>> DECOPRO : Информация : окружающая среда : опасные примеси


Чем мы дышим на поверхности?

Сегодня 25.05.2017


В базовом курсе многих систем обучения подводному плаванию есть один примечательный момент: будущего подводника обязательно учат нюхать воздух во время проверки собранного комплекта снаряжения. Эта процедура весьма оправдана, поскольку позволяет с той или иной степенью достоверности определить чистоту забитой в баллон смеси. Кроме того, во время теоретических занятий кандидаты узнают, что воздух состоит из двух основных составляющих - кислорода и азота - и прочих примесей, которых немного, но они-то как раз и могут создавать довольно серьезные проблемы. О том какие именно примеси и какие именно проблемы они создают чаще всего упоминается вскользь, а в качестве рекомендации звучит фраза: "Берите воздух в знакомых местах". Цель настоящего обзора заключается в том, чтобы слегка расширить и упорядочить знания общественности по данной теме.

Итак, для начала хотелось бы дать более подробную характеристику нашей атмосферы. Воздух состоит из постоянных, переменных и случайных составляющих. В число постоянных составляющих входят следующие газы: азот (78,16% - по объему, 75,5% - по массе), кислород (20,9 - 23,2) , аргон (0,93 - 1,28), гелий, неон, криптон и другие инертные газы (0,01 - 0,02). Переменные составляющие воздуха - пары воды (0,1-4% по массе), углекислый газ (процентное содержание постоянно растет). Случайные составляющие, в свою очередь, делятся на естественные и антропогенные.

Случайные составляющие атмосферы, имеющие естественное происхождение, можно подразделить на космическую, природную, атмосферную пыль, а также результаты разложения веществ. Космическая пыль образуется из остатков сгоревших метеоритов при их прохождении в атмосфере. Ежегодно на поверхность нашей планеты ее выпадает около 2 - 5 миллионов тонн.

Природная пыль - это мельчайшие твердые взвешенные частицы сверхмалого радиуса, а также еще более мелкие, так называемые, ядра конденсации. Они имеют как неорганическое, так и органическое происхождение и образуются в результате разрушения и выветривания горных пород, почвы, вулканических извержений, лесных, степных и торфяных пожаров, испарения с поверхности морей и океанов. Одним из самых мощных источников природной пыли в нижних слоях атмосферы являются безводные пустыни и степи. Кроме того, она образуется аэропланктоном - бактериями, спорами растений, плесневыми и другими грибами, продуктами гниения, брожения и разложения растений и животных.

Атмосферная пыль представляет собой мельчайшие кристаллы солей магния, натрия, калия и кальция. Она способствует конденсации водяных паров, а следовательно и образованию осадков. Кроме того, атмосферная пыль поглощает прямую солнечную радиацию и защищает живые организмы от солнечного излучения.

Биологическое разложение веществ ведет к образованию сероводорода, аммиака, углеводородов, оксидов азота, оксида и диоксида углерода. Все они попадают в атмосферу, но естественное загрязнение, как правило, не угрожает отрицательными последствиями для биогеоценозов и обитающих в них живых организмов, хотя кратковременные последствия возможны.

Совсем иным образом ведут себя практически те же самые составляющие при антропогенном превышении допустимых естественных уровней. Наибольшее загрязнение атмосферного воздуха приходится на долю оксидов углерода, соединений азота и серы, углеводородов и промышленной пыли.

Угарный газ (СО - оксид углерода) - газ без цвета и запаха, более легкий, чем воздух - соединяется с гемоглобином и препятствует переносу кислорода, отчего наступает кислородное голодание организма, вызывая расстройства нервной и сердечно-сосудистой систем, а также способствует развитию атеросклероза. При продолжительном пребывании в загрязненной зоне даже небольшие концентрации СО могут вызвать смертельный исход. Кроме того, моноксид углерода обладает кумулятивным эффектом, то есть накопление в организме продуктов его превращений усиливает токсическое воздействие. На сегодняшний день основным источником избыточного поступления угарного газа в атмосферу являются всевозможные виды двигателей внутреннего сгорания.

Углекислый газ (СО2 - диоксид углерода) - бесцветный газ со слегка кисловатым запахом и вкусом - образуется как продукт дыхания животных и растений, разложения или сгорания органических остатков и мусора, разгерметизации установок пожаротушения, выбросов предприятий топливно-энергетического комплекса, выхлопа двигателей внутреннего сгорания. Одним из самых опасных воздействий углекислого газа экологи считают "парниковый эффект".

NO2 (желтовато-бурый газ с характерным запахом) и NO (бесцветный газ со слабым запахом) - раздражают легкие и дыхательные пути, способствуя возникновению в них воспалительных процессов. Моноксид азота в атмосфере быстро превращается в диоксид. Диоксид азота, вступая в химические реакции, образует другие опасные вещества, в том числе азотную кислоту, которая, в свою очередь, может реагировать с ионами металлов, образуя нитраты. Кроме того, под влиянием оксидов азота образуется метгемоглобин, понижается кровяное давление, возникают головокружение, рвота, одышка. Источники поступления оксидов азота в атмосферу всё те же - двигатели внутреннего сгорания, ТЭЦ и прочая промышленность, использующая процесс сжигания топлива.

Сернистый газ (SO2 - диоксид серы) - бесцветный газ с резким характерным запахом - при избыточном содержании в атмосфере способствует возникновению и развитию хронических заболеваний легких, раздражает слизистые оболочки глаз и дыхательных путей, способствует и обостряет течение хронического гастрита, бронхита, ларингита, может приводить к раку легких. При взаимодействии с парами воды образует мельчайшие капли сернистой кислоты, которые вместе с пылью создают в воздухе дисперсную систему, что способствует усилению фотохимического смога. Сернистый газ образуется как побочный продукт производства удобрений, целлюлозы, резины, очистки нефтепродуктов, обжига и плавления сернистых руд в цветной и черной металлургии, сжигания в промышленности и быту топлива, содержащего серу.

Сероводород - широко известный бесцветный ядовитый газ с резким запахом (запахом тухлых яиц) - как правило приводит к отравлению, а в последствии и к смерти.

Углеводороды - бесцветные пары со слабым запахом, обладающие наркотическим эффектом - раздражают дыхательные пути, вызывают тошноту, головокружение, сонливость, приводят к нарушениям функций организма человека, снижению сопротивления организма к различным заболеваниям, могут вызывать расстройства дыхания и кровообращения. Поступают в атмосферу в результате потерь при добыче, транспортировке, хранении и переработке нефти и нефтепродуктов.

Промышленная пыль образуется при проведении технологических процессов в химической, нефтеперерабатывающей и прочей промышленности, является результатом загрязнения воздуха золой теплоэлектростанциями. Многие виды промышленной пыли токсичны и взрывоопасны. Запыленная атмосфера плохо пропускает ультрафиолетовую радиацию, обладающую бактерицидными свойствами. Сажа, являющаяся компонентом пыли и представляющая собой практически чистый аморфный углерод, адсорбирует канцерогенные вещества, что увеличивает заболеваемость раком легких. Промышленная пыль также засоряет слизистые оболочки глаз и дыхательных органов, раздражает кожные покровы человека, является переносчиком бактерий и вирусов.

Кроме описанных выше, есть и другие антропогенные составляющие атмосферы, такие как продукты курения, летучие растворители и аэрозоли. Они отнюдь не представляют меньшую опасность для человека - просто эти примеси не являются столь масштабно образующимися.

Во время сгорания табака образуется до 2 000 вредных для организма человека веществ, в том числе и радиоактивных. От курения ежегодно умирает около 2,5 миллионов человек на Земле. Количество твёрдых микрочастиц (даже после одной сигареты) в поле действия одного курильщика в течение нескольких часов примерно в 40 раз выше, чем в поле действия некурящего человека. Попадая в микросхемы и приборы на их основе, такие пылинки являются причиной аварий и брака. В организм курящего попадает только 20 % вредных веществ, остальное - в атмосферу. В одной сигарете содержится от 1.2 до 2,5 мкг кадмия, вызывающего деформацию и хрупкость костного остова человека (особенно это проявляется в третьем поколении).

Летучие растворители - это низкокипящие вещества, применяемые в технологических процессах для растворения твёрдых и жидких соединений. К ним относятся различные специальные бензины (экстракционный бензин, уайт-спирит); ароматические углеводороды (бензол, толуол, ксилол); сольвент; спирты (бутиловый, изобутиловый, метанол); эфиры, обычно применяемые в смеси со спиртами и ароматическими углеводородами; галогенопроизводные углеводородов (дихлорэтан); кетоны (ацетон) и другие. Все они в той или иной мере токсичны, многие взрывоопасны. Выбросы летучих растворителей не достигают таких объёмов, чтобы причинить глобальные изменения в атмосфере, однако их токсичность и взрывоопасность вынуждают принимать меры санитарной охраны населения и окружающей природы.
 
Аэрозоли - это дисперсные системы, в которых дисперсионной средой служит газ, а дисперсными фазами являются твёрдые или жидкие частицы. Существует три группы аэрозолей:

  • пыль - коллектив, состоящий из твёрдых частиц, дисперсированных в газообразной среде;
  • дым - все аэрозоли, которые получаются при конденсации газа;
  • туман - это коллектив жидких частиц в газообразной среде.

Природные выбросы аэрозолей уравновешиваются общим круговоротом веществ в природе и не вызывают глубоких экологических изменений. Антропогенные же фaктoры приняли такой размах, что сейчас в земной атмосфере взвешено около 20 миллионов тонн частиц, из которых примерно три четверти приходится на долю выбросов промышленных предприятий. В ходе антропогенной деятельности образование аэрозолей происходит:  в оборонной промышленности - радиоактивные и бактериальные при атомных взрывах; в сельском хозяйстве - искусственные осадки при защите животных и растений; в технике - порошки (металлические, сажа и так далее), распыление топлива; в быту - аэрозольные баллончики, окраска распылением; в космосе - частицы в результате действия аэрозольных двигателей. Различные аэрозоли по различному влияют на организм: раздражают слизистые оболочки, приводят к закупорке пор и нарушению потоотделения, вызывают фиброзные изменения в лёгких; свинцовая пыль, обладая кумулятивным действием, изменяет состав крови и костного мозга, вызывает мышечную слабость и паралич лучевого нерва, свинцовые колики, поражает головной мозг, печень, почки; ртуть, находящаяся в пыли, проникая в мозг, разрушает нервную систему, ослабляет умственные способности, вызывает импотенцию, ускоряет старение; асбестовая пыль усиливает вредное действие диоксида серы.

За год в атмосферу Земли выбрасывается 200 миллионов тонн оксида углерода, более 20 миллиардов тонн диоксида углерода, 150 миллионов тонн диоксида серы, 53 миллиона тонн оксидов азота, свыше 250 миллионов тонн пыли, 120 миллионов тонн золы, более 50 миллионов тонн различных углеводородов.

Прогрессирующее насыщение биосферы тяжёлыми металлами - одно из наиболее существенных глобальных последствий научно-технической революции. Примерно 14 миллиардов тонн железа рассеяно в окружающей среде. Другие металлы рассеиваются ещё больше: рассеивание ртути и свинца составляет 80-90 % их годового производства.

При сжигании угля с золой и отходящими газами некоторых элементов в окружающую среду поступает больше, чем добывается из недр: магния - в 1,5 раза; молибдена - в 3; мышьяка - в 7; титана и урана - в 10; алюминия, йода, кобальта - в 15; ртути - в 50; лития, ванадия, стронция, бериллия, циркония - в сотни раз; галлия, германия - в тысячи раз; иттрия - в десятки тысяч раз.

В связи с загрязнением атмосферы возникают проблемы видимости, неприятных запахов, запылённости. Загрязнение воздуха создаёт угрозу здоровью человека и нормальному функционированию экосистем, выбрасываемые газы необратимо воздействуют на многие организмы. Проблема чистого воздуха - наиболее важная задача настоящего времени, так как загрязнение атмосферы трудно локализовать, поскольку перемещение воздушных масс не подвластно человеку. Атмосфера нашей планеты подвергается серьёзной опасности, вызванной воздействием человека, следовательно мы должны прилагать максимум усилий к ее сохранению для нас и наших потомков.

Дим Димыч. Москва, сентябрь 2002г.

Список литературы:

Wilson R., Spengler J.
"Particles in our air. Concentrations and health effects" - Harvard University Press, 1996.

http://www.ibmh.msk.su/vivovoco/VV/JOURNAL/NATURE/02_02/ELAN.HTM
Н.Ф.Еланский  ПРИМЕСИ В АТМОСФЕРЕ КОНТИНЕНТАЛЬНОЙ РОССИИ

http://www.ltc.ru/WebProject/atmosphere/index.htm
А.В.Гаригин   Атмосфера большого города

Меню



Разное


Кнопочки

Дайвинг - рейтинг DIVEtop

SpyLOG

Экстремальный портал VVV.RU
Наши друзья из другой стихии

© All rights reserved by Dmitry Ovtchinnikov / Design and programming by ORST

на первую страницу