4.5.4.1. Монооксид углерода

В незагрязненном воздухе содержание СО невелико — 0,05— 0,1 млн:¹. В то же время по суммарной массе монооксид углерода является одним из основных загрязнителей воздушной среды. Общее содержание СО в земной атмосфере составляет 5,2*10⁸ т. Однако толь­ко в США за счет сжигания ископаемого топлива в атмосферу выбра­сывается ежегодно около 10⁸ т. Суммарное же количество СО, образу­ющегося во всем мире в результате деятельности человечества, оцени­вается в 30% от общего количества СО в атмосфере. Тот факт, что при этом атмосферный уровень СО невысок, свидетельствует о протекании процессов, приводящих к потреблению СО. Среднее время пребывания СО в атмосфере составляет примерно б месяцев.

Токсическое действие СО основано на его способности прочно связываться с ионами железа в молекуле гемоглобина, в 210 раз более эффективно, чем Ог. Образующийся в результате этой реакции кар-боксигемоглобин теряет способность переносить кислород. Например, человек, вдыхающий в течение нескольких часов воздух, содержащий 0,1% СО, на 60% снижает способность крови переносить Ог-

Монооксид углерода является наиболее серьезным и опасным за­грязнителем в крупных городах с высокой плотностью автомобильного движения. Концентрация СО на городских транспортных магистралях часто достигает 50 млн."¹, а в "пробках" может повышаться до 140 млн."¹. Поэтому у людей, работающих в зонах с высокой плотностью транспортного движения, содержание карбоксигемоглобина в крови аномально высокое по сравнению с остальной частью населения.

Однако наиболее серьезной причиной отравления монооксидом углерода является курение. Вдыхаемый при курении дым содержит примерно 400 млн."¹ СО. Содержание карбоксигемоглобина в крови курильщиков, выкуривающих пачку сигарет в день, «оставляет в сред­нем 4,7%. В нормальных условиях у некурящих людей содержится всего 0,3—0,5% карбоксигемоглобина. Эта небольшая концентрация создается главным образом в результате выделения небольших коли­честв СО при протекании нормальных химических процессов в орга­низме, а также вследствие наличия даже в незагрязненном воздухе небольшого количества СО.

Вдыхание воздуха с повышенным содержание СО приводит к росту уровня карбоксигемоглобина не сразу, а постепенно — в течение не­скольких часов. Точно так же при уменьшении содержания СО в воздухе кровь нормализуется лишь через несколько часов.

4.5.4.2. Углеводороды и продукты их окисления

Основным загрязнителем атмосферы городов органическими ве­ществами является автомобильный транспорт. Он выбрасываете атмо-

131

сферу около 50% углеводородов. Другой мощный источник углеводо­родов — испарение органических растворителей на бензоколонках, в производстве и в быту (около 25%). Предполагается, что вклад авто­мобильного транспорта в загрязнение воздуха будет возрастать, не­смотря на меры по борьбе с токсичностью двигателей внутреннего сгорания. Количество органических соединений, выделяющихся с отработавшими газами, зависит от многих факторов — типа двигателя, режима его работы, состава топлива. Сравнение состава отработанных газов бензиновых и дизельных двцгателей показывает, что бензиновые двигатели вырабатывают больше несгоревших углеводородов и про­дуктов их неполного окисления (СО и альдегидов), тогда как дизель­ные — больше сажи (и 1 г/м³). Концентрация несгоревших углеводоро­дов в отработавших газах бензиновых двигателей зависит от соотноше­ния топлива и воздуха в горючей смеси. На холостом ходу, при крей­серской скорости, ускорении и торможении концентрация углеводоро­дов в выхлопных газах меняется в соотношении 2,3:1,0:1,3:9,2 соответ­ственно. Это означает, что в городах наибольшее количество углеводо­родов выделяется с отработавшими газами при кратковременных остановках на перекрестках.

Отработавшие газы представляют собой многокомпонентную смесь не только исходных углеводородов, но и продуктов их неполного сгорания и термической деструкции. Всего в составе отработавших газов идентифицировано более 500 органических соединений.

Концентрации индивидуальных соединений в выхлопных газах варьируют в очень широких пределах. В наибольших количествах присутствуют простейшие углеводороды Ci—Сг- В основном (более 47%) это метан, этилен, ацетилен, толуол, концентрация которых превышает 100 млн."¹. По качественному составу наиболее многочис­ленную группу составляют непредельные углеводороды. Отработавшие газы автотранспорта оказываются обогащенными более реакционноспо-собными и токсичными соединениями, чем исходное топливо.

Наряду с углеводородами в результате их частичного окисления при работе двигателя в выхлопных газах образуется большое число кислородсодержащих соединений. Общее содержание легколетучих кислородсодержащих соединений в выхлопных газах автомобиля го­раздо ниже, чем углеводородов, но сами эти соединения обладают высокой биологической активностью. В основном это альдегиды, кето-ны, спирты, фенолы, нитрометан, концентрация которых достигает 5—10 млн."¹.

В выхлопных газах как бензиновых, так и дизельных двигателей присутствуют также полиядерные ароматические углеводороды (ПАУ) и их кислород- и азотсодержащие производные. 132

Вторым по мощности после автомобильного транспорта антропоген­ным источником органических загрязнителей атмосферы являются промышленные предприятия. Зачастую количество газовых выбросов достигает нескольких процентов от массы готовой продукции. Ассор­тимент загрязняющих веществ широк, насчитывает десятки тысяч наименований, особенно на предприятиях химической и нефтехими­ческой промышленности. Очень велики потери используемых в про­мышленности растворителей.

Значительные количества летучих углеводородов выбрасываются в атмосферу с отходящими газами ТЭС и ТЭЦ. При сжигании 1 т неф­тепродуктов выделяется 0,25 кг, а при сжигании 1 т угля — 0,16 кг углеводородов.

Наименьшее количество углеводородов (0,48 кг/млн.м³) выделяется при использовании природного газа. В то же время добыча природно­го газа служит одним из наиболее серьезных источников загрязнения атмосферы метаном (см. п. 4.5.1). По некоторым данным, при добыче, транспортировке и использовании теряется около 2% СН₄. Это соот­ветствует выделению в атмосферу ежегодно 20 млн. т. Сравнимы по масштабам и величины выделения СН₄ при добыче каменного и буро­го угля.

Коксохимические, нефтехимические и металлургические заводы служат источниками поступления в атмосферу ПАУ, в частности бенз(а)пирена. Концентрация этого одного из наиболее опасных кан­церогенов на таких предприятиях достигает сотен мкг/мЗ. Особенно большое локальное загрязнение воздуха ПАУ связано с переработкой угля в кокс, а также при розливе стали. Высокий уровень загрязнения воздушной среды ПАУ имеет место в производстве алюминия и сажи.

Значительным источником ПАУ служат ТЭС и ТЭЦ. Наиболее токсичные представлены в табл. 19.

Таблица 19. Пшшароматические углеводороды - приоритетные загрязнители воздушной среды

Продолжение табл. 19

Существенный вклад в загрязнение воздушной среды вносят пред­приятия по крупномасштабному производству галогенсодержащих соединений (СНС1₈, ССЦ, СН₂С1₂, CFC1₃, CF₂C1₂, CH3CCI3 и др.).Спе-цифика использования многих летучих галогенсодержащих соедине­ний такова, что большая часть их поступает в атмосферу. Так, 95% фторохлоруглеводородов попадает в атмосферу в течение 1—2 лет, причем около 40% (а это сотни тысяч тонн в год) наиболее опасных для озонового слоя фреонов просачиваются в стратосферу.

Высказывается мнение, что почти все количество CFCI3 и CF₂C1₂ (на 1975 г. — более 8 млн.т) рано или поздно поступит в стратосферу. К началу 80-х годов ряд стран прекратили или резко сократили про­изводство фторохлоруглеводородов. В настоящее время темп загрязне­ния атмосферы СОЦ,* CFCI3, CF2CI2 заметно спал.

Источником опасных долгоживущих загрязнений атмосферы слу­жат некоторые объекты коммунального хозяйства. Например, вентиля­ционные выбросы мусоропроводов содержат более 40 токсичных и дурнопахнущих веществ. При сжигании в быту природного газа в продуктах его сгорания обнаружено 22 различных компонента, в част­ности большое количество формальдегида (до 150 мг СН₂0 при сжига­нии 1 м³ природного газа).

135

Источниками загрязнения воздушной среды дурнопахнущими веществами служат сооружения по очистке коммунальных сточных вод и свалки твердых отходов. В основном это серо- и азотсодержащие производные. По некоторым оценкам, 1 т отходов на свалке в течение 10 лет выделяет в атмосферу 15—20 м³ метана.

В последнее время принято сжигать твердые отходы, однако техно­логия сжигания недостаточно отработана. При горении образуются опасные вещества, среди которых встречаются и такие высокотоксич­ные, как полихлорированные бифенилы (I), дибензофураны (II) и дибензо-п-диоксины (III):

Полихлорированные бифенилы (ПХБ) выпускаются промышленнос­тью начиная с 1930 г., и за это время их произведено более 1 млн.т. Всего в промышленности используется около 100 различных ПХБ. Они химически инертны, устойчивы к высоким температурам и имеют низкую летучесть. Большая часть ПХБ расходуется в электротехничес­кой промышленности в качестве диэлектрика в конденсаторах и транс­форматорах, а кроме того, в качестве пластификаторов и в гидравли­ческих приводах.

Полихлорированные дибензо-п-диоксины (75 изомеров) и дибензо^ фураны (135 производных) образуются в процессах горения и поступа­ют в атмосферу с дымовыми газами и в составе летучей золы мусоро­сжигательных печей. Поступление диоксинов в атмосферу от промыш­ленных источников происходит обычно в результате аварийных выбро­сов.