Наблюдения показывают, что содержание в воздухе SO2 от 2 до 20 мг/м3 увеличивает время высыхания красок в 2–4 раза, снижает качество и стойкость покрытия. В зависимости от времени воздействия и типа металла скорость коррозии в городской атмосфере в 2–5 раза выше, чем в сельской местности. SО2 считается самым опасным загрязнителем для металлов и различных строительных материалов (известняка, мрамора, шифера, строительных растворов). Особенно чувствительны к этому виду загрязнителя синтетические ткани, в частности нейлоновые изделия.
Наибольший ущерб SО2 наносит растительности, нарушая метаболизм растений в целом. Особенно неустойчивы к его воздействию хвойные и фруктовые деревья. Уже при концентрации 0,9 мг/м3 нарушается процесс фотосинтеза у сосны, ели, клена и по истечении 5–10 суток хвоя рыжеет и опадает.
При содержании SO2 в количестве 1 мг/м2 урожай подсолнечника, кукурузы, гороха, редиса снижается на 14 %, а при количестве 2 мг/м3 – на 26 %.
Известно пагубное влияние оксидов серы на дыхательные пути человека.
В атмосфере оксиды серы способны переходить в сульфаты и серную кислоту, воздействие которых в 5 и 10 раз, соответственно, сильнее, чем воздействие SО2.
Влияние окислов серы на организм человека показано в табл. 2.
В случае отравления окислами серы у человека появляются кашель, слезотечение, боль в груди; при острых отравлениях средней тяжести – головная боль, головокружение, общая слабость; признаки химического отека слизистых оболочек дыхательных путей. Длительное воздействие SO2 может вызвать ринит, крошение зубов, приступы удушья.
Концентрация SO2 в дымовых газах ТЭЦ и котельных полностью зависит от содержания в топливе горючей серы. Так, при сжигании угля в топках до 80 % серы переходит в SO2, а при сжигании жидкого топлива – практически вся сера.
Таблица 2
Окислы серы выделяются главным образом на предприятиях цветной металлургии и нефтепереработки, а также при сгорании дизельного топлива в грузовых автомобилях. Поэтому, выбирая место жительства, по возможности не селитесь около таких заводов и трасс. Так же, как и для определения NOx, для SO2 можно рекомендовать прибор УГ-2, только в индикаторной трубке должны быть помещены реагенты для этого газа.
Способы снижения вредного влияния SO2 такие же, что и для NOx, однако йодотерапия в этом случае более эффективна.
Окись углерода (СО) – ядовитый горючий газ без цвета и запаха, легче воздуха. Окись углерода очень стабильна: в атмосферном воздухе она может находиться до четырех месяцев. Суммарное выделение СО – это в результате жизнедеятельности человека – около 300 млн т в год, что, однако, составляет всего лишь 20 % всех выбросов СО, поступающих в атмосферу. Концентрация ядовитого газа в некоторых крупных городах достигает угрожающих величин. СО может способствовать образованию смогов. Воздействие СО на организм человека общеизвестно. Гемоглобин крови имеет в 210 раз большее сходство с СО, чем с кислородом. Таким образом, СО активнее взаимодействует с гемоглобином, образуя карбоксигемоглобин крови, который снижает поступление кислорода к клеткам организма.
При концентрациях СО 11–20 мг/м3 при восьмичасовом его вдыхании у некоторых людей наблюдается ухудшение способности ориентироваться во времени. Концентрация СО в окружающем воздухе до 35 мг/м3 приводит к ухудшению выполнения психологических тестов. Более высокие концентрации СО ведут к психологическим стрессам с сердечными заболеваниями. У некурящих жителей крупных городов концентрация в крови соединений СО в среднем 2 %, у курящих – 5 %. При концентрации более 5 % наступают функциональные изменения в организме человека, вплоть до смерти (80 %).
Обычно верхним допустимым пределом для СО считают 125 мг/м3. Однако большинство людей уже при этой концентрации испытывают головокружение, головную боль и утомление.
Таким образом, концентрация соединений СО в крови должна быть ниже 2 %. При восьмичасовом вдыхании это равновесное их содержание в крови не будет достигаться, если концентрация СО в окружающем воздухе будет менее 10 мг/м3.
Твердые частицы, выбрасываемые через дымовые трубы при сжигании угля заводами, ТЭЦ и котельными, состоят из золовых частиц, несгоревшего топлива (коксовые частицы) и сажи.
При сжигании жидкого топлива образуются нефтяной кокс и сажа; при сжигании газового топлива – сажа.
Максимальный размер золовых частиц может достигать 500 мкм, минимальный – до 1 мкм. Частицы размером до 1 мкм образуются в атмосфере в результате конденсации, размером более 1 мкм могут образовываться в топках котлов в процессе горения топлива.
Зола, обладая свойством слипания, в большинстве случаев образует довольно крупные частицы. Фазово-минералогические исследования состава золы различных топлив показали, что основой всех ее видов является стекло: кристаллическая фаза – кварц, гематит, магнетит и различные силикаты кальция. В золе почти всегда присутствуют частицы несгоревшего топлива, которые имеют более крупные размеры. В этом случае состав таких частиц более сложен. В их состав входят соединения серы, углерода, водорода.
В настоящее время в крупных городах на предприятиях сжигается газ. В крупных котельных системы золоулавливания и высотные трубы в значительной мере позволяют уменьшить выбросы частиц в атмосферу. Для отопительных и коммунально-бытовых котельных оптимальным вариантом также можно считать перевод их на газообразное топливо. В этом случае можно достичь снижения выброса частиц в 100–200 раз по сравнению с твердым топливом при отсутствии золоуловителей. При сжигании жидкого топлива образуются мелкодисперсный нефтяной кокс и сажа, обладающие высокими токсическими свойствами.
При медленном разложении из сажи выделяется бенз(а)пирен. Принято считать, что сажа в чистом виде представляет собой продукт конденсации углерода, а мелкодисперсный кокс образуется в процессе сжигания жидкого топлива путем конденсации и полимеризации в основном тяжелых углеводородных соединений и содержащихся в мазуте карбенов и карбомидов. Опасные свойства сажи объясняются, видимо, присутствием в ней (или входящих в ее состав) сложных углеводородов типа бенз(а)пирена.
Образование и рост сажевых частиц зависят прежде всего от наличия достаточного количества окислителя в зоне горения, а также способа и качества смешения топлива с окислителем (воздухом).
Несмотря на то, что частицы сажи составляют менее 10 % общей массы техногенных загрязнителей атмосферы, ущерб от этого загрязнителя существен. Твердые частицы причиняют вред здоровью человека, поражая легкие, способствуют повышению скорости химических и фотохимических реакций в атмосфере, уменьшают прозрачность воздуха, увеличивают количество осадков и туманов, изменяют температурный уровень среды, отрицательно влияют на почву и растительность.
Степень воздействия пыли во многом зависит от размера частиц и их концентрации, а также химического состава. Главным образом загрязняют атмосферу частицы размерами от 0,1 до 10 мкм. При размерах менее 0,1 мкм частица проявляет свойства молекулы, частицы размером от 1 до 20 мкм могут длительное время находиться в атмосфере, следуя потокам воздуха. При размерах более 20 мкм время витания частиц незначительно и они быстро выпадают на землю.
При исследовании атмосферы городов было обнаружено, что частицы размерами до 1 мкм составляют не более 3 % массы всех частиц, в то время как количество этих частиц очень велико.
Подобные частицы способны проникать в легкие, в связи с чем существенную роль приобретают методы подавления выделения именно таких частиц. Попадая в атмосферу, они играют роль ядер конденсации, влияющих на образование облаков, дождя, снега.
Между интенсивностью выбросов частиц и количеством дождей имеется прямая зависимость: в промышленных городах в воскресные и нерабочие дни уменьшается количество осадков.
Взвешенные частицы сами по себе могут быть химически инертными или активными. Они способны поглощать химически активные вещества или образовывать химически активные соединения и вызывать токсический эффект, если частица токсична вследствие своего химического или физического строения, препятствует физиологическим процессам очистки респираторного тракта или является носителем токсичного вещества.
Инертные частицы загрязняют территории городов, фасады зданий и сооружений, внутренние помещения, а также одежду и ткани.
Частицы пыли вызывают коррозию металлов либо непосредственно, либо за счет воздействия разъедающих химических веществ, входящих в ее состав.
