<<
>>

6.1. Пыль и аэрозоли

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 существ венный ущерб здоровью человека.

Под атмосферной пылью понимают взвешенные в воздухе твердые частицы с диаметром более 1 мкм. Эти частицы трудно классифицировать химически, так как они могут представлять собой как частицы кварца, так и органические материалы самого различного происхождения, в том числе и цветочную пыльцу растений.

Аэрозоли представляют собой коллоидные системы, в которых дисперсионной средой служит, как правило, воздух. Диаметр диспергированных частиц согласно определению коллоидных систем, лежит в пределах: 0,1 - 0,001 мкм. В отличие от атмосферной пыли аэрозоли содержат не только твердые, но и жидкие частицы, образованные при конденсации паров или при взаимодействии, газов. Жидкие капельки могут содержать и растворенные в них вещества. Обычно к аэрозолям относят и капельки диаметром 0,1—1 мкм, тогда как твердые частицы того же размера относят к аэрозолям реже, часто их характеризуют как тончайшую пыль.

В физиологическом отношении особое внимание следует уделить частицам менее 5 мкм, так  как с уменьшением частиц их поведение становится все более характерным для поведения газообразного состояния, т.е. задерживаются в бронхах при дыхании (не отфильтровываются из воздуха), а также не вымываются из воздуха дождям. Это увеличивает время их пребывания в атмосфере по сравнению с более крупными частицами.

Атмосферная пыль в аэрозоли могут иметь как природное, так и антропогенное происхождение. В результате природных процессов частицы солей попадают в воздух из морской воды, минеральная пыль — из сухой почвы, пыль и зола — при вулканических извержениях, твердые частицы дымов — при лесных пожарах и, наконец, такие твердые продукты, как нитраты и сульфаты, образуются в результате газовых реакций.

Атмосферная пыль и дымы антропогенного происхождения образуются в результате промышленных выбросов; зола и дымы — при сжигании топлива в промышленных, бытовых и транспортных котельных установках, ряд химических продуктов - при взаимодействии газов, среди этих продуктов особую роль играют сульфаты.

Время пребывания частиц в атмосфере и, следовательно, их распространение по земной поверхности зависит как от их величины и плотности, так и от скорости распространения ветров, а также от того, на какую высоту частицы были подняты первоначально. Крупные частицы обычно оседают в течение часов или суток, тем не менее, они могут переноситься на сотни километров, если в начале оказались на достаточной высоте.

Те частицы, которые по своему поведению сходны с частицами газов (диаметр 1 мкм и меньше), в значительно меньшей степени подвержены действию атмосферных осадков, время их пребывания в нижних слоях атмосферы составляет 10 — 20 суток.

Если пыль и аэрозоли достигают верхних слоев тропосферы, то они могут проникнуть и в стратосферу с помощью воздушных горизонтальных потоков между тропосферой и стратосферой с завихрениями на флангах.

Атмосферные пыль и аэрозоли, накапливающиеся над городами и промышленными зонами, имеют лишь региональное значение. Они образуют сгущения над первоначальными источниками, но при сильном движении воздушных масс эти загрязнения могут разноситься в подветренную сторону.

В областях с умеренным климатом выделение пыли в атмосферу заметно зависит от времени года; ее образование по естественным причинам достигает максимума в жаркие летние месяцы, а выделение пыли антропогенного происхождения над городами густо населенными районами максимально в отопительный зимний период. Главной причиной в последнем случае являются продукты, образующиеся при работе промышленных и бытовых котельных.

Область распространения пыли и аэрозолей, образующихся в закрытых помещениях, имеет четко ограниченный местный характер. При отсутствии вентиляции и вытяжных устройств концентрация загрязнений может приобрести такие размеры, что станет опасной для организма.

Это особенно характерно для загрязнений, вызывающих аллергию.

Атмосферная пыль и аэрозоли ослабляют солнечное излучение в результате рассеяния, отражения и поглощения лучей. Эти процессы, связанные с действием диоксида углерода и других газов, поглощающих ультрафиолетовое излучение, заметно влияют на климат.

У частиц с диаметром более 1 мкм поглощение инфракрасных лучей значительно возрастает, в результате чего воздушные слои, содержащие подобные частицы, нагреваются, а нижние слои соответственно остаются более холодными. Частицы меньшего размера способствуют рассеянию света, но при диаметре менее 0,4 мкм они не оказывают заметного влияния на рассеяние света, хотя в соответствии со своей химической структурой могут поглощать ультрафиолетовые лучи.

Частицы темного цвета, например частицы сажи, естественно, сильнее всего поглощают видимый свет и инфракрасные лучи, что приводит к самому интенсивному охлаждению земной поверхности.

Основная часть тропосферных и стратосферных аэрозолей состоит из частиц диаметром порядка 1 мкм и меньше. Эти частицы в первую очередь приводят к рассеянию в видимой области спектра, инфракрасное излучение они поглощают незначительно. Принято считать, что кратковременные изменения содержания аэрозолей могут привести к климатическим изменениям. Но эти предположения некорректны, поскольку влияние загрязнений атмосферы аэрозолями следует рассматривать в совокупности с другими факторами отражательной способностью земной поверхности, содержанием в тропосфере газов, поглощающих тепло, а также с наличием в стратосфере газов, разрушающих озон.

Проведенные исследования показали, что за прошедшие 20 лет содержание сернокислотных аэрозолей в стратосфере ежегодно увеличивается примерно да 9%. Этот прирост приводит к постоянному появлению в ней серусодержащих образований антропогенного происхождения. Каждые 7,5 лет плотность сернокислотных аэрозолей в стратосфере удваивается. При такой скорости прироста сернокислотных аэрозолей за 25 лет их плотность удесятеряется. Это окажет такое же действие, что и извержение вулкана Агунг. Если последуют новые мощные вулканические извержения или в стратосфере появятся какие-либо газы, поглощающие тепло, то возможно заметное изменение климата, но на охлаждение воздушных масс, близких к земной поверхности, больше влияют теплопоглощающие газы в тропосфере. Тем не менее, необходимо внимательно следить за накоплением в стратосфере пыли и аэрозолей и за изменением в их поведении.

До сих пор систематически велись только измерения содержания соединений серы в стратосфере, процессы их образования все еще окончательно не ясны. Наиболее достоверной представляется реакция между диоксидом серы SO2 и озоном Оз, однако необходимо учитывать и возможность взаимодействия SO2 с радикалами типа ОН?.

Для тропосферы бесспорно установлено образование сульфатов в результате реакции SO2 с радикалами ОН?. При этом радикалы ОН? образуются по цепным реакциям, сопровождающим фотолиз озона. Содержание озона в тропосфере составляет 10 — 100 млрд–1 (млрд–1 — миллиардные доли, или число частей на миллиард.). Под действием света озон претерпевает превращения, образуя либо атомарный кислород в основном состоянии О(3P), либо возбужденный кислород в синглетном состоянии О(1D):

          ?=310 нм

О3                                   О2 + О (3 Р)                         (6.1)

          ?=310 нм

О3                             О2 + О (1D)                         (6.2)

Возбужденный кислород с атмосферными парами воды может образовать радикалы ОН? :

О(1D) + Н2О    ?      ОН? + ОН?                        (6.3)

Исключительно высокореакционноспособные радикалы ОН? дают с SO2 серную кислоту:

SО2 + 2 ОН?      ?   H2SО4                                  (6.4)

В эту реакцию вступает не только SO2 антропогенного происхождения, но и диоксид серы, полученный из восстановленных форм природных соединений серы, которые, видимо, окисляются с помощью радикалов ОН? в SO2.

   Тропосферные аэрозоли серной кислоты, в отличие от стратосферных аэрозолей, могут сохраняться в атмосфере только несколько суток — они либо выпадают в осадки вместе с дождями, либо откладываются в твердом виде. Выделение сульфатных осадков будет рассматриваться в связи с превращениями SО2.

В тропосфере нейтрализация кислотных загрязнений осуществляется в первую очередь пылевидными частицами щелочного и щелочноземельного характера. В настоящее время эти процессы не получили количественной оценки.

В выхлопных газах автомашин, двигатели которых работают на моторном топливе с антидетонационными добавками на основе тетраэтилсвинца, можно обнаружить несгоревший тетраэтилсвинец (ТЭС). Выбросы последнего особенно велики при запуске холодного мотора, при этом концентрация ТЭС в выхлопных газах может составлять 5 мг/м3. В городском воздухе идет разбавление до концентрации    0,1–1 мкг/м3. Чрезвычайно летучий, хотя и кипящий только при 200 °С, тетраэтилсвинец распространяется по воздуху и может достичь местности с незагрязненным воздухом. При этом переносе ультрафиолетовые лучи с длиной волны 250 нм превращают ТЭС в радикал, который в присутствии еще неизвестного акцептора электронов (X) образует ион тетраэтилсвинца:

                                    ?=250 нм

   Pb(C2H5)4                          Pb(C2H5)3? + C2H5?

                                                  ?  + Х                                                        (6.5)

                                                        Pb(C2H5)3+ + X

Эта реакция протекает, на известном удалении от Земли, где ультрафиолетовое излучение уже не очень ослаблено пылью и аэрозолями, находящимися вблизи поверхности. Особо характерное свойство Pb(C2H5)3+  состоит в том, что благодаря его ионному характеру проявляются гидрофильные свойства, а наличие групп С2Н5 придает липофильный характер. Благодаря этим качествам ион тетраэтилсвинца может проходить через клеточные мембраны и отлагаться внутрь организма на серусодержащих белковых молекулах. Пока нет прямых указаний об опасности ионов ТЭС для живых организмов. Считают, что ион тетраэтилсвинца может обладать токсическим действием ввиду токсичности самого ТЭС. Возможен другой механизм образования иона тетраэтилсвинца — биологический.

Наряду с накоплением и созданием разрушающей реакционной среды на твердых неорганических материалах пыль и аэрозоли могут, нанести значительный ущерб человеческому организму, разрушая здоровье людей, как прямым, так и косвенным образом.

<< | >>
Источник: Феоктистова О.Г., Феоктистова Т.Г.. Медико-биологические основы безопасности жизнедеятельности. Учебное пособие. –М.: МГТУ Г.-   с.. 2002

Еще по теме 6.1. Пыль и аэрозоли:

  1. Производственная пыль и ее влияние на организм человека
  2. Пыль, тяжёлые металлы и ядовитые химические соединения
  3. ЗНАЧЕНИЕ ВЕЛИЧИНЫ А| ДЛЯ ВЕЩЕСТВ, ВЫБРАСЫВАЕМЫХ В АТМОСФЕРУ
  4. Приложение 1 Источники загрязнения и окружающаясреда
  5. 13.7. Понятие загрязнения окружающей среды. Виды загрязнителей
  6. Воздействие на атмосферу
  7. Правила поведения во время техногенных аварий
  8. Физико-химические свойства загрязнителей атмосферы
  9. ИОАНН ВОРОТНЕЦИ
  10. 8.4. МЕТОДЫ И СРЕДСТВА КОНТРОЛЯ ВЫБРОСАВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ
  11. 3.4.1. Средства защиты органов дыхания
  12. ИСТОЧНИКИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ СРЕДЫ ОБИТАНИЯ
  13. Источники загрязнения атмосферы
  14. Первопринцип невыразим
  15. СТРИБОГ, Стрибо, Стриба
  16. Происхождение южной и северной сект