Химический состав атмосферного воздуха

Размещено на http://www.allbest.ru/

ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧЕРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО

ОБРАЗОВАНИЯ «ПЕРМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ АКАДЕМИКА Е.А. ВАГНЕРА» МИНИСТЕРСТВА ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Реферат на тему:

Химический состав атмосферного воздуха

Выполнил:

Коняев Константин Вадимович

Студент 3 курса

Пермь 2022

1. Химический состав воздуха и его гигиеническое значение

Гигиеническое значение воздушной среды заключается в том, что воздух содержит необходимый для дыхания кислород, принимает все газообразные продукты обмена веществ, регулирует теплообмен. Однако воздух может оказывать и отрицательное влияние на человека. Он может быть носителем токсических веществ и патогенных микроорганизмов.

Основными составными частями атмосферного воздуха являются кислород (около 21 %), азот (78 %), углекислый газ (0,03-0,04 %), озон (10^-6 %) водяные пары, инертные газы, перекись водорода (около 1%).

Кислород - наиболее важная составная часть воздуха. При его непосредственном участии протекают все окислительные процессы в организме человека и животных.

В покое человек потребляет около 350 мл кислорода, а при тяжелой физической работе количество потребляемого кислорода увеличивается в несколько раз. Вдыхаемый воздух содержит 20.7-20.9 % кислорода, а выдыхаемый - около 15-16 %.

Углекислый газ. Содержание его в атмосфере довольно постоянно. Оно объясняется круговоротом его в природе: из воздуха он поглощается растениями, а расход его возмещается за счет углекислого газа, выделяемого в атмосферу при горении топлива, из почвы и т.д. В выдыхаемом воздухе содержится до 4.4 % углекислого газа. Углекислый газ - физиологический возбудитель дыхательного центра, поэтому в незначительном количестве его добавляют к воздуху при искусственном дыхании. В больших количествах он может оказывать наркотическое действие и смерть. Углекислый газ имеет и гигиеническое значение. По его содержанию судят о чистоте воздуха помещений. При скоплении людей в плохо вентилируемых помещениях вместе с накоплением углекислого газа в воздухе увеличивается содержание других продуктов жизнедеятельности человека, повышается температура и увеличивается влажность.

Если содержание углекислого газа в воздухе помещений превышает 0.07-0.1 %, то воздух приобретает неприятный запах и может вызвать нарушение функционального состояния организма.

Азот. Азот является основной составляющей частью атмосферного воздуха. В организме он находится в растворенном состоянии в крови, тканевых жидкостях, но не принимает участия в химических реакциях. В настоящее время экспериментально установлено, что азот вызывает у животных расстройство нервно-мышечной координации, последующее возбуждение и наркотическое состояние. Выполняет балластную роль - поддерживает равновесие между организмом человека и окружающей средой.

Озон. Стратосферный озон формирует озоновый экран, защищающий нашу планету от избытка УФЛ. Приземный озон - причина развития фотохимического смога.

2. Гигиеническая характеристика вредных примесей в воздухе

Все перечисленные газы принадлежат к нормальному составу атмосферного воздуха. В действительности же мы чаще соприкасаемся с атмосферным воздухом, загрязненным различными примесями. К ним следует отнести ядовитые газы; окись углерода, сернистый газ, аммиак), сероводород и др.; механические примеси (пыль, копоть, дым); бактерии.

Окись углерода: газ без цвета и запаха, образуется при производственных процессах, при работе автотранспорта и в жилищах при неполном сгорании органических веществ, содержащих углерод; при курении и т.д. Окись углерода обладает повышенным сродством к гемоглобину крови, вследствие чего в тканях возникает кислородное голодание. Постоянное воздействие даже малых концентраций является неблагоприятным для здоровья фактором. В жилые и коммунальные помещения окись углерода может поступить при раннем закрытии печных труб, в кабине шофера при длительной стоянке машины с работающим мотором.

Предельно допустимая среднесуточная концентрация окиси углерода для атмосферного воздуха - 1 мг.

В воздухе постоянно присутствуют пыль и микроорганизмы. Длительное вдыхание производственной пыли может вызвать заболевание верхних дыхательных путей (бронхит), а при значительной примеси кремниевой пыли развивается склеротические изменения в легочной ткани (силикоз). Наиболее часто такое заболевание отмечают у работающих в угольных шахтах.

В состав дыма могут входить канцерогенные вещества, вызывающие у животных в условиях эксперимента рак. У лиц, длительно проживающих в городах с сильным загрязнением воздуха, тоже часто обнаруживают рак легких.

Кроме прямого влияния на организм, пыль оказывает и косвенное воздействие на здоровье населения. Пыль и туманы, поглощая значительную часть солнечной радиации, ухудшают световой климат населенных мест. Тонкий слой пыли и сажи, оседая на стеклах, ухудшает естественное освещение жилища.

В атмосферном воздухе наряду с пылью, дымом могут содержаться и бактерии. Микроорганизмы попадают в воздух при кашле, чихании, разговоре вместе с капельками слюны здоровых и больных людей. Большинство микроорганизмов в атмосферном воздухе относится к сапрофитам, патогенные микроорганизмы встречаются редко.

3. Источники загрязнения атмосферного воздуха

Загрязнения атмосферного воздуха могут иметь природное и техногенное происхождение.

Природные источники

К природным источникам относятся извержения вулканов, вынос морских солей, выветривание почвы, растения, лесные и торфяные пожары, пыльные бури и другие. При извержении вулканов в воздух выбрасывается аэрозоль в виде пепла, пары воды, соединения углерода, водород, диоксид серы, хлор и т.д.

В атмосферном воздухе можно обнаружить аэропланктон, то есть находящиеся во взвешенном состоянии частицы биологической природы. В его состав входят бактерии, вирусы, споры плесневых грибов, дрожжевые грибы, актиномицеты, цисты простейших, споры мхов и папоротников. Они привносятся в атмосферный воздух из почвы. В атмосферном воздухе может содержаться космическая пыль в незначительной концентрации (0,0001%). Морская пыль образуется вследствие испарения воды из брызг и капель морской воды и представляет собой кристаллы соли.

В разгар цветения от одного растения в атмосферный воздух может поступать до нескольких миллионов гранул пыльцы. Содержание пыльцы зависит от сезона года, наличия и особенностей растительности. Пыльца является причиной аллергических заболеваний у человека (сенной лихорадки или поллиноза).

Техногенные (искусственные или антропогенные) источники

1. Предприятия теплоэнергетики (теплоэлектростанции, котельные установки)

Характер загрязнения атмосферного воздуха продуктами сгорания минерального топлива определяется следующими факторами: видом топлива, условиями его сжигания в различных топочных устройствах, наличием и технической эффективностью очистных сооружений, условиями выбросов (высотой труб, скоростью выхода газов и их температурой). Большое значение имеют метеорологические условия и рельеф местности.

Современная энергетика базируется в основном на использовании таких горючих ископаемых, как уголь, нефть, природный газ, торф. В зависимости от типа применяемого топлива существенно меняется состав и количественные соотношения отдельных видов загрязнения.

Основными продуктами неполного сгорания углеводородного топлива являются оксиды углерода и соединения серы - органическая, сульфидная (колчедан), сульфатная сера. Минеральные примеси представляют собой силикаты, сульфаты, сульфиды, карбонаты, оксиды металлов, фосфаты, хлориды щелочных металлов. Среди газообразных загрязнений атмосферного воздуха ТЭС ведущее место занимают оксиды серы. Наиболее высокое содержание данного соединения отмечается в мазуте. Практически вся сера, содержащаяся в мазутах, при сжигании превращается в диоксид серы. При горении угля образуются окислы азота, которые при взаимодействии с углеводородами, находящимися в приземных слоях атмосферы, образуют озон.

При сжигании каменного угля, кроме газообразных выбросов, образуется зола. При сжигании зола распределяется на 2 части: одна оседает, остается в топке, другая выносится через трубы вместе с газами в атмосферу (летучая зола). Количество летучей золы зависит от метода сжигания угля. Она на 95% состоит из мельчайших твердых минеральных частичек размером до 5 мкм. В минеральной части золы содержится 42 - 49% диоксида кремния, 24 - 38% алюмосиликатов, 10 - 16% соединений железа, кальций, магний и другие. В золе присутствуют некоторые металлы, которые принято считать канцерогенами (хром, никель, бериллий, мышьяк) и естественные радионуклиды. Неполное сгорание углеводородного топлива ведет к образованию канцерогенных ПАУ, в том числе 3,4 - бензпирена.

2. Автотранспорт

Особенностью автомобильного транспорта, как источника загрязнения воздуха, является:

- численность автотранспорта в крупных городах быстро увеличивается, следовательно, увеличивается и выброс вредных веществ в атмосферу;

- автомобиль в отличие от промышленных предприятий и предприятий теплоэнергетики является движущимся источником загрязнения и его негативное воздействие распространяется на жилые районы, места отдыха и т.д.;

- автомобильные выбросы распространяются на уровне дыхания человека, и их рассеивание в условиях городской застройки затруднено;

- использование автомобилей вторичного рынка.

Степень загрязнения атмосферного воздуха зависит от состава выхлопных газов, интенсивности и организации движения автотранспорта, ширины улиц, рельефа местности и метеоусловий.

Выхлопные газы содержат более 200 химических веществ, в том числе продукты неполного сгорания топлива (углекислый газ, альдегиды, кетоны, углеводороды, в том числе канцерогенные, водород, сажу, перекисные соединения), продукты термических реакций азота с кислородом, за счет чего образуются оксиды азота, вещества, которые входят в состав топлива (соединения свинца, диоксид серы).

Количество и состав отработанных газов определяются конструктивными особенностями автомашин (тип двигателя), режимом работы их двигателей, техническим состоянием, качеством дорожного покрытия, метеорологическими условиями, качеством применяемого топлива. Наименее благоприятные режимы работы двигателя - малые скорости и холостой ход.

Для повышения октанового числа бензина к нему добавляют различные присадки. В течение многих лет широко применялся тетраэтилсвинец, в последние годы его использование ограничено и сейчас используют менее токсичные антидетонаторы.

Увеличение плотности транспортных средств на магистралях и дорогах ведет к изменению режима движения и увеличению времени разгона, которое характеризуется наиболее интенсивным выбросом отработанных газов.

Большое значение имеют интенсивность и плотность транспортных потоков. При малой плотности потока (10 автомобилей/км) возможно движение со свободной скоростью, при групповом движении (11 - 30 автомобилей/км) падение скорости потока ведет к дополнительному расходу топлива. При колонном движении (31-100 автомобилей/км) скорость потока снижается вплоть до затора, что еще больше увеличивает расход топлива и, следовательно, повышает уровень загрязнения воздуха.

3. Промышленные предприятия

Характер выбросов зависит от вида предприятия.

В последние годы цветная металлургия прочно занимает одно из ведущих мест по объему выбросов загрязняющих веществ в атмосферу. Технология производства цветных металлов связана с образованием большого объема газа, который содержит диоксид серы, диоксид углерода, аэрозоли конденсации металлов. При производстве свинца, цинка, меди, кобальта, никеля, алюминия атмосферный воздух может загрязняться оксидами указанных металлов, фтористым водородом, пылью глинозема, смолистыми веществами и канцерогенными ПАУ, в частности 3,4 - бензпиреном.

Ведущими компонентами выбросов предприятий черной металлургии являются угольная пыль, пыль с высоким содержанием диоксида кремния, оксид углерода, диоксид серы, оксиды азота.

Нефтедобывающая промышленность вышла на 3-е место по объему загрязняющих веществ, на ее долю приходится около 20% выбросов от стационарных источников в промышленности. Загрязнение атмосферного воздуха связано со способностью нефти к испарению. Основными компонентами выбросов являются оксид углерода, различные углеводороды, диоксид серы, сероводород, оксиды азота.

В машиностроении состав отходящих газов меняется в зависимости от особенностей технологических процессов. В выбросах содержатся оксид углерода, диоксид серы, пыль, оксиды азота, фенол, аммиак, бензол, формальдегид, метан и другие вещества.

4. Сельское и коммунальное хозяйство.

Загрязнение атмосферного воздуха предприятиями сельского хозяйства происходит в результате выброса аммиачного газа. Он выделяется из отходов животного происхождения, при испарении удобрений. В атмосфере газ соединяется с продуктами горения (оксид азота, сульфаты), что приводит к образованию мелкодисперсных частиц. Такие взвеси вызывают бронхо-легочные, сердечные заболевания.

Высокие дозы провоцируют рост в почве токсинообразующих микроорганизмов и элементов, которые негативно отражаются на растениях, животных, насекомых.

Пестициды - группа ядохимикатов, действие которых направлено против бактерий, грибков, насекомых, сорняков и грызунов. Они не имеют избирательной направленности. От токсичных соединений гибнут безвредные птицы и животные, полезные микроорганизмы. Часть ядов остается в культурных растениях, может попасть в организм человека. Постепенно накапливаясь, они несут вред здоровью. Возникает цепная реакция, которая мешает восстановлению природного равновесия: пестициды замедляют разложение тел, растения не получают питательных веществ (гумус) для роста. Происходит обеднение флоры и фауны.

Важным источником загрязнения воздуха городов является сжигание мусора, в котором содержатся: 0,5-0,7% азота, 0,06-0,28% серы, 0,04-0,7% хлора и сотые доли процента свинца, никеля, меди, цинка. В состав газовых выбросов мусоросжигательных установок входят углекислый газ, оксиды углерода, серы и азота, аммиак, углеводороды, хлористый и фтористый водород, а также высокотоксические тяжелые металлы. Так, при сжигании 1 т городского мусора в атмосферу выбрасывается 23 г свинца, 4 г ртути, 1,3 г кадмия. В результате гниения мусора на свалках в воздух поступает метан. Его эмиссия в глобальном масштабе оценивается в 20-70 млн т/год. Города дают 80% всех выбросов в атмосферу и 3/4 общего объема загрязнений; все города мира ежегодно выбрасывают до 3 млрд т твёрдых отходов, свыше 500 млрд м3 промышленных и бытовых стоков, около 1 млрд т аэрозолей; загрязняющее и тепловое воздействие больших городов и агломераций прослеживается на расстоянии около 50 км; города изменяют естественные ландшафты, формируя антропогенный ландшафт.

атмосферный воздух загрязнение гигиенический

4. Влияние атмосферных загрязнений на детский организм

Загрязнение окружающей среды оказывает влияние на здоровье человека самыми разнообразными путями и практически может воздействовать через все сферы контакта человека с ней. В последние годы внимание ученых всех стран мира все больше привлекают изменения погодных условий и нередко связанные с ними загрязнения атмосферного воздуха, представляющие значительный риск для здоровья населения. Так, при повышенной температуре воздуха отмечается заметный рост концентрации химических веществ, типичных для загрязнения атмосферного воздуха крупных городов. Загрязненность окружающей среды городов токсическими веществами ведет к обострению многих хронических болезней, прежде всего сердечно-сосудистых и легочных (атеросклероз, туберкулез, хронический бронхит, пневмония, рак легкого, бронхиальная астма и др.), заболеваниям нервной и иммунной систем, желудочно-кишечного тракта и др.

Загрязнения атмосферного воздуха относятся к загрязнениям малой интенсивности. Они не имеют запаха, вкуса и цвета (как правило). Человек не может воздержаться от вдыхания загрязненного воздуха. Группы риска - дети, пожилые люди, инвалиды, курильщики.

Виды влияния загрязнений на организм человека:

1. Острое влияние: кратковременное воздействие большими концентрациями (аварии, смог).

2. Хроническое влияние: длительное воздействие малыми дозами

- неспецифическое (основное влияние): нет четкой этиологической связи между заболеванием и загрязнителем;

- специфическое: например, воздействие кремния (силикоз).

3. Отдаленные последствия: мутагенное, канцерогенное, эмбриотоксическое, тератогенное.

Влияние на детей. В экологически неблагоприятных районах, городах с большой концентрацией химических производств происходит резкое снижение рождаемости, повышение уровней смертности от врожденных аномалий и опухолей, рост инвалидизации населения.

Исследования многих авторов посвящены изучению влияния неблагоприятных факторов окружающей среды на детский организм, являющийся своего рода индикатором изменений окружающей среды. Отмечается, что практически в каждом крупном промышленном городе происходит увеличение распространенности заболеваний органов дыхания и ЛОР-органов при воздействии повышенного уровня вредных веществ в воздухе. Наиболее значительное увеличение заболеваемости детского населения по сравнению с контрольными группами выявлено в городах Тольятти, Стерлитамак, Омск, Уфа, Ангарск (химическое и нефтехимическое производство), Белово, Каменск-Уральский, Кировоград, Заполярный (металлургическое производство), Усолье-Сибирское и др. (нефтехимия хлорорганических соединений). В патологии детского возраста респираторные заболевания занимают одно из ведущих мест и имеют наибольший удельный вес в структуре детской заболеваемости. Изучение заболеваемости острыми респираторными инфекциями верхних дыхательных путей у детей на загрязненных территориях позволило выявить выраженную связь их с загрязнением атмосферного воздуха диоксидом серы, диоксидом азота, пылью, оксидом углерода. Высокая заболеваемость детей связана, видимо, не только с раздражающим действием на слизистую оболочку органов дыхания вредных примесей, превышающих ПДК, но и с общим понижением сопротивляемости организма к вредным внешним воздействиям. Лидирующее положение в структуре заболеваемости органов дыхания у детей занимают обструктивный бронхит и стенозирующий ларинготрахеит.

При изучении влияния загрязнителей атмосферного воздуха (фенол, ацетон, стирол, толуол, формальдегид) на состояние внешнего дыхания у детей, установили, что в районах с высоким показателем техногенной нагрузки у детей дошкольного возраста увеличена частота отклонений функциональных показателей (жизненная емкость легких, максимальная скорость вдоха и выдоха) от их должных величин, повышение содержания иммуноглобулина Е в сыворотке крови, что указывает на высокую вероятность развития обструктивных заболеваний.

У детей, проживающих в районах с различной степенью загрязнения атмосферного воздуха, выявлены худшие антропометрические показатели (уменьшение длины тела, массы тела), чем у детей контрольной группы, что объясняется проявлением защитно-компенсаторных реакций организма, направленных на его оптимальное приспособление к окружающей среде. Отмечается, кроме того, и высокий уровень заболеваемости детей болезнями печени и желчных путей, что связывают с наличием в воздухе хлорированных и ароматических углеводородов.

У 50% детей, проживающих в условиях высокой антропогенной нагрузки, отмечали избыточное жироотложение, что связано, по-видимому, с нарушением обмена веществ, особенно липидного.

При исследовании периферической крови у детей выявлена эозинофилия и снижение количества моноцитов, что свидетельствует о токсическом и аллергизирующем влиянии неблагоприятных факторов окружающей среды.

В структуре общей заболеваемости детей, проживающих в неблагоприятных экологических условиях, отмечается также высокий уровень аллергических заболеваний. Это может быть связано с неспецифическим влиянием химических веществ в составе атмосферного воздуха, которое приводит к изменению иммунореактивности, так как иммунная система активно участвует в механизме противодействия химическим веществам. Неблагоприятная экологическая обстановка способствует снижению адаптационных возможностей организма и росту заболеваемости. При изучении связи между концентрациями в атмосферном воздухе химических веществ и распространенностью аллергических заболеваний у детей, выявили выраженную прямо пропорциональную корреляционную зависимость между концентрацией сероводорода и распространенностью экзем и нейродермитов. Уровни корреляционных зависимостей между загрязняющими атмосферный воздух веществами и частотой бронхиальной астмы в основном формируются за счет влияния диоксида серы, сероводорода, оксида углерода и пыли. В структуре аллергических болезней преобладал атопический дерматит (54,8%), респираторные формы аллергии (бронхиальная астма, астматический бронхит - 22%), аллергический ринит и др.

Известно, что естественным внешним проявлением любого вида трудового процесса является двигательная активность человека. Именно через посредство двигательной функции наиболее очевидным образом осуществляется взаимодействие организма с внешней средой, происходит приспособление его к среде и владение ею. Результаты физиолого-эргономических исследований двигательной активности учащихся 13-16 лет свидетельствуют, что у обследуемых, живущих в микрорайоне с большим загрязнением атмосферного воздуха, имеют место достоверные отличия в возрастной динамике изменения двигательной активности, изменении ее на протяжении учебного дня и в уровне физического развития, которые могут быть обусловлены хроническим воздействием на организм школьников повышенных концентраций вредных веществ, содержащихся в атмосферном воздухе. В.А. Беляковым и А.В. Васильевым (2003) выявлена сильная зависимость между уровнем загрязнения атмосферного воздуха вредными веществами и гармоничностью развития детей Кировской области, где размещены предприятия теплоэнергетики, машиностроения, цветной металлургии, химической и микробиологической промышленности.

Врожденные пороки развития являются одним из наиболее объективных маркеров экологического неблагополучия. За последние годы показатель перинатальной смертности превышал контрольный показатель почти в 2 раза. Показатель ранней неонатальной смертности среди новорожденных также имел тенденцию к увеличению, причиной являлись пороки развития. Проведена оценка различий антропометрических показателей новорожденных в зависимости от загрязнения атмосферного воздуха. Авторы указывают на увеличение числа новорожденных с дисгармоничными антропометрическими показателями под влиянием загрязнения воздуха диоксидом азота и диоксидом серы.

5. Санитарная охрана атмосферного воздуха

Санитарная охрана атмосферного воздуха -- это комплекс законодательных, организационных и технических мероприятий, направленных на охрану атмосферного воздуха от вредных выбросов.

Мероприятия по борьбе с загрязнениями АВ

I Технологические (действие на источник выброса вредных веществ)

1) создание замкнутых производственных процессов;

2) рациональное использование природных ресурсов;

3) замена вредных веществ в производстве безвредными или менее вредными;

4) очистка сырья от вредных примесей;

5) замена сухих способов переработки пылящих материалов мокрыми;

6) замена пламенного нагрева электрическим;

7) герметизация процессов, использование гидро- и пневмотранспорта.

II Планировочные (закономерности распространения промышленных выбросов)

1) зонирование территории города;

2) борьба с природной запыленностью;

3) организация СЗЗ;

4) правильная планировка жилых районов;

5) зеленые насаждения;

6) высота труб.

III Санитарно-технические (очистные сооружения)

2 основные группы методов очистки выбросов:

- пылеулавливание (комплекс физических методов, используемых для извлечения твердых и жидких примесей - пыли, дыма, капелек тумана, брызг);

- газоочистка (это физико-химические методы очистки для извлечения и утилизации примесей из отходящих газов).

IV Законодательные

Данная группа мероприятий направлена на урегулирование общественных отношений, поддержание правового порядка, оптимизацию путей сохранения атмосферы. Целью является обеспечение чистоты и безопасного состояния воздушной среды.

1. “Об охране атмосферного воздуха” - содержит указания обеспечивающие предупреждение и ликвидацию выбросов.

2. “Об охране окружающей среды” - указывает на право граждан на проживание в безвредной природной среде, защищённой от негативных влияний.

3. “О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения” - затрагивает множество вопросов:

· Права и обязанности правительства, уполномоченных субъектов РФ, граждан, ИП, юр. лиц, в отношении производственных технологий.

· Требования к опасным выбросам, питанию, промышленным площадкам, почвам, водной среде.

· Правила эксплуатации оборудования, транспорта, помещений.

СанПиН 1.2.3685-01 «Гигиенические нормативы и требования к обеспечению безопасности и (или) безвредности для человека факторов среды обитания»; СанПиН 2.1.3684-21 «Санитарно-эпидемиологические требования к содержанию территорий городских и сельских поселений, к водным объектам, питьевой воде и питьевому водоснабжению, атмосферному воздуху, почвам, жилым помещениям, эксплуатации производственных, общественных помещений, организации и проведению санитарно-противоэпидемических (профилактических) мероприятий»- в них изложены основные требования к содержанию воздуха на территории населенных мест.

Размещено на Allbest.ru