Загрязнение атмосферного воздуха и его гигиеническое значение

В городах воздух загрязняется выбросами промышленных предприятий и котельных (электростанций, заводов, жилых зданий), выхлопными газами автомобильного транспорта и др. В селах источниками сильного загрязнения воздуха могут быть крупные животноводческие комплексы.

Сжигание топлива является мощным источником загрязнения атмосферы. При этом в воздух выбрасываются летучая зола, сажа, углекислый и угарный газы, сернистый ангидрид, оксиды азота, ароматические углеводороды (в том числе бензпирен) и др. О масштабе образующихся выбросов можно судить по тому, что в результате сгорания одной тонны каменного угля в среднем выделяется около 50 кг пылевидных веществ, до 20 кг сернистого ангидрида, 170 кг угарного газа.

Во многих городах Запада первое место среди источников загрязнения воздуха занимает автомобильный транспорт, в выхлопных газах которого содержится свыше 60 токсических веществ. Из них главные: углекислый и угарный газы, оксиды азота, альдегиды, углеводороды, в том числе бензпирен, свинец и др.

Выбросы промышленности по своему составу очень разнообразны и по количеству велики. Ветер способен разносить атмосферные выбросы на большие расстояния—до 1—5 км и более. В качестве примера рассмотрим гигиеническое значение двух наиболее важных загрязнителей атмосферного воздуха — сернистого ангидрида и угарного газа.

Сернистый ангидрид образуется при сгорании каменного угля, минеральных масел и других процессах. Ежегодно в атмосферу планеты выбрасывается свыше 220 млн. т сернистого ангидрида, который при взаимодействии с водяными парами образует аэрозоль еще более токсичной серной кислоты. Сернистый ангидрид в 2 раза тяжелее воздуха, что способствует загрязнению им приземного слоя атмосферы. В ничтожных концентрациях он вредно влияет на зеленые насаждения, особенно хвойные. Концентрация 0,8-0,9 мг/м3 нарушает фотосинтез, 2,6 мг/м3 наносит растениям видимый вред, большие концентрации могут вызвать их гибель. В концентрации 0,6 мг/м3 сернистый ангидрид вызывает у человека электрокортикальный рефлекс, 1,6— 3 мг/м3 — порог обоняния, 4—8 мг/м3 придает воздуху неприятный запах, 20—40 мг/м3 — порог раздражающего действия на слизистые оболочки (чиханье, кашель), 5 мг/м3 — порог токсического действия в хроническом эксперименте. На основании этих данных установлена среднесуточная ПДК — 0.05 мг/м3, а максимальная разовая — 0.5 мг/м3. (Сопоставление ПДК и порогов различного действия убеждает, что принятые нормативы гарантируют полную безопасность и для здоровья человека и для окружающей среды.

Угарный газ — бесцветный газ без запаха, не раздражает слизистой оболочки, что усиливает опасность отравления им. Угарный газ, образуя карбоксигемоглобин, нарушает доставку кислорода тканям. Из крови часть угарного газа диффундирует в ткани, нарушая в них деятельность дыхательных ферментов и, следовательно, тканевое дыхание. Особо чувствительны к кислородному голоданию клетки центральной нервной системы. Поэтому в легких случаях отравления наблюдаются головная боль, тяжесть в голове, слабость, головокружение, тошнота, рвота, в тяжелых — потеря сознания, судороги, смерть.

Угарный газ содержится в дыме и в выхлопных газах автотранспорта как продукт неполного сгорания топлива. Он легче воздуха, поэтому при поступлении с дымом в атмосферу уносит в верхние слои воздуха и приземный слой атмосферы загрязняется сравнительно мало. В городах на узких улицах с интенсивным движением автотранспорта воздух может сильно загрязняться угарным газом (до 200 мг/м3). В домашних условиях источи: угарного газа является открытое сжигание, в кухонных плитах. При неисправных газовых горелках (красное пламя вместо синего) и плохом проветривании (закрытая форточка, не равный вытяжной канал) в воздухе кухонь находили 50—100, а в отдельных случаях 500 мг/м3 угарного газа. ПДК угарного газа в атмосферном воздухе — 1 мг/м3.

Влияние загрязненной атмосферы на здоровье и санитарные условия жизни. Изучение влияния загрязненной атмосферы на здоровье весьма сложно. Прежде всего потому, что загрязнение атмосферы изменяется во времени и в пространстве, поскольку зависит от многих причин, в том числе столь изменчивых, как например, направление и сила ветра. Кроме того, в загрязненном воздухе чаще всего имеется сколько вредных веществ, которые разных расстояниях от места выброса в действуют на человека в различных пропорциях.

Одновременно с загрязненным воздухом на здоровье влияют социально-бытовые условия, нередко худшие именно у тех контингентов людей, которые проживают наиболее задымляемых районах города. Достигнутые в изучении рассматриваемого вопроса результаты обусловлены правильным подбором сравниваемых контингента людей, квалифицированным и целенаправленным медицинским обследованием, применением современных математико-статистических приемов многофакторного анализа, позволяющих при изучении патологической пораженности и заболеваемости, определить степень корреляции между отдельными факторами или их сочетаниями и нарушениями здоровья.

В итоге исследований выявлены следующие виды воздействия загрязненной атмосферы на организм человека и здоровье.

1. Загрязнения могут придавать воздуху запах и вызывать нежелательные рефлекторные защитные реакции. По гигиеническим соображениям воздух не должен иметь посторонних запахов. Известно, что ощущение постороннего запаха сопровождается рядом рефлекторно развивающихся вегетативных реакций: задержка дыхания, уменьшение глубины дыхания и ухудшение вентиляции легких, тошнота, головная боль.

2. Крупнодисперсная пыль, например, вблизи электростанций вызывает глазной травматизм; проживающие здесь жители обращаются за медицинской помощью по поводу засорения глаз и воспалений конъюнктивы в несколько раз чаще, чем население районов города с чистым воздухом.

3. Воздух, загрязненный пылевыми частицами и раздражающими газообразными примесями (например, сернистым ангидридом), воздействуя на слизистую оболочку дыхательных путей, снижает ее барьерные свойства, угнетает функцию мерцательного эпителия, вызывает воспалительные явления. В легких детей, проживавших в течение нескольких лет вблизи крупных электростанций, рентгенологически наблюдались и явления начинающегося пневмокониоза.

4. В задымляемых районах населенных мест нередко регистрируется неспецифическое действие атмосферных загрязнений, которое выражается в ослаблении иммунозащитных сил, ухудшении физического развития детей, увеличении общей заболеваемости, главным образом за счет острого и хронического бронхита, ангины и пневмонии. Так, в ФРГ выявлена строгая математическая зависимость между концентрацией сернистого ангидрида в атмосферном воздухе и заболеваемостью населения бронхитом.

5. В районах, атмосфера которых загрязняется предприятиями химической промышленности, цветной металлургии и т. п., наблюдаются и специфические проявления токсического действия различных выбросов, например, при загрязнении атмосферы фтористыми соединениями — флюороз зубов у детей, при загрязнении антибиотиками или соединениями бериллия — аллергозы. Описаны даже (Новый Орлеан, Йокогама и др.) массовые заболевания бронхиальной астмой из-за наличия в атмосферных выбросах активных аллергенов.

6. Наличие в продуктах сгорания топлива и в выхлопных газах автотранспорта 3,4-бензпирена и других канцерогенов позволяет предположить, что загрязнение атмосферы может приводить к увеличению заболеваемости населения раком легких. Выявить эту связь нелегко, учитывая, что между действием канцерогена и развитием злокачественного новообразования проходят годы.

Наибольшие концентрации канцерогенов находили либо в воздухе сильно задымляемых районов промышленных городов (например, в Шеффилде до 4,2 мкг на 100 м5), или на улицах с интенсивным движением транспорта (например, в Лос-Анджелесе до 3,4 мкг на 100 м3). Экспериментаторам удалось индуцировать раковые опухоли у животных, длительное время затравлявшихся в специальных камерах пылью, полученной из воздуха ряда крупных американских и французских городов.

Заболеваемость раком легких увеличивается в тех городах, где растет загрязнение атмосферы; она в 2—3 раза меньше в сельской местности.

7. B ряде городов, преимущественно стран Запада, атмосферные выбросы столь значительны, что при неблагоприятной для самоочищения атмосферы погоде (безветрие, температурная инверсия, при которой дым стелется к земле, антициклональная погода с туманом) концентрация загрязнений в приземном воздухе достигает критической величины, при которой наблюдается острая, выраженная реакция организма. Различают две ситуации: смог лондонского типа и с лос-анджелесского (фотохимический туман).

Смог лондонского типа наблюдается при пасмурной, туманной погоде, способствующей значительному возрастанию концентрации сернистого ангидрида и трансформации его в еще более токсичный аэрозоль серной кислоты. Одновременное возрастание концентрации других ингредиентов атмосферных выбросов может усиливать действие сернистого ангидрида или катализировать превращение его в серный ангидрид.

Наиболее легкие симптомы при действии смога — резь в глазах, слезотечение, сухой кашель, тошнота, головная боль. К умеренным симптомам относят кашель с мокротой, стеснение в груди, одышку, общую слабость, к тяжелым — чувство удушья. Тяжело переносят смог лица, страдающие бронхиальной астмой, декомпенсированными формами заболеваний сердца, хроническим бронхитом с эмфиземой и т. п.

Статистический анализ показал, что в дни смога резко возрастает обращаемость населения за медицинской помощью, в том числе срочной, растет госпитализация больных, а также смертность от заболеваний сердца, сосудов и органов дыхания, особенно среди пожилых людей. Так, в 1952 г. в Лондоне за пять дней смога умерло на 4000 человек больше, чем в среднем умирало за пять обычных дней. В последние десятилетия в связи с возрастающим загрязнением атмосферы во многих городах капиталистических стран география смога расширяется, а частота его растет.

Фотохимический туман впервые наблюдался в Лос-Анджелесе, а теперь стал частым гостем многих зарубежных городов (Мехико, Токио и др.); в Лос-Анджелесе он бывает несколько десятков дней в году. Многолетние исследований показали, что причина фотохимического тумана заключается в следующем. Молекулы, содержащихся в выхлопных газах оксидов азота, возбуждаются за счет энергии ультрафиолетовых лучей солнца, а затем, реагируя с кислородом воздуха образуют озон. Последний, реагируя с углеводородами выхлопных газов или выбросов нефтеперерабатывающих предприятий (в особенности с олефинамн), образует комплекс соединений, названных фотооксидантами: органические перекиси, свободные радикалы, альдегиды, кетоны. Среди них пероксиацетилнитрит и пероксибензоилнитрит не только сами обладают сильным окислительным действием, но ускоряют окисление оксида азота (NО) с образованием озона. Накапливаясь при соответствующей погоде (ясная, безветрие) на. улицах города, где много автомашин, озон и другие фотооксиданты вызывают сильное раздражение слизистых оболочек глаз, верхних дыхательных путей (слезотечение, мучительный кашель), понижают видимость в атмосфере, губительно действуют на растительность. О концентрации фотооксидантов в воздухе судят по содержанию озона. Считают, что 0,3 мг/м5 озона должно настораживать, 0,5— 0,6 мг/м3 вызывает сильный фотохимический туман. Максимально при фотохимическом тумане обнаруживали 1,2 мг/м3 озона.

8. Влияние загрязнений атмосферы на санитарные условия жизни сводится к следующему. Интенсивное задымление атмосферного воздуха уменьшает прозрачность атмосферы, способствует облако - и туманообразованию (пылинки — ядра конденсации). Эти процессы усиливаются при наличии в воздухе сернистого ангидрида и, следовательно, аэрозоля серной кислоты, который, сорбируясь на пылинках, ускоряет конденсацию водяных паров. В результате в задымляемых городах увеличивается количество пасмурных и туманных дней, снижается освещенность (до 30—50%), интенсивность ультрафиолетовой радиации (на 20—30%, а в зимнее время до 50— 60% и более). Многие ингредиенты атмосферных загрязнений и в том числе пыль, закупоривающая поры листьев, оказывают неблагоприятное влияние на растительность, вплоть до полной ее гибели (вблизи некоторых предприятий в радиусе до 5^ 10 и более км). Население задымляемых районов городов жалуется на быстрое загрязнение стекол, невозможность проветривания жилищ, коррозию металлических и бетонных конструкций, разрушение памятников и т. п.

Радикальное решение задач санитарной охраны атмосферного воздуха возможно только в условиях социалистического общества, когда нет частной собственности на землю, фабрики и заводы и когда нет никаких препятствий для проведения оздоровительных мероприятий даже самого’ крупного масштаба. Поэтому только после Великой Октябрьской социалистической революции в нашей стране началась эффективная и планомерная борьба с загрязнением атмосферного воздуха.

Установлены допустимые концентрации в атмосферном воздухе тех или иных веществ-загрязнителей. Благодаря четко проводимой системе мероприятии, несмотря на высокие темпы индустриализации города Советского Союза не знают, что такое смог, а воздушные бассейны многих из них, например, Москвы, в последние годы стали значительно чище.

Наиболее эффективным способом сохранения чистоты атмосферы является создание новой промышленной технологии без выбросов в атмосферу. В СССР это полностью реализовано в атомной промышленности и на атомных электростанциях, которые в настоящее время меньше загрязняют атмосферу, чем тепловые электростанции. Борьба с загрязнением уличного воздуха городов возможна путем замены автомобилей электромобилями или дожигания выхлопных газов с применением специальных катализаторов. Значительному снижению количества пыли в атмосферном воздухе городов способствуют их теплофикация и газификация. Газификация значительно сокращает выбросы в атмосферный воздух, главным образом пыли и сажи, а теплофикация, при которой сжигание топлива сосредоточивается на крупных объектах, позволяет улучшить очистку выбросов в атмосферу.

Для улавливания золы и пыли на промышленных предприятиях, электростанциях, теплоэлектроцентралях, устанавливаются специальные очистные сооружения. С этой целью используются циклоны (в которых, благодаря вращению воздушного потока, пылевые частицы отбрасываются к стенкам и, потеряв скорость, скользят вниз и скапливаются в нижней части установки), очищающие выбросы преимущественно от крупных взвешенных частиц. Для задержки мелких взвешенных частиц используются матерчатые, бумажные фильтры, электрофильтры, позволяющие увеличивать эффективность очистки до 98% и более. В связи с развитием большой химии важное значение приобретает очистка промышленных выбросов от вредных газов, для чего применяют различные способы, в основе которых часто лежит поглощение этих веществ водой, содовым, или другим раствором при пропускании выбросов через специальные сооружения (скруббер). Высокие трубы (до 200— 300 м) способствуют рассеиванию загрязнений.

Большая роль в охране атмосферного воздуха отводится архитектурно-планировочным мероприятиям при застройке городов и мероприятиям по их благоустройству. Прежде всего территория городов должна быть разделена на жилые и промышленные районы с достаточной защитной зоной между ними. Промышленные районы должны располагаться так, чтобы преобладающие ветры дули по направлению от жилых районов на промышленные. Следует широко использовать защитную роль зеленых насаждений и озеленять защитную зону между жильем и промышленными предприятиями.

Для борьбы с почвенной пылью в населенных местах осуществляется их благоустройство: улицы и площади должны иметь гладкое покрытие, например асфальтовое, все свободные территории должны озеленяться. Большое значение имеют автоматы, постоянно следящие за концентрацией загрязнений в определенных точках и передающие эту информацию в соответствующие АСУ. В настоящее время разработаны математические модели, позволяющие по данным о степени загрязнения воздуха и сведениям синоптиков прогнозировать возможность смога, фотохимического тумана, ожидаемую концентрацию угарного газа на основных магистралях города и т. п.