6.2.4. Диоксид серы (SO2)

В отличие от CO2, оказывающего влияние только на распределение энергии в атмосфере (благодаря поглощению ИК-лучей), диоксид серы может оказать и прямое токсическое действие на живые организмы. Кроме того, реакционная способность SO2 значительно выше, чем у СО2.

К природным источникам SO2 в первую очередь относятся вулканы, лесные пожары, морская пена и микробиологические превращения серусодержащих соединений. Выделяющийся в атмосферу SO2 может связываться известью, в результате чего в воздухе поддерживается его постоянная концентрация около 1 млн-1.

Диоксид серы антропогенного происхождения образуется при сгорании угля и нефти, в металлургических производствах, при переработке содержащих серу руд, при различных химических технологических процессах. Большая часть антропогенных выбросов SO2 (около 87%) связано с энергетикой и промышленностью.

Время пребывания SO2 в атмосфере в среднем исчисляется двумя неделями. Этот промежуток времени слишком мал, чтобы газ мог распространиться в глобальном масштабе. Поэтому в соседних географических районах, где осуществляются как большие, так и умеренные выбросы диоксида серы, в атмосфере может наблюдаться большое различие концентраций SO2. Таким образом, проблема SO2 возникает в первую очередь в высокоразвитых промышленных странах и у их ближайших соседей

Во время переноса диоксид серы SO2 и другие кислотные выбросы лишь в очень малой степени теряют свою активность. Нейтрализация происходит только том случае, если в воздухе, одновременно с SO2 находится пыль, содержащая гидроксиды щелочных и щелочноземельных элементов. Атмосфера очищается главным образом при вымывании кислых газов водой или снегом, а также при их «сухом» осаждении, т. е. в виде самого газа или адсорбированного на мельчайших частицах пыли. Кроме того, SO2 растворяется в мельчайших капельках тумана, которые после осаждения также относят к сухой части загрязнений. Остальная часть вымывается из атмосферы вместе с дождями и снегом.

Сухая часть загрязнений обычно выпадает либо в непосредственной близости от источника выброса, либо на незначительном удалении от него. При длительном переносе воздухом в основном выпадает связанная водой часть выбросов.

Влажную («мокрую») часть выбросов часто называют кислотными дождями. Этот термин следует применять, с известной осторожностью: он относится только к дождям неприродного происхождения и отвечает определенным критериям (кислотный дождь имеет рН 5,6 и содержит повышенное количество сульфитов, сульфатов, нитритов, нитратов, хлоридов и фторидов или, по крайней мере, один из этих компонентов). Зная содержание вышеперечисленных анионов в осадочных породах, можно определить и рН осадков, выпадавших на землю во времена, когда еще не было промышленного развития.

У людей SO2 раздражает слизистую оболочку, вызывая сильный кашель. У взрослых и здоровых людей эти симптомы появляются только при концентрациях, соответствующих МЭК 5 млн-1 (13 мг/м3). В течение короткого времени воздействия можно выдержать и десятикратную концентрацию. Значительно сложнее обстоит дело с людьми, обладающими повышенной чувствительностью к SO2. К этой группе относится около 10% людей. У них уже кратковременное воздействие SO2 при концентрации 1,3 мг/м3 вызывает спазмы дыхательных путей, и требуется немедленное медицинское вмешательство. Таким же образом реагируют на загрязнение атмосферы SO2 и больные астмой. Считают, что физиологическое действие SO2 в первую очередь связано с образованием H2SO3 на влажной слизистой бронхов. Аналогично действуют и аэрозоли серной кислоты. В тяжелых случаях может возникнуть отек легких. При длительном воздействия SO2 пропадает чувствительность к запахам и вкусам. В организме H2SO3 окисляется в H2SO4 и выводится почками, при этом понижается рН мочи, который в нормальных пределах лежит между 4,8 и 7,5.

Особая трудность при определении вреда, нанесенного организму действием SO2, заключается в том, что она часто проявляется совместно с действием других факторов, опасных для здоровья. Неоднократно наблюдалось, что при повышенной концентрации пыли токсичное действие SO2 проявляется значительно сильнее, чем в воздухе, свободном от пыли. После нескольких трагедий в Лондоне, связанных с образованием смога, было установлено, что при комбинированном воздействии пыли и SO2 смертность превысила обычное среднее значение. При coвместном действии SO2 и пыли возрастает опасность заболевания хроническим бронхитом. Синергизм совместного действия пыли и диоксида серы объясняют адсорбцией молекул SO2 на мельчайших частицах пыли, которые могут проникать в чувствительные альвеолы легких, не подвергаясь нейтрализации на слизистой оболочке бронхов.

Диоксид серы часто действует совместно с NOх; эта комбинация может значительно увеличить число заболеваний дыхательных путей. В связи с этим следует упомянуть, что распространенность псевдокрупа — воспаления гортани — в наше время связано с загрязнением окружающей среды.

Кислотные выбросы действуют не только на людей, они действуют и на животных, однако систематические наблюдения в этих случаях отсутствуют. Только обитателям вод было уделено большее внимание, так как последние особенно чутко реагируют на изменение рН среды обитания.