Источники и масштабы tеxнoгенного загрязнения биосферы

Все загрязняющие вредные  вещества в токсикологии принято  оценивать по их воздействию на организм. Наиболее характерными являются рефлекторные (органолептические) и токсические (резорбтивные) воздействия.

Рефлекторные реакции  могут проявляться в форме  ощущения запаха световой чувствительности, изменения биоэлектрической активности головного мозга. Резорбтивное действие может быть общетоксическим канцерогенным, мутагенным и т.п.

Запах - наиболее воспринимаемая форма загрязнения окружающей среды, обнаруживаемая нами при помощи обоняния. Около 50% всех жалоб на загрязнение  воздуха связано с ощущением  неприятных или тяжелых запахов.

Поэтому понятие «неприятный  запах» приобретает определенный санитарно-гигиенический  смысл. Неприятным запахом обладают многие вещества. Из 8 млн. химических соединений, известных ныне, примерно 1/5 обладает неприятным запахом, а количество веществ, распознаваемых по запаху, близко к 100 тысячам. Неприятные запахи промышленных выбросов, как правило, обусловлены  одновременным действием большого количества веществ. При этом определить непосредственно степень влияния  каждого индивидуального компонента практически невозможно.

Одним из критериев нормирования запаха является порог ощущения запаха (ПОЗ), т.е. такая концентрация одоранта в воздухе, при которой запах  не воспринимается органами обоняния человека. Значения ПОЗ для большинства  неприятнопахнущих веществ значительно  ниже допустимых концентрация этих веществ.

Для характеристики загрязнения  воздуха неприятными запахам  введено понятие единицы запаха (ЕЗ). За единицу запаха принято считать  такое количество индивидуального  пахучего вещества или смеси веществ, которое, будучи полностью растворенным в 0,0283м³ (в куб. футе) чистого воздуха, ощущается половиной тестируемых лиц из группы, включающей не менее 8 человек. Интенсивность запаха пробы загрязненного воздух определяется числом объемов воздуха, необходимого для разбавления пробы до концентрации ПОЗ. Суммарный выброс неприятнопахнущих веществ, выраженный в единицах запаха, определяют произведением интенсивности запаха на объем выбрасываемого потока.

Интенсивность ощущаемого запаха пропорциональна логарифму отношения  объема пахнущего вещества к объему воздуха, в котором этот одорант  содержится. Из этого следует, что  с увеличением концентрации в 10 раз  интенсивность запаха увеличивается  в 2 раза. Таким образом, соотношение  между силой ощущения и концентрацией  носителей запаха является достаточно сложным.

Эти обстоятельства вызвали  необходимость устанавливать для  загрязняющих воздух веществ два  вида ПДК: максимальную разовую и  среднесуточную. Размерность ПДК  для воздуха -  мг/м³.

Первая вводится с целью  предупреждения негативных рефлекторных реакций при кратковременном  воздействии и обозначается ПДК_М.Р., а вторая для предупреждения токсического действия – ПДК_С.С..

Максимальная разовая  концентрация устанавливается из условия  отсутствия  рефлекторных реакций  в организме при действии в  течении 20 минут, и поэтому при  контроле загрязненности воздуха такими веществами пробы берутся однократно в течение 20...30 мин. Таким образом, для тех веществ которые оказывают немедленное, но временное раздражающее действие, устанавливают ПДК_М.Р..

Дни веществ, оказывающих  резорбтивное действие (см. выше) при  накоплении в организме, устанавливают  ПДК_С.С..ПДК_С.С. - среднесуточная предельно допустимая концентрация вредного вещества в воздухе населенных мест, мг/м³. Эта концентрация вредного вещества не должна оказывать прямого или косвенного вредного воздействия на организм человека в условиях неопределенно долгого круглосуточного вдыхания. При этом учитывается среднесуточная концентрация за год, а не в отдельные сутки.

Например, ПДК_С.С. для свинца устанавливается из расчета предотвращения накопления в организме такого количества вещества за 70 лет жизни человека, при котором начнет проявляться его отрицательное действие в виде сужения сосудов, разрушения нервной системы и др. явлений. При этом, если концентрация свинца в атмосфере воздуха в отдельные сутки значительно превышает ПДК_С.С., равную 0,0003 мг/м³, то это не является нарушением санитарных норм при условии, что в среднем за год она выдерживается в пределах нормативной величины.

С ПДК_С.С. сравнивают концентрации веществ, определяемые несколько раз в течение суток (обычно - 4 раза) При этом учитывают следующие обстоятельства.

Во первых, из-за неустойчивости направлений ветра примеси могут присуствовать или отсутствовать в населенном пункте: ветер может быть направлен от источника выброса к населенному пункту или в сторону от него. Поэтому концентрации могут быть выше или ниже ПДК_С.С. в течение того или иного отрезка времени.

Во вторых, вредные вещества могут обладать как рефлекторным, так и резорбтивным действием на организм. Например, то или иное вещество может оказать рефлекторное воздействие при значительно более низкой концентрации, чем резорбтивное. Таковы летучие вещества, обладающие резким запахом или раздражающим действием, например, аммиак, метилмеркаптан, сероводород.

Другие вещества, не обладая  раздражающим действием (не имея запаха, цвета), ядовиты при низких концентрациях, т.е. отравление, начинается раньше, чем  человек способе ощутить присутствие  этих веществ. Таким соединением  является, в частности, угарный газ, для которого ПДК_С.С.=1,0 мг/м³.

Поэтому существует следующее  правило: если рефлекторное действие токсиканта начинается при более низкой концентрации, чем резорбтивное, то ПДК_М.Р.=ПДК_С.С.. Таким образом, для тех веществ, которые обладают немедленным раздражающим действием, а также свойствами накопления в организме, вызывающими патологические изменения, устанавливают ПДК_М.Р. и ПДК_С.С., и при этом они равны между собой.

Если порог разового воздействия  вещества на организм больше порога среднесуточного  воздействия, то для вещества устанавливаются  различные величины ПДК_М.Р. и ПДК_С.С. Т.е. если при более низкой концентрации начинается токсичное (отравляющее) действие, то ПДК_М.Р. превышает ПДК_С.С. в 2-10 раз. Например, озон: ПДК_М.Р.=0,16 мг/м³ ПДК_С.С.=0,03; SO₂ : ПДК_М.Р.=0,5 мг/м³, ПДК_С.С.=0,05;  NО : ПДК_М.Р.=0,4 мг/м³ ПДК_С.С.=0,06; хлорофос: ПДК_М.Р. =0,04 мг/м³, ПДК_С.С.=0,02.

Для веществ, порог  токсического воздействия которых на организм пока не известен, а также для  особо опасных веществ устанавливают  только ПДК_М.Р.. Для условий производственных помещений для всех нормируемых веществ устанавливаются только ПДК_М.Р. Например, H₂SO₄ - ПДК_М.Р.=0,015; H₂S -  ПДК_М.Р.=0,008 мг/м³.

Наряду с национальными  ПДК существуют международные нормативы, рекомендуемые Всемирной организацией здравоохранение. Они близки к усредненным  межнациональным нормативам.

Ряд вредных веществ, поступая в атмосферный воздух, превращается в другие вещества, часто более  токсичные. При сравнении ожидаемых  расчетных приземных концентраций с ПДК, проводимом с целью проверки достаточности предусмотренных  мероприятий для защиты атмосферы, следует делать соответствующий  пересчет. Например, оксиды азота в  дымовых газах, поступающих в  атмосферу с продуктами сгорания топлива, приблизительно на 97% состоят  из оксида азота, для которого величина ПДК_М.Р.=0,4 мг/м³. В атмосферном воздухе около 80% NО самопроизвольно окисляется  до NО₂, имеющего ПДК_М.Р.=0,085 мг/м³.  Поэтому при сравнении с ПДК расчетную величину выбросов оксидов азота следует привести к NО и отдельно - к NО₂ с учетом поправки на увеличение молекулярной массы, происходящее вследствие окисления NО в NО₂.

Следует отметить, что находящийся  в атмосфере диоксид азота  под действием солнечного излучения  может вступать в другие реакции:

NO₂ + hv     NO + O;

O + O₂ + M        O₃ + M;

O + NO₂ + M       NO₃ + M;

2NO₂ + O₃           N₂ O₅ + O₂;

4NO₂ + 2H₂ O + O₂             4HNO₃ ;

3NO₂ + H₂O          2HNO₃ + NO.

где M – вещество, принимающее избыток энергии.

Аналогичным образом может  происходить превращение SO₂  в SO₃

SO₂ + O + M         SO₃ + M;

SO₂ + O₃          SO₃ + O₂ .

с последующим образованием паров серной кислоты.

Образующиеся при этом озон и кислоты характеризуются  более высокой токсичностью и  агрессивностью по сравнению с исходными  соединениями. Это обстоятельство требует  обязательного учета при определении  приземных концентраций соответствующих  веществ при их рассеивании в  атмосфере. 

Еще один пример трансформации  химических соединений в атмосфере  связан с фотохимическими реакциями  фторхлоруглеродов. Так, в результате разложения фреонов  под действием  УФ – лучей образуется хлор, являющийся одним из разрушителей озонового  слоя. При этом токсичность  образующегося  хлора (ПДК _М.Р.=0,1мг/м³) в 1000 раз превышает токсичность исходных фреонов (ПДК _М.Р.=100 мг/м³).

 

4.1.Раздельное  нормирование загрязняющих  веществ  в воздухе 

Процесс  гигиенического нормирования сталкивается с существенными  затруднениями  организационного, технического, физиологического характера.

Мы знаем, что экологическая  ниша человека (как совокупность его  требований к режимам различных  факторов) неизменна, где бы он ни находился. Это означает, что условие С  ≤ ПДК должно соблюдаться  в  любых местах пребывания человека: на работе, дома, на отдыхе. Очевидно, что  содержание примесей в воздухе рабочего помещения неизбежно больше, чем  на площадке предприятия, и тем более  – за ее пределами, т.е. в населенных пунктах, куда примеси доходят в  той или иной мере рассеянными. В  этих условиях нереально иметь одинаковые ПДК для того или иного загрязняющего  вещества (см. схему выбросов и их рассеивания).

  

 

С >> ПДК

                    Факел выброса

 

      С ≤ ПДК_Р.З.

               

 

 

 

 

 

С ≤  ПДК_П.П.

      или

С ≤ 0,3ПДК_Р.З.

 

Граница территории

      предприятия

Зона  рассеивания примесей

Граница зоны жилой застройки

С ≤  ПДК_А.В.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Поэтому разработаны так  называемые принципы раздельного нормирования загрязняющих веществ. Это значит, что для каждого вредного вещества устанавливаются несколько максимальных разовых ПДК в воздушной среде: как минимум две. В частности, одно значение  ПДК устанавливается в воздухе рабочей зоны (ПДК_Р.З.), под которой понимают пространство в 2 м от пола, где находятся места постоянного, или временного пребывания работающих, другое - в атмосфере воздуха населенного пункта (ПДК_А.В.).

ПДК_Р.З.  - это концентрация, которая при ежедневной, кроме выходных дней, работе в течение 8 ч. или при другой продолжительности рабочего дня, но не более 41 ч. в неделю в течение всего рабочего стажа не может вызвать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья  обнаруживаемых современными методами исследования, в процессе  работы или в отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений.

Как видим, при нормировании загрязняющих веществ учитывается  экспозиция, т.е. время пребывания людей  в зоне загрязнения, что связано  с  возможностью хронических и  острых отравлений. На территории предприятия  содержание примесей в воздухе принимается  равным 0,3 от ПДК_Р.З.. Снижение нормы содержания примесей на территории  предприятия в три раза по сравнению с ПДК_Р.З. вызывается тем, что воздух территории предприятия используется для вентиляции производственны помищений, где концентрация примесей периодически может быть весьма высокой, т.е. превышать ПДК_Р.З.. Поэтому приточный воздух, используемый для проветривания рабочих помещений, должен быть менее грязным.

Для помещений ЭВМ и  компьютеров в ряде случаев ПДК_Р.З.  устанавливается  не из гигиенических, а из технических соображений и бывает на порядок более жесткой, чем ПДК для таких же веществ в других цехах. В этих случаях соблюдение требования о том, что в местах воздухозаборна и на заводской площадке загрязнение воздуха не  должно превышать 30% ПДК_Р.З., также может не учитываться, т.к. соблюдение технических требований по чистоте воздуха в помещении, где расположена ЭВМ, может быть достигнуто более экономным способом – очисткой  небольшого количества воздуха, которое обычно требуется для таких помещений.