Химическое загрязнение газообразными веществами.

Оксид углерода (угарный газ) – СО. Образуется при неполном сгорании органического топлива (каменного угля, нефти, торфа, газа), а также при различных технологических процессах в металлургии, на нефтеперегонных заводах, при работе двигателей внутреннего сгорания.

 

Класс опасности	ПДКм.р., мг/м3	ПДКс.с., мг/м3	Другие значимые показатели и характеристики
4	5	3	Норма выброса для л л/а для Евро-3 -0,64 г/км

 

Основное отрицательное последствие загрязнения оксидом углерода – нарушение теплового баланса верхних слоёв атмосферы, поскольку в атмосферном воздухе окисляется до углекислого газа – СО₂, одного из основных парниковых газов..

Оксид углерода обладает выраженным отравляющим действием. Оно обусловлено его способностью вступать в реакцию с гемоглобином крови, приводя к образованию карбоксигемоглобина, который не связывает кислород. Вследствие этого нарушается газообмен в организме, появляется кислородное голодание и возникает нарушение функционирования всех систем организма.

Легкая степень отравления вызывает пульсации в голове, потемнение в глазах, повышение сердцебиения.

При тяжелом отравлении сознание затуманивается, возрастает сонливость.

При очень больших дозах угарного газа (более 1%) наступает потеря сознания и смерть.

Диоксид углерода – СО₂. Является продуктом сгорания органического топлива в различных отраслях промышленности. Увеличение содержания углерода в атмосфере приводит к повышению её температуры вследствие так называемого парникового эффекта. Сущность этого явления заключается в том, что ультрафиолетовые лучи достаточно легко проходят через атмосферу с повышенным содержанием СО₂ (так же, как и метана – СН₄). Отражающиеся же от поверхности Земли инфракрасные лучи задерживаются такой атмосферой, в результате чего и повышается температура.

Экологические последствия парникового эффекта:

- повышение температуры атмосферы может вызвать таяние ледников Гренландии, Арктики, Антарктики, что приведет к затоплению, прибрежных зон океанов и морей соответственно государств, расположенных на этих побережьях;

- повышение температуры атмосферы может вызвать таяние ледников в высокогорных районах по всему земному шару, что приведет к повышению уровня во внутренних морях и реках на всех континентах;

- изменение характера циркуляции в атмосфере и появление новых пустынь на планете;

- исчезновение отдельных видов флоры и фауны и гибель целых экосистем.

В то же время ряд ученых указывает на положительные стороны парникового эффекта (в первую очередь для таких стран как Канада и Россия), которые заключаются в следующем:

- расширение зоны устойчивого земледелия на север на 500-1000 км;

- повышение температуры на 2-3ºС приведет к повышению средней температуры в крайних северных и южных широтах на 6-8 ºС, что позволит осуществлять круглогодичное судоходство по северному морскому пути без ледокольного сопровождения;

- еще В.И. Вернадским была выдвинута и обоснована идея о том, что повышение концентрации СО₂ способствует лучшему росту растений и повышению их сопротивляемости различным болезням.

Считается, что неконтролируемое сжигание углеродного топлива с 1860 года по настоящее время привело к повышению концентрации СО₂ в атмосфере в 1,5 раза.

В то же время есть альтернативная точка зрения на объяснения причин повышения температуры атмосферного воздуха, не как следствие парникового эффекта. Ряд ученых полагают, что повышение температуры на Земле обусловлено длинно-периодическими циклами повышения и понижения температуры, являющегося следствием сложного взаимодействия факторов в системе: - «Солнце – планеты солнечной системы – Земля - Атмосфера – Океан – Криосфера - Биосфера».

Оксиды азота – N₂O (демиоксид азота, он же закись азота, он же веселящий газ), NO (монооксид азота), NO₂ (диоксид азота), N₂O₃ (азотистый ангидрид), N₂O₅ (азотный ангидрид).

Они образуются при работе двигателей внутреннего сгорания, реактивных двигателей, домен, предприятий химической промышленности, в лесных хозяйствах. Среди них наибольшее значение имеют монооксид и диоксид азота

Оксид азота – бесцветный газ, не взаимодействует с водой и малорастворим в ней, не вступает в реакцию с растворами кислот и щелочей. Легко окисляется кислородом, образуя диоксид азота. При обычных атмосферных условиях NO полностью превращается в NO₂ – газ бурого цвета, с характерным запахом, тяжелее воздуха, поэтому он собирается в пониженных местах.

 

Газ	Класс опасности	ПДКм.р., мг/м3	ПДКс.с., мг/м3
NO (монооксид азота)	3	0,4	0,06
NO2 (диоксид азаота)	2	0,2	0,04

 

Для человеческого организма оксиды азота еще более вредны, чем угарный газ. Общий характер воздействия зависит от содержания различных оксидов азота. При контакте диоксида с влажной поверхностью образуется азотная и азотистая кислота, раздражающие слизистые оболочки и разрушающие альвеолярную ткань легких. При высоких концентрациях оксидов азота (0,004-0,008%) возникают астматические явления и отек легких. При длительном воздействии оксидов азота, превышающих норму, но которые человек при дыхании не замечает, люди заболевают хроническим бронхитом, воспалением слизистой желудочно-кишечного тракта, страдают сердечной слабостью и нарушением сердечной деятельности.

Вторичная реакция на воздействие оксидов азота проявляется в образовании в человеческом организме нитритов и всасывании их в кровь. Это вызывает превращение гемоглобина в метгемоглобин, в присутствии которого двухвалентное железо в крови переходит в трехвалентное, в результате такая кровь перестает связывать кислород, что приводит к кислородному голоданию всех органов и нарушению сердечной деятельности.

Оксиды азота входят в состав так называемого Лос-Анджелеского смога, вызывающего респираторные заболевания у младенцев.

Лос-анджелесский тип смога, или фотохимический смог, возникает летом, при интенсивном воздействии солнечной радиации на воздух, насыщенный, а вернее, перенасыщенный выхлопными газами автомобилей.. При очень слабом движении воздуха или безветрии в воздухе в этот период идут сложные реакции с образованием новых высокотоксичных загрязнителей - фотооксидантов (озон, органические перекиси, нитриты и др.), которые раздражают слизистые оболочки желудочно-кишечного тракта, легких и органов зрения. В некоторых наших городах (Кемерово, Ангарск, Новокузнецк, Медногорск и др.), особенно в тех, которые расположены в низинах, в связи с ростом числа автомобилей и увеличением выброса выхлопных газов, содержащих оксид азота, вероятность образования фотохимического смога увеличивается.

В экологическом плане оксиды азота, при попадании в водные объекты, способствуют чрезмерному росту водной растительности, что ведёт к истощению запасов кислорода в воде, гибели рыбы ухудшению качества воды.

Одним из основных вредных последствий выделения оксидов азота в атмосферу является образование и выпадение кислотных дождей (слабых растворов азотной и азотистых кислот), которые приводят к гибели лесов, разрушению ряда синтетических тканей и материалов, сооружений из известняка, приводят к снижению урожайности сельскохозяйственных культур, подкислению пресных водоёмов (озёр и рек), коррозии металлов и т. д.

Диоксид серы – SO ₂. Выделяется при сгорании серосодержащего органического топлива, содержится в выхлопных газах двигателей внутреннего сгорания.

 

Класс опасности	ПДКм.р., мг/м3	ПДКс.с., мг/м3	Другие значимые показатели и характеристики
3	0,5	0,05	Содержание серы в дизельном топливе согласно европейским стандартам не должно превышать 0,005 г/л, а по российскому стандарту - 1,7 г/л.

 

Сернистые соединения (сернистый ангидрид, сероводород) обладают резким запахом, тяжелее воздуха, растворяются в воде. Оказывают раздражающее действие на слизистые оболочки горла, носа, глаз человека, могут привести к нарушению углеводного и белкового обмена и угнетению окислительных процессов, а при высокой концентрации (свыше 0,01%) к отравлению организма.

Диоксид серы – SO₂ участвует в образовании так называемого Лондонского смога, приводящего к обострению респираторных заболеваний у человека, повреждению растений, в том числе деревьев.

Смог лондонского типа - это сочетание газообразных загрязнителей в основном сернистого ангидрида пылевых частиц и тумана. Характерен для загрязнений атмосферы над Лондоном (Британскими островами). Главный источник загрязнения воздуха – продукты сжигания угля и мазута.

Серьёзное загрязнение воздуха, произошедшее в Лондоне в декабре 1952 года в сочетании с холодной безветренной погодой. привело к образованию толстого слоя смога. Это продолжалось с пятницы 5 по вторник 9 декабря 1952 года.

В последующие недели статистические данные, собранные медицинскими службами города, выявили смертоносный характер бедствия - количество смертей среди младенцев, престарелых и страдающих респираторными заболеваниями к 8 декабря достигло четырёх тысяч человек; более 100 тысяч человек заболели. Более поздние исследования показали, что общее число погибших было значительно больше, около 12 тысяч человек

Одним из основных вредных последствий выделения диоксида серы – SO₂ в атмосферу является образование и выпадение кислотных дождей (слабых растворов серной и сернистых кислот), которые приводят к гибели лесов, разрушению ряда синтетических тканей и материалов, сооружений из известняка, приводят к снижению урожайности сельскохозяйственных культур, подкислению пресных водоёмов (озёр и рек), коррозии металлов и т. д.

Среди перечисленных объектов живой природы влияние кислотных дождей в наибольшей степени сказывается на флоре и фауне пресноводных объектов. В чистых реках и озерах показатель рН = 8. При рН=7 из-за недостатка кальция начинает гибнуть икра некоторых видов рыб. При рН=5,5 появляется мох-сфагнум, непригодный для питания обитателей водоемов. При рН=4,5 и более кислой среде погибают рыбы, лягушки. На дне развивается сфагнум, грибы и бактерии анаэробы, выделяющие СО₂, СН₄,H₂S

Соединения хлора и фтора. Образуются при работе кондиционеров, холодильных установок, пользовании аэрозольными баллончиками, от пластиковых упаковок. Многие соединения фтора и хлора разлагаются в стратосфере на высоте 20-30 км с выделением молекул хлора и фтора, которые разрушают озоновый экран, открывая тем самым доступ к поверхности Земли ультрафиолетовых лучей, что в перспективе может привести к уничтожению жизни.

Cl + O₃ = ClO₂

ClO + O = Cl + O₂ и далее процесс повторяется Cl + O₃ = ClO₂ … происходит цепная каталититческая реакция, в результате которой 1 молекула Cl способна разрушить 100 000 молекул озона.

Ввиду чрезвычайной важности сохранения озонового слоя, в целях его сохранения международным сообществом был разработан и принят Монреа́льский протоко́л, согласно которому запрещалось производство некоторых химических веществ, которые разрушают озоновый слой.. Протокол был подготовлен к подписанию 16 сентября 1987 года и вступил в силу 1 января 1989 года. Если страны, подписавшие протокол, будут его придерживаться и в будущем, то можно надеяться, что озоновый слой восстановится к 2050 году

Углеводороды. Это соединения типа С_хН_у Они образуются в результате неполного сгорания топлива. Углеводороды токсичны и оказывают неблагоприятное воздействие на сердечно-сосудистую систему человека. Углеводородные соединения отработавших газов, наряду с токсичными свойствами обладают канцерогенным действием.

Токсичность – способность некоторых химических соединений и веществ биологической природы оказывать вредное воздействие на организм человека, животных и растений.

Канцерогены – это вещества, способствующие возникновению и развитию злокачественных новообразований.

Особой канцерогенностью отличеатся ароматический углеводород – бен-а-пирен С₂₀Н₁₂. Он хорошо растворяется в маслах, жирах, сыворотке человеческой крови, накапливаясь в организме человека до опасных концентраций, бенз-а-пирен стимулирует образование злокачественных опухолей.

Углеводороды под воздействием ультрафиолетовых лучей Солнца вступают в реакцию с оксидами азота, в результате образуются новые токсичные продукты – фотооксиданты, являющиеся основой смога (от англ. Smoke – дым, и fog – туман).

Впервые появление смога было зафиксировано в Лос-Анджелесе в конце 40-х годов 20 века. Причиной его явилось чрезмерное загрязнение воздуха промышленными и транспортными выбросами.