Загрязнения атмосферного воздуха и воздуха внутри помещений: источники заргязнения, влияние на организм, аэрополлютанты что это?

Загрязнение атмосферного воздуха различными поллютантами наряду с табачным дымом является одной из основных причин роста заболеваемости и смертности населения.

В отличие от пассивного курения, которого можно избежать, воздействию загрязнителей окружающей среды подвержено все население.

Аэрополлютанты вызывают у гиперчувствительных людей негативные реакции со стороны различных систем организма и в первую очередь со стороны респираторных органов: от раздражения дыхательных путей до развития тяжелых аллергических реакций, отека легких, нередко со смертельным исходом.

Большая часть населения России проживает в регионах с высоким уровнем загрязнения атмосферного воздуха. Это обусловлено ежегодными выбросами в атмосферный воздух миллионов тонн пыли, оксида углерода, диоксида серы, сотен тысяч тонн оксидов азота, десяток тысяч тонн других химических веществ. Более того, помимо техногенных воздействий причиной глобальных изменений биосферы являются: аномальные изменения температуры окружающей среды, природные катаклизмы, стихийные бедствия (наводнения, землетрясения, пожары).

С давних времен в разных странах были неоднократно зафиксированы случаи катастрофического загрязнения воздуха с повышением содержания диоксида серы и пылевых частиц. Загрязнения воздуха сопровождались увеличением частоты случаев заболеваний органов дыхания, а также смертельных исходов. Эти «пыльные катастрофы» были в разные годы зарегистрированы в долине реки Маас в Бельгии (1930), Доноре, Пенсильвания (1948) и Лондоне (1952).

Их последствия представили неопровержимые доказательства того, что загрязнение воздуха может повлечь незамедлительный летальный исход. С тех пор было проведено множество научных исследований, которые показали эффект повреждающего воздействия загрязнения воздуха на дыхательную систему человека — от обострения астмы до смертельных исходов от респираторных заболеваний.

Дыхательные пути, являясь воротами для воздушных поллютантов, первыми принимают на себя последствия патогенного воздействия.

Поллютанты, присутствующие в атмосферном воздухе, представляют собой частицы разнообразных химических и биологических материалов. Нередко они служат причиной развития респираторных заболеваний и даже смертельных случаев людей, а также оказывают повреждающее воздействие на растения и животных.

Источниками аэрополлютантов являются движущие механизмы, в частности автомобильный транспорт, выбросы работающих электростанций, фабрик, очистительных заводов, комбинатов. Внутри помещений поллютанты образуются за счет горения каминов, газовых печей, курения сигарет, а также выделяются из различных строительных материалов, чистящих и моющих средств.

Инородные частицы наносят значительный вред респираторной системе. Развитие патологического процесса в легких зависит от концентрации пыли, размера частиц, их свойств, характера воздействия, температуры и влажности воздуха, объема дыхания, а также от индивидуальной чувствительности организма.

Основными поллютантами, повреждающими респираторные органы, являются пылевые частицы, диоксид серы (SO2 ), диоксид азота — PM 10–2,5 (NO2 ) и озон (O3). Они попадают в воздушную среду как от движущихся механизмов, так и от стационарных источников. Озон является вторичной субстанцией, образующейся в результате воздействия солнечной энергии на оксид азота в присутствии углекислого газа при работе мотора движущего автомобиля. Это основной компонент фотохимического поллютанта, или смога, который печально известен причинами экологических катастроф в Лос-Анджелесе (1948), Бельгии (1930), Лондоне (1952), повлекших за собой массовые заболевания органов дыхания и высокую смертность.

Токсические аэрозоли занимают особое место, так как они наносят большой ущерб всему организму, обладают канцерогенными свойствами и могут негативно влиять на репродуктивную функцию. Представителями их являются бензин и кадмий, которые, проникая через дыхательные пути, способны поражать и другие системы организма.

Воздух внутри помещений бывает не менее опасным для здоровья, чем снаружи. Загрязнения его происходят в результате ремонтных работ в офисах и квартирах, которые сопровождаются скоплением строительной пыли, токсических веществ (лаки, краски, цемент, поливинилхлорид и др.). При этом воздухообмен, как правило, недостаточен.

В развивающихся странах образование токсических паров и дыма внутри помещения происходит за счет горения биологических продуктов в процессе приготовления пищи, разжигания каминов, печей и т.д. Современная специфика архитектуры многоквартирных домов не предусматривает эффективного воздухообмена. Стандартная система вентиляции не справляется полностью с возрастающей нагрузкой.

Основные источники загрязнения воздуха и их свойства

Дисперсный состав аэрозольных частиц определяется функцией их распределения в конкретном диапазоне размеров, обозначаемом международным термином «particular meter» (твердая частица — PM). Пыль почти всегда является полидисперсной, т.е. функция распределения частиц по размерам весьма широка: от 10 –2 до 100 мкм. Обычно за размер частицы принимается ее диаметр.

Пылевые частицы (PM), диоксид серы, оксид азота и озон — ведущие аэрополлютанты, оказывающие вредное воздействие на респираторную систему. Их источники могут быть как природными (пылевые бури, морские брызги и др.), так и искусственными (электростанции, двигатели моторов и т.д.).

Для эпидемиологических исследований большое значение имеет информация о размерах пылевых частиц и их свойствах. Частицы больших размеров в диаметре осаждаются в носоглотке, в то время как частицы диаметром менее 10 мкм (PM ) могут проникать в дыхательные пути.

10 Мелкие (менее 2,5 мкм в диаметре) и ультрамелкие (менее 0,1 мкм) частицы проникают в глубокие отделы респираторной системы, достигая бронхиол и альвеол, и могут попадать в другие органы. Размеры частиц также влияют на скорость их движения и расстояние, которое они преодолевают в окружающей среде. Так, мелкие частички распространяются на большие дистанции в атмосфере и могут там курсировать на протяжении ряда дней и недель. Частицы более 2,5 мкм летают на сравнительно короткие расстояния и сохраняются в атмосфере от нескольких минут до часов.

Мелкие частички, как правило, образуются в процессе горения топлива и имеют короткий период своего существования. К примеру, высокая

концентрация частичек, генерируемых двигателями автомобилей на дорогах, молниеносно снижается в воздухе с отдалением от проезжей части. При этом концентрация частиц пыли повышается на уровне земли, приблизительно в радиусе 300 м.

Мелкие частицы (PM 2,5 ) состоят в основном из воды и растворенных в ней веществ. Это могут быть сульфаты, кислоты, щелочи, углеводороды и чистые металлы. Они образуются либо прямым путем в результате горения, либо при конденсации газовых смесей.

Более крупные частицы (РМ 10–2,5 ) попадают в окружающую среду в виде спор и пыльцы растений, а также при измельчении почвы, каменных пород, обработке дерева в процессе землеройных и строительных работ. SO2 образуется в результате горения серы, содержащейся в природном топливе, как например уголь и неочищенная нефть. Но основными источниками SO2 служат электростанции, нефтеперерабатывающие заводы, плавильные и целлюлозные комбинаты.

Диоксид серы в чистом виде — хорошо растворимый газ, поэтому он легко абсорбируется поверхностью слизистой верхних дыхательных путей. Частицы с вдохом попадают в дистальные отделы легких, нанося повреждение, в первую очередь больным БА. Диоксид серы, находясь в атмосфере, легко вступает в химические реакции с водой, микроэлементами металлов и другими поллютантами, образуя аэрозоли дезинтеграции. Природа частичек пыли, генерируемых серосодержащим топливом, неодинакова в разных географических условиях. Однако постоянно присутствуют такие компоненты как серная кислота, различные металлические, кислые и аммонийные сульфаты. Соединения оксидов серы и мелких частиц пыли могут распространяться на довольно длинные дистанции от первоисточников, переходя из газообразного состояния в фазу пылевых частиц в виде кислотного дождя. Последний оказывает поражающее действие на фауну и флору. NO2 мгновенно образуется из оксидов азота, которые выделяются из продуктов горения дизельного топлива.

Автотранспорт и электростанции являются основными источниками этих выбросов. Районы с наибольшей концентрацией NО2 — это центры крупных городов, где есть широкая сеть дорог и проблемы с трафиком. Поскольку NО2 четко отслеживается в выбросах транспортных средств, в эпидемиологических исследованиях его считают маркером загрязнения воздуха, связанного с транспортом. NО2 при реакции с кислородом образует О3 и оксид азота. Это двунаправленная реакция, в результате которой уровень О3 , как правило, ниже в тех районах, где сконцентрирован NО2 . Таким образом, концентрация озона в воздухе имеет тенденцию к снижению в тех районах, которые прилегают к широким магистралям. О3 образуется в результате воздействия солнечных лучей на выхлопы от двигателей внутреннего сгорания автотранспортных средств.

Наиболее важные компоненты выхлопных газов — несгоревшие углеводороды, т.е. летучие органические соединения и оксиды азота. В атмосферном воздухе за пределами дорог ультрафиолетовое воздействие на летучие органические соединения и NО2 приводит к сложной цепи химических реакций.

В результате образуются: О3 , алкил-нитраты, пероксиацил-нитраты, спирты, эфиры, кислоты, пероксикислоты и другие органические и неорганические соединения, присутствующие в виде аэрозолей, газов и твердых частиц. Эта смесь загрязняющих веществ формирует так называемый смог, характерный для районов с большим скоплением автомобилей в ясные солнечные дни. О3 и NО2 присутствуют в высокой концентрации в смоге и оказывают токсическое воздействие на животных и человека. Эти компоненты наиболее известны и изучены как опасные загрязнители воздуха. Оба газа являются растворимыми и не задерживаются в верхних дыхательных путях, а проникают в периферические отделы легких, поражая бронхиолы и альвеолы.

Атмосферный городской воздух содержит ряд известных легочных канцерогенов, в том числе полициклические ароматические углеводороды, входящие в состав выхлопных газов, а также соединения, содержащие нитрозогруппу и асбест. Тем не менее, количество этих канцерогенов в атмосферном воздухе довольно низкое. Эпидемиологическими исследованиями убедительно доказан повышенный риск рака легких у рабочих, подвергавшихся воздействию выхлопных газов дизельного топлива.

Выхлопные газы признаны Международным агентством по исследованию рака как опасный канцероген для человека. Несколько крупных эпидемиологических исследований населения также посвящены изучению риска развития рака легких от длительного воздействия загрязнителей атмосферного воздуха, таких как PM 10 , SО2 , О3.

Несмотря на большой интерес и внимание к загрязняющим веществам, присутствующим в атмосфере, стало очевидно, что не менее важны повышенные концентрации поллютантов в воздухе жилых домов, общественных зданий, офисов и других помещений. В развитых странах типичными источниками загрязнений в помещениях являются пассивное курение, работающие газовые плиты, открытые камины, что значительно увеличивает концентрацию поллютантов, нередко превышающую содержание загрязнителей в зоне наружного воздуха. В странах с недостаточно развитой инфраструктурой пищу готовят в жилых помещениях на открытом огне. В результате сжигания биотоплива в допотопных печах образуется едкий дым, похожий по своему содержанию на табачный, но только без никотина.

При оценке суммарного воздействия аэрополлютантов на здоровье необходимо учитывать уровень как атмосферного загрязнения, так и загрязнения внутри помещений.

doclvs.ru