Экология Иркутской области. Климат и рассеивание вредных веществ в атмосфере

В промышленных городах Иркутской области отмечается значительное содержание в атмосферном  воздухе специфических примесей.

Сероводород. Контроль содержания сероводорода осуществляется на 14 ПНЗ в 7 городах области и под факелом ОАО «Ангарская нефтехимическая компания».

Максимальные  концентрации превышают санитарную норму в 5 городах: в Байкальске, Усть-Илимске, Братске, Зиме, Ангарске. Максимальная концентрация 3,8 ПДК отмечена в Байкальске (выбросы БЦБК), наибольшая повторяемость 3,8% наблюдается в Братске (выбросы предприятий химической, нефтехимической и целлюлозно-бумажной отраслей промышленности).

Средняя годовая  концентрация сероуглерода в Братске  превышает предельную допустимую норму в 6,2 раза, максимальная концентрация достигает 4,6 ПДК, с наибольшей повторяемостью 45,2%.

Концентрация  фенола и аммиака определяются в  Ангарске. Средние и максимальные разовые концентрации этих примесей ниже 1 ПДК.

Растворимые твердые фториды контролируются в городах Братск и Шелехов на 4 ПНЗ, фторид водорода – на 5 ПНЗ. Средние за год концентрации растворимых твердых фторидов не достигают уровня 1 ПДК, максимальные разовые – превышают ПДК в 3,3 раза в Братске и в 3 раза в Шелехове, наибольшая повторяемость 4,8% наблюдается в Братске.

Среднегодовая концентрация фторида водорода в  Шелехове достигает 1 ПДК, в Братске  составляет 1,6 ПДК. Максимальная концентрация в Братске достигает 2,9 ПДК; в Шелехове – 3ПДК. Наибольшая повторяемость превышения ПДК отмечена в Братске – 13,4%.

Концентрации хлора определяются на 8 ПНЗ в 5 городах, хлорида водорода на 4 ПНЗ в 3 городах, ртути – в Зиме и под факелом ОАО «Саянскхимпласт».

Среднегодовые концентрации хлора, хлорида водорода, ртути ПДК не превышают. Максимальные концентрации были превышены: в Усть-Илимске по хлору в 1,6 раза, в Зиме по хлориду водорода в 6,3 раза. Максимальная концентрация ртути 0,0003 мг/м³ отмечена под факелом ОАО «Саянскхимпласт» (выбросы химической отрасли промышленности).

Концентрации формальдегида определяются на 10 ПНЗ в 7 городах. Средний уровень загрязнения воздуха формальдегидом составляет 1 – 9,3 ПДК. Наибольшая среднегодовая концентрация 9,3 ПДК наблюдается в Братске.

Максимальная  разовая концентрация превышает  ПДК в Шелехове в 11,4 раза, в Братске в 5,6 раза, Зиме, Иркутске, Ангарске в 1,03 – 2,8 раза. Наибольшая повторяемость превышения ПДК 46,1% наблюдается в Братске.

Средняя и максимальная концентрация фурфурола в Бирюсинске и Зиме ниже ПДК (выбросы гидролизного завода).

Средние годовые концентрации метилмеркаптана в Братске и Усть-Илимске ниже 1 ПДК. Максимальная разовая концентрация в Братске ПДК не достигает, в Усть-Илимске составляет 1,6 ПДК; (НП)=2,6%.

Среднегодовая концентрация сажи в Иркутске составляет 1,1 ПДК, максимальная разовая – 1,5 ПДК, НП=34,9%.

Средние годовые  и максимальные концентрации бензола, ксилола, толуола, в Братске ниже предельных норм. Среднегодовая концентрация этилбензола ниже ПДК, максимальная разовая составляет 3,5 ПДК.

Среднегодовые концентрации свинца санитарные нормы не превышают, наибольшая из среднемесячных была превышена в 1,1 раза в Усолье-Сибирском. Концентрации остальных нормируемых тяжелых металлов в девяти обследованных городах не превышают ПДК (Состояние загрязнения…2008).

 

5. Влияние атмосферы города на организм человека

 

Среди факторов внешней среды, оказывающих непосредственное и постепенное воздействие на организм человека, воздух играет наиболее важную роль. Без него немыслимо  сколько-нибудь продолжительное сохранение жизненных функций организма. Воздух необходим для дыхания и принимает участие в тепловом обмене организма. Влияние воздуха на организм человека может быть не только положительным, но и отрицательным. Неблагоприятные климатические условия, значительные изменения в составе воздуха могут нарушить нормальное взаимоотношение между организмом и средой и привести к различным заболеваниям, а также осложнить их течение.

       Эти вещества попадают в организм человека преимущественно через систему дыхания. Органы дыхания страдают от загрязнения непосредственно, поскольку около 50% частиц примеси радиусом 0,01-0,1 мкм, проникающих в легкие, осаждаются в них.

  Проникшие в организм частицы  вызывают токсический эффект, поскольку  они: а) токсичны (ядовиты) по  своей химической или физической природе; б) служат помехой для одного или нескольких механизмов, с помощью которых нормально очищается респираторный (дыхательный) тракт; в) служит носителем поглощенного организмом ядовитого вещества.

 В некоторых  случаях воздействие одних загрязняющих веществ  в комбинации с другими приводит к более серьезным расстройствам здоровья, чем воздействие каждого из них в отдельности. Большую роль играет продолжительность воздействия.

 Статистический  анализ позволил достаточно надежно  установить зависимость между уровнем загрязнения воздуха и такими заболеваниями как поражение верхних дыхательных путей, сердечная недостаточность, бронхиты, астма, пневмония, эмфизема легких, а также болезни глаз. Резкое повышение концентрации примесей, сохраняющееся в течение нескольких дней, увеличивает смертность людей пожилого возраста от респираторных и сердечно-сосудистых заболеваний.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 Схема воздействия  загрязнений представлена на  рисунке 1.2

 

 

 

 

 

 

При гигиенической  оценке воздуха учитывают:

- физические  свойства - температуру, влажность, скорость движения воздуха, барометрическое давление, радиоактивность, напряженность солнечной радиации;

- химический состав - содержание нормальных составных частей и посторонних газов, механических примесей (пыли и дыма);

- микроорганизмы - число бактерий, их патогенность.

Наибольшее  влияние на организм человека оказывает  состояние воздушной среды вблизи поверхности земли, т. е. в прилегающем к земле воздушном слое высотой до 10-12 км (Никитин, Новиков, 1986).

Солнечные лучи, достигая земли, частично отражаются; преимущественно они поглощаются почвой и превращаются в тепловую энергию. Нагревание атмосферы происходит за счет излучения теплой почвой, поэтому по мере удаления от поверхности земли температура воздуха понижается. Распределение тепла на земном шаре, прежде всего, зависит от его шарообразной формы. По направлению от экватора к полюсам солнечные лучи падают под острым углом, и земля нагревается меньше. Близость морей и других больших водоемов делает температуру воздуха более умеренной, т.к. вода, обладая большой теплоемкостью, в теплое время года поглощает значительное количество тепла, оказывая охлаждающее действие на ближайшие территории поверхности земли. В холодное время года она наоборот отдает тепло, накопленное водой в теплое время года, повышая тем самым температуру близлежащей местности. В зависимости от географического положения колебания температуры воздуха на протяжении года бывают разными; на юге они бывают небольшими, на севере же наоборот, они достигают значительных величин (Матвеев, 2000).

Совершенство  терморегуляционных механизмов, деятельность которых осуществляется под контролем центральной нервной системы (ЦИС), позволяет человеку приспосабливаться к различным температурным условиям и переносить значительные кратковременные отклонения температуры от нормальных величин.

Уменьшение  или увеличение теплопродукции достигаются  химическим способом терморегуляции: при высокой температуре воздуха происходит торможение окислительных процессов и теплообразование понижается, при низкой же температуре происходит обратное.

Возможности терморегуляции не безграничны и нарушение теплового равновесия организма может стать причиной глубоких патологических сдвигов. При нарушении условий теплоотдачи наступает повышение температуры тела, учащение пульса, ослабление компенсаторной способности сердечнососудистой системы, понижение функциональной деятельности желудочно-кишечного тракта. Наблюдаются головная боль, плохое самочувствие, понижение внимания, нарушение координации движений, снижение работоспособности, особенно физической, связанные с повышением теплопродукции. Так, работоспособность при 24⁰С снижается на 15%, а при 28⁰С на 30%. для того, чтобы не наступило перегревание, температура воздуха должна быть на 5-10⁰С ниже температуры тела.

Оптимальная температура  для жилых помещений 18-20⁰С.

Также на организм человека влияет и атмосферное давление. Так у лиц, страдающих ревматизмом, артритами, появляются боли в пораженных суставах, у больных ишемической болезнью сердца ухудшается самочувствие, наблюдаются приступы стенокардии. У людей с повышенной нервной возбудимостью нарушается сон, появляется чувство страха.

При повышенном атмосферном давлении в крови  растворяется азот, который затем  при поднятии человека на поверхность (понижение атмосферного давления) выделяется в капиллярах в виде мелких пузырьков газа, вызывал газовую эмболию.

Микроклимат характеризует  климатические условия на ограниченной территории, в пределах одного населенного  пункта. В состоянии покоя, в течение суток, взрослый человек вдыхает 13 - 14 м³ воздуха, а при физических нагрузках - значительно больше. Небезразличен для организма человека и химический состав вдыхаемого воздуха (Никитин, Новиков, 1986).

Воздух у  поверхности земли представляет собой смесь газов. Содержание в атмосфере азота равняется 78%, кислорода-20,95%, двуокиси углерода – 0,04%, прочих газов – меньше 1%. Атмосферный воздух может загрязняться путем привнесения в него или образования в нем загрязняющих веществ в концентрациях, превышающих нормативы качества или уровня естественного содержания (Атмосфера…1981).

Загрязняющее вещество - примесь в атмосферном воздухе, оказывающая при определенных концентрациях неблагоприятное воздействие на здоровье человека.

В последнее  время содержание в атмосферном воздухе российских городов и промышленных центров таких вредных примесей, как взвешенные вещества, диоксид серы, существенно уменьшилось, так как со значительным спадом производства сократилось число промышленных выбросов, а концентрация оксида углерода и диоксида азота возросли в связи с ростом парка автомобилей.

Наиболее значимое влияние на состав атмосферы оказывают  предприятия черной и цветной  металлургии, которое сопровождается выбросом в атмосферу пыли, сернистого газа, марганца. Вместе с доменным газом в атмосферу в небольших количествах происходит выброс соединений мышьяка, фосфора, сурьмы, свинца, паров ртути, цианистого водорода и смолянистых веществ.

Кислород - самая важная для жизни составная часть воздуха. Он необходим для окислительных процессов и находится в организме в связанном с гемоглобином состоянии, образуя оксигемоглобин, который переносится эритроцитами к клеткам организма.

Уменьшение кислорода во вдыхаемом воздухе оказывает неблагоприятное воздействие на организм. Выраженные симптомы гипоксии с ухудшением общего самочувствия и снижения работоспособности отмечаются уже при концентрации кислорода 13-14%, а при 7-8% наступает смерть. Допустимой границей снижения уровня кислорода в замкнутых пространствах считается 17-18%.

На Земле  ежегодно сжигают 12 миллиардов тонн углеводородного  топлива - газа, нефти, угля и продуктов их переработки. При этом в атмосферу выбрасывается огромное количество дыма, который, перемешиваясь и взаимодействуя с воздухом, образует 180 миллиардов тонн отравляющих газов. Содержащаяся в них зола не может долго находиться во взвешенном состоянии - она постепенно опускается на поверхность Земли. В результате ежегодно оседает около 360 тонн отравляющих веществ на каждом квадратном километре!

С самого начала следует провести различие между отдельными трагическими эпизодами губительного действия загрязнения и его непрерывным длительным влиянием. В первом случае, как причина, так и следствие ясны, даже если конкретное загрязняющее вещество - виновник трагедии - осталось неопознанным. Медленный, скрытый вред причиняемый здоровью человека действием загрязняющих веществ, обнаруживается лишь при эпидемиологических анализах, но сами анализы не могут показать, как именно эти вещества и их сочетания влияют на заболеваемость и смертность людей.

Путей проникновения  загрязняющих веществ в тело человека множество, однако, главный из них - это дыхательная система. Иногда эти вещества попадают внутрь организма через пищеварительный тракт или поражают глаза и кожу. Во многих случаях загрязнение вызывает аллергические заболевания.

Совершенно  ясно, что при концентрации загрязняющих веществ, типичных для современного промышленного города, индивидуальные физиологические реакции человеческого организма на загрязнение могут быть различными.

Для некоторых  особенно катастрофических эпизодов известны начало развития и финальная фаза. В этих случаях при наличии  ярко выраженных условий застоя (приповерхностная инверсия температуры воздуха и  спокойная безветренная погода) происходила аккумуляция загрязняющих веществ до очень высоких уровней концентрации, часто с образованием туманов и смогов. Последствия: острые респираторные заболевания в тяжелой форме, часто со смертельным исходом. В большинстве случаев осталось невыясненным, какое именно загрязняющее вещество было непосредственным виновником столь серьезных последствий.

Причиной большинства  самых трагических эпизодов, имевших место за последнее столетие, является серная кислота.

Приведем некоторые  из загрязняющих веществ, наиболее часто встречающихся в воздухе промышленных городов, характерные уровни их концентрации и их предполагаемое влияние на здоровье (Таблица 1).

 

Таблица 1 - Некоторые вещества, часто встречающиеся в атмосфере промышленных городов, и предположительный ущерб, наносимый ими здоровью

Вещество	Характерная концентрация	Вызываемые  заболевания
Двуокись серы	10-30 мкг/м3	Расстройства  дыхания
Окись углерода	5-25 мг/ м3	Сердечно сосудистые заболевания и расстройства нервной  системы
Озон и окислители	5-150 мкг/ м3	Раздражение глаз и дыхательной системы
Двуокись азота	100-200 мкг/ м3	Раздражение дыхательной  системы
Свинец	0,5-2,5 мкг/ м3	Расстройства  нервной системы у детей
Кадмий	30-80 мг/ м3	Болезни сердца и почек
Полициклические углеводы	1-5 мг/ м3	Рак легких
Асбест	1-5 нг/ м3	Рак легких