объемных:
N2
78,08
O2
20,94
Ar
0,93
CO2
< 0,00005
Ne, He, CH4, Kr и H2
0,01
Рекус И.Г. Основы экологии и рационального природопользования
Загрязняющие вещества, поступающие в атмосферный воздух при строительстве и
эксплуатации объектов добычи и транспорта углеводородного сырья в концентрациях,
превышающих предельно допустимые концентрации (ПДК), оказывают негативное
воздействие и на компоненты природной среды и на человека.
Направленность биологического действия вещества характеризует лимитирующий
показатель вредности: рефлекторный (рефл.) и резорбтивный (рез.). Под рефлекторным
действием понимается реакция со стороны рецепторов верхних дыхательных путей
(ощущение запаха, раздражение слизистых оболочек, задержка дыхания и т.п),
возникающая при кратковременном воздействии вредных веществ, под резорбтивным –
возможность развития общетоксических, мутагенных, канцерогенных и других эффектов,
возникновение которых зависит не только от концентрации вещества в воздухе, но и
длительности ее вдыхания.
К основным загрязнителям атмосферы, которых по данным ЮНЕП ежегодно выделяется
до 25 млрд. тонн, относят:
а) оксиды серы (SO2 и SO3);
б) оксиды азота (NxOy);
в) оксиды углерода (CO и CO2);
г) углеводороды (CxHy);
д) пыль.
Ежегодно в атмосферу Земли выбрасывается ~ 200 млн. тонн оксида серы (IV) и пыли, ~
60 млн. тонн оксидов азота, ~ 80 млн. тонн оксидов углерода и ~ 80 млн. тонн различных
углеводородов.
В таблице так же представлены основные вещества загрязняющие воздух
Природа загрязнения
Углекислый газ
Источник загрязнения
Газы
ПДК - 9000мг/м
3
Вулканическая деятельность
Дыхание живых организмов
Сжигание ископаемого топлива
Оксид углерода
ПДК –20 мг/м3
Углеводороды
Вулканическая деятельность
Работа двигателей внутреннего сгорания
Растения, бактерии
ПДК - 300мг/м
3
Органические соединения
ПДК - 300мг/м3
Работа двигателей внутреннего сгорания
Химическая промышленность
Сжигание отходов
Сжигание топлива
Сернистый
газ
и другие Вулканическая деятельность
производные серы
ПДК -0,5мг/м3
Морские бризы
Бактерии
Сжигание ископаемого топлива
Производные азота
ПДК - 2мг/м
Бактерии
3
Радиоактивные вещества
ПДК - мг/м
Горение
Атомные электростанции
3
Ядерные взрывы
Частицы
Вулканическая деятельность, космическая пыль
Тяжелые металлы
Ветровая эрозия, водяная пыль
ПДК - мг/м
3
Минеральные соединения
ПДК - мг/м
Промышленное производство
3
Работа двигателей внутреннего сгорания
Органические
вещества Лесные пожары
естественные и синтетические
Химическая промышленность
ПДК - мг/м3
Сжигание топлива
Сжигание отходов
Сельское хозяйство (пестициды)
http://www.ecospace.ru Независимая экологическая экспертиза «Экология жизненого
пространства»
Оксиды серы (ПДК - 0,5 мг/м³)
Оксиды серы выделяются в основном в результате сжигания ископаемого топлива (уголь,
мазут и содержащие нефтепродукты), а так же при раюботе тепловых электростанций
(ТЭС), например, ТЭС мощностью 1 млн. кВт при работе на каменом угле выбрасывает 11
тыс. Тонн SO2 в год, при работе на газе – 20% от этого количества. К тому же
предприятия работающие на производстве целлюлозы, тоннами выбрасывают оксиды
серы.
В настоящее время многие страны успешно решают проблему загрязнения атмосферы
оксидами серы. Некоторые отказываются от горючего содержащее серу (Швеция),
некоторые принимают строгие меры по снижению содержание оксидов серы (Лондон).
Основным решением стало строительство заводов производящих серную кислоту по
схеме SO2-SO3-H2SO4.
Оксиды азота (NxOy)(ПДК - 2 мг/м³)
В природе оксиды азота образуются при лесных пожарах, однако высокие концентрации
этих загрязнителей в городах и в окрестностях промышленных предприятий связаны с
антропогенной деятельностью. Оксиды азота в значительном количестве выделяются при
работе ТЭС, двигателей внутреннего сгорания и в процессе травления металлов азотной
кислотой. Производства взрывчатых веществ и азотной кислоты также являются
источниками выбросов оксидов азота в атмосферу.
В «букет» вредности в атмосфере входят:
1) оксид азота (I) - веселящий газ (N2O), обладает наркотическими свойствами и
используется при хирургических операциях;
2) оксид азота(II) - (NO), действует на нервную систему человека, вызывает паралич и
судороги, связывает гемоглобин крови и вызывает кислородное голодание;
3) оксиды азота (IV) - (N2O4
2NO2), вызывают поражение дыхательных путей и отек
легких. При взаимодействии с водой и кислородом образуют азотную кислоту:
(5.1).
Оксиды азота участвуют в образовании кислотных дождей. Азотная кислота,
образующаяся из оксидов азота, составляет около 35% от всех кислот, содержащихся в
дождевой воде.
Оксиды азота принимают участие в образовании фотохимического смога, что приводит к
вторичному загрязнению атмосферы городов. К фотохимическим процессам, характерным
для южных солнечных городов, относятся процессы образования пероксиацетилнитратов
(ПАН), которые при концентрациях 0,1-0,5 мг/м3 могут вызывать раздражение слизистой
оболочки глаз и гибель растений. Наличие ПАН в атмосфере характерно для так
называемого «летнего» или лос-анджелесского смога. Уровень фотохимического
загрязнения воздуха тесно связан с режимом движения автотранспорта. Так, в период
высокой интенсивности движения утром и вечером отмечается максимум выбросов в
атмосферу оксидов азота и углеводородов, химическое взаимодействие которых
обуславливает фотохимическое загрязнение воздуха.
Высокие уровни оксидов азота приводят к учащению случаев катара верхних
дыхательных путей, бронхита и воспаления легких у населения. Люди с хроническими
заболеваниями дыхательных путей (например, астма или эмфизема легких), а также лица,
страдающие сердечно-сосудистыми заболеваниями, могут быть более чувствительными к
прямым воздействиям оксидов азота. У лиц, страдающих хроническими сердечнососудистыми заболеваниями и заболеваниями дыхательных путей, в присутствии оксидов
азота легче развиваются осложнения при кратковременных респираторных инфекциях.
Оксид углерода (II)(CO)(ПДК - 20 мг/м³)
В городском воздухе угарный газ (СО) содержится в большей концентрации, чем любой
другой загрязнитель. Но так как этот газ не имеет ни цвета, ни запаха, ни вкуса, наши
органы чувств не в состоянии его обнаружить. Оксид углерода (II) при вдыхании вместе с
воздухом поступает в кровь, где взаимодействует с гемоглобином крови. Гемоглобин
представляет собой сложный белковый комплекс, переносящий кислород из легких к
клеткам организма, а углекислый газ - из клеток организма обратно в легкие. Угарный газ
соединяется с молекулами гемоглобина во много раз прочнее, чем кислород. Чем больше
угарного газа содержится в воздухе, тем больше гемоглобина связывается с ним и тем
меньше кислорода достигает клеток. По этой причине оксид углерода (II) при
повышенных концентрациях представляет собой смертельно опасный яд.
Самым крупным источником СО в атмосфере городов (свыше 90%) является
автотранспорт, поскольку в двигателях внутреннего сгорания происходит неполное
сгорание углерода. При полном сгорании углерода, как известно, образуется углекислый
газ (CO2). В 60-х годах типичный атомобильный двигатель выбрасывал с выхлопными
газами в среднем 73 г СО на каждые 1,5 км пробега. По данным США к 1981 году
выбросы СО новыми автомобилями снизились до 3,4 г на 1,5 км. Для достижения
установленных норм выхлопные газы смешиваются с воздухом в присутствии
катализатора.
Оставшийся
преобразователе,
оксид
содержащим
углерода
платину
и
(II)
окисляется
палладий
в
(Pt/Pd),
каталитическом
обладающими
каталитическими свойствами. Именно такая схема в настоящее время выбрана
повсеместно для уменьшения выбросов СО в атмосферу. Например, в Москве по решению
мэрии не разрешается оформлять покупку автомобилей иностранных марок до 1985 г.
выпуска, т.е. без соответствующих установленных катализаторов. Принимаемые меры
приводят к снижению уровня загрязнения оксидом углерода (II) двигателями внутреннего
сгорания. В США общий выброс СО автотранспортом снизился с 64,3 млн. тонн в 1976
году до 47,7 млн. тонн в 1983 году, т.е. на 25%. Причинами столь малого снижения
являются рост числа автомобилей на дорогах и ухудшение со временем каталитических
свойств преобразователей. Следовательно, необходимо регулярно контролировать газовые
выбросы двигателей внутреннего сгорания на содержание в них СО.
Другой источник угарного газа - табачный дым, с которым сталкиваются не только
курильщики, но и их ближайшее окружение. Доказано, что курильщик поглощает вдвое
больше СО, чем человек, живущий в сильно загрязненной среде.
Оксид углерода (IV)(CO2)(ПДК - 20 мг/м³)
Углекислый газ (CO2) является нормальной составляющей атмосферы, без которой жизнь
на Земле в том виде, в котором она существует в настоящее время, не была бы возможна.
В присутствии CO2 под действием света в клетках зеленых растений протекает процесс
фотосинтеза
,
где 2820 кДж - количество солнечной энергии, использованной в процессе фотосинтеза.
Однако постоянное накопление CO2 в атмосфере Земли сопряжено с негативными
последствиями. Влияние углекислого газа связано с его способностью поглощать
инфракрасное (ИК) излучение в диапазоне длин волн 700 <λ< 1400 нм. Земля, как
известно, получает практически всю свою энергию от Солнца в интервале видимого
участка спектра (400 <λ< 700 нм), а отражает в виде длинноволнового ИК излучения.
Таким образом, CO2 задерживает тепловое излучение Земли, действуя как парниковая
пленка.
С 1850 года по настоящее время содержание CO2 в атмосфере Земли возросло с 0,027% до
0,033%. Это является следствием техногенной деятельности человека. Подсчитано, что
человечество в XX веке сожгло ископаемых видов топлива столько же, сколько за весь
период своего существования до XX века. Возрастание среднегодовой температуры,
связанное с накоплением CO2, может привести к таянию ледников и, как результат, к
поднятию уровня мирового океана. К счастью накопление углекислого газа в атмосфере
идет в 2-3 раза медленнее, чем это подсчитано теоретически.
Механизмом вывода CO2 из атмосферы Земли является поглощение его в процессе
фотосинтеза зеленых растений, а также связывание его в океанских водах в
нерастворимые карбонаты по реакции:
.
Пыль(ПДК - 40 мг/м³)
Основной вклад в запыление атмосферы Земли вносит сама природа. Это пыльные бури,
эрозия почв, выбросы вулканов, морские брызги. Однако около 15-20% от общего
количества пыли и аэрозолей в атмосфере имеют антропогенное происхождение.
Основной
вклад
вносит
производство
стройматериалов,
дробление
пород
в
горнодобывающей промышленности, производство цемента, строительство. Например, во
Франции выбрасывается в атмосферу примерно 3% от общего количества производимого
цемента (~ 100 тонн в год). Оседающая в промышленных городах пыль содержит ~ 20%
оксида железа (III) (Fe2O3), ~ 15% оксида кремния (SiO2) и ~ 5% сажи (С). Промышленная
пыль часто включает оксиды различных металлов и неметаллов, многие из которых
токсичны. Это оксиды марганца, свинца, молибдена, ванадия, сурьмы, мышьяка, теллура.
Пыль и аэрозоли не только затрудняют дыхание, но и приводят к климатическим
изменениям, поскольку отражают солнечное излучение и затрудняют отвод тепла от
Земли.
Литература
1. Рекус И.Г. Основы экологии и рационального природопользования
2. http://www.ecospace.ru/ecology/science/atm/
Независимая экологическая экспертиза «Экология жизненого пространства»
3. http://www.oblasti-ekologii.ru/ecology/
Основные загрязняющие вещества атмосферы
4. http://ecobonus-spb.ru/info/ekologicheskie-stati/
Экологическая статья. Вещетва загрязняющие природу
5. Справочник инженера по эксплуатации нефтегазопроводов и продуктопроводов
6. ГН 2.2.5.686-98 Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в
воздухе рабочей зоны. Гигиенические нормативы