Цветная металлургия является источником загрязнений атмосферного воздуха пылью и газами. Выбросы цветной металлургии содержат в себе токсические пылевидные вещества, мышьяк, свинец и другие, что придает им особую опасность. При получении металлического алюминия путем электролиза с отходящими газами в атмосферный воздух выделяется значительное количество газообразных и пылевидных фтористых соединений. При получении 1 т алюминия в зависимости от типа и мощности электролиза расходуется 38—47 кг фтора, при этом около 65 % его попадает в атмосферный воздух.
Выбросы нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности содержат большое количество углеводородов, сероводорода и других газов. Выброс в атмосферу вредных веществ на нефтеперерабатывающих заводах происходит главным образом вследствие недостаточной герметизации оборудования.
В результате загрязнения атмосферы увеличивается заболеваемость населения, особенно крайних возрастных групп, увеличивается смертность. Отмечается так называемый синдром неспецифической резистентности, когда снижается иммунобиологическая резистентность, извращаются метаболические реакции, нарушаются ферментные системы – происходит ферментная дезорганизация, связанная с повреждением мембранных структур, митохондрий, лизосомов, микросомов. Установлен патогенетический аспект влияния загрязнения атмосферного воздуха – системный мембраноповреждающий эффект основных клеточных структур. Понимание этого процесса позволяет определить систему профилактических мероприятий.
Следует отметить, что химическое загрязнение атмосферного воздуха повышает чувствительность организма к воздействию неблагоприятных факторов, в том числе инфекции, особенно у детей при нерациональном питании.
Закономерности поведения атмосферных загрязнений в приземном слое
Поведение атмосферных загрязнений в приземном слое зависит от различных факторов: величины выбросов, направления и скорости ветра, температурного градиента, барометрического давления, влажности воздуха, расстояния до источника выброса и высоты трубы, ландшафта местности, а также от физико-химических свойств загрязнителей.
Изменение температуры воздуха на каждые 100 м высоты, выраженное в градусах, называется вертикальным температурным градиентом, его величина в основном колеблется от температуры воздуха. Летом температурный градиент колеблется в пределах 1 °С, в холодное время года он снижается до десятых долей градуса, а в январе и феврале падает до отрицательных величин. Это последнее явление, т. е. извращение температурного градиента, когда температура воздуха нарастает, носит название температурной инверсии. Чем выше температурный градиент, тем сильнее вертикальные токи и перемешивание дыма с воздухом. Иными словами, угол раскрытия дымового факела увеличивается с увеличением температурного градиента. При температурной инверсии дым не может подниматься вверх и распределяется в приземном слое.
Наиболее высокие концентрации загрязнений наблюдаются при низкой температуре. Область распространения зимних инверсий совпадает с областью распространения антициклонов, поэтому при антициклонической погоде обычно наблюдаются высокие концентрации дыма. Помимо температурной инверсии, антициклон характеризуется малыми скоростями ветра, что также ведет к повышению концентрации загрязнений в атмосфере.
Антициклоны возникают, как известно, в областях высоких барометрических давлений. Этим следует объяснить наличие корреляции между загрязнением атмосферы и высотой барометрического давления.
Влажность также способствует увеличению концентраций загрязнений в атмосферном воздухе, но это имеет значение не для всех газов. Так, концентрация хлора падает с увеличением влажности.
В отношении физико-химических свойств загрязнений следует отметить особую опасность соединений, имеющих высокую персистентность (ДДТ, фреонов).
Наряду с загрязнением атмосферного воздуха в природе протекают процессы самоочищения, но они происходят крайне медленно. Самоочищению воздуха способствуют физические, физико-химические и химические процессы, происходящие в атмосфере: разбавление, седиментация, атмосферные осадки, роль зеленых насаждений, химическая нейтрализация и т. д.
Более эффективные мероприятия проводятся в результате санитарной охраны атмосферного воздуха.
ЛЕКЦИЯ № 7. Санитарная охрана атмосферного воздуха
Гигиеническое нормирование вредных веществ в атмосферном воздухе. Понятие о предельно допустимых концентрациях вредных веществ в атмосферном воздухе, их обоснование
Развитие науки и техники и связанный с этим резкий подъем промышленного производства приводят, как мы отметили в предыдущих лекциях, к загрязнению окружающей среды и в первую очередь – воздуха. Тысячи химических веществ (и число их постоянно растет) используются и выпускаются промышленностью. Многие из них не разлагаются на более простые безвредные продукты, а накапливаются в атмосфере и преобразуются в еще более токсичные продукты. Большое число соединений, в особенности продукты неполного сгорания, попадают в атмосферу, включаются в происходящие в ней процессы, и подобно бумерангу возвращаются к человеку, проникая через дыхательные пути.
Для эффективного решения ряда проблем, связанных с охраной окружающей среды, необходимо широкое международное сотрудничество. Это, в частности, относится и к проблеме распространения атмосферных загрязнений на большие расстояния, ведь воздушные массы не знают границ.
В настоящее время существует два подхода в методике санитарной охраны атмосферного воздуха.
1. Достижение наилучших практических результатов от проведения мероприятий. Основа их – совершенная технология производства. Это наиболее эффективный, но в то же время дорогостоящий подход.
2. Управление качеством воздушной среды. Сущность его состоит в гигиеническом нормировании, что и является в настоящее время основой охраны атмосферного воздуха.
Этот подход имеет несколько концепций. Одна концепция заключается в нормировании вредных компонентов в сырье и является неудачной, так как не обеспечивает уровня безопасных концентраций в атмосферном воздухе. Другая – установление предельно допустимого выброса (ПДВ) для каждого предприятия и на основе ПДВ – стабилизация предельно-допустимых концентраций (ПДК) загрязнений. Это на сегодняшний день является одним из наиболее действенных средств охраны воздуха.
ПДК – это концентрации, которые не оказывают на человека ни прямого, ни косвенного вредного и неприятного действия, не снижают его трудоспособности, не влияют отрицательно на его самочувствие и настроение.
Однако следует иметь в виду, что не только превышение ПДВ, но даже соблюдение его величины не всегда может рассматриваться как оптимум. Установленные в настоящее время значения ПДК, как правило, обеспечивают безопасность окружающей среды для здоровья исходя из научных знаний сегодняшнего дня. Анализ же изменений значений ПДК за последние годы свидетельствует об их относительности – они пересматривались в большинстве случаев в сторону уменьшения. Таким образом, представление об их полной безвредности следует считать условным.
Основные принципы гигиенического нормирования вредных веществ в атмосферном воздухе сформулированы В. А. Рязановым. ПДК по нормативам должна быть:
1) ниже порога острого и хронического воздействия на человека, животных и растительность;
2) ниже порога запаха и раздражающего действия на слизистые оболочки глаз и дыхательных путей;
3) значительно ниже ПДК, принятых для воздуха производственных помещений.
Необходимо учитывать сведения о заболеваемости и жалобы населения в зоне влияния выбросов, которые
не должны оказывать влияния на бытовые и санитарные условия жизни, а также не вызывать привыкания организма.
ПДК служит масштабом, по которому судят, насколько существующее загрязнение превышает допустимый предел. Они дают возможность обосновать необходимость тех или иных мероприятий для санитарной охраны атмосферного воздуха и проверить эффективность этих мероприятий. В основе нормирования лежат принципы пороговости и этапности.
ПДК загрязнений в атмосферном воздухе устанавливаются по двум показателям – максимальным разовым (ПДК м. р.) и среднесуточным – ПДК с. с. (24 ч). Наиболее важные среднесуточные концентрации, превышение которых указывает на возможное неблагоприятное токсическое действие регламентируемых веществ. Максимально разовые концентрации устанавливаются для веществ, обладающих преимущественно раздражающим или рефлекторным действием.
В то время как в большинстве зарубежных стран для установления стандарта учитываются главным образом эпидемиологические данные о влиянии загрязнений атмосферного воздуха на здоровье населения, в нашей стране доминирует экспериментальный подход. Проведение эксперимента с точно заданными условиями не только обеспечивает большую точность полученных данных, но и позволяет устанавливать контролирующие показатели, не дожидаясь появления неблагоприятных последствий для здоровья населения.
