Качество атмосферного воздуха и здоровье населения

Атмосферные выбросы могут так изменять химический состав воздуха, что возникает реальная опасность для здоровья людей. Эта опасность определяется следующими факторами:

1. Большие и все более растущие возможности загрязнения воздуха. По мнению ученых, потенциальная угроза от токсических отходов стоит для цивилизации на втором месте после угрозы ядерной войны. В среднем, в развитых странах годовой ущерб от загрязнения воздуха составляет примерно от 15 до 150 долларов на 1 человека.

2. Разнообразие загрязнений. Считается, что здоровье человека, живущего в промышленном районе, находится под угрозой воздействия нескольких сотен тысяч химических веществ. Это может вести к потенцированному действию, когда суммируется их действие.

3. Необычность для человеческого организма. Человек формировался в неизменной воздушной среде, лишь последние сотни лет он поставлен в иные условия в отношении состава воздуха. Химически создаются вещества, с которыми он никогда не сталкивался и перед которыми он беззащитен.

4. Возможность массированного поступления вредных веществ. Даже при концентрации 1 мг/л в организм может попасть огромное количество токсиканта (в покое вдыхается 12000 л в сутки воздуха, т.е. 12 г вещества), 80 % профессиональных отравлений и 60 % инфекционных заболевании возникает аэрогенно.

5. Широкий и непосредственней доступ загрязнений во внутреннюю среду организма, отсутствие детоксикационного барьера, легкие имеют поверхность около 100 м², воздух входит почти в непосредственный контакт с кровью и в крови растворяется почти все то, что есть в воздухе. Из легких кровь идет непосредственно в большой круг кровообращения, в ЦНС и другие органы, минуя такой барьер, как печень. Установлено, что яд через легкие действует в 80-100 раз сильнее по сравнению с его поступлением через желудочно-кишечный тракт.

6. Трудность защиты и почти неотвратимость действия. Нельзя перестать дышать. От потребления недоброкачественной воды и пищи можно воздержаться, от воздуха, как отмечалось выше, – нет. Загрязнение воздуха действует универсально, т.е. на все группы населения, в том числе и на детей, больных и стариков, притом круглосуточно.

7. Медленное, незаметное, но постоянное действие атмосферных загрязнений на человека. Это ведет к недооценке опасности, люди плохо и с опозданием принимают меры по защите воздуха, санитарное законодательство по охране атмосферного воздуха в большинстве стран мира отстает от законодательства по охране воды и пищи.

В настоящее время твердо установлено, что повышенное содержание в атмосферном воздухе некоторых газов и аэрозолей в определенных условиях может оказывать неблагоприятное воздействие на здоровье человека. Возможны следующие виды действия атмосферных загрязнений на организм: острые отравления; хронические отравления; метатоксическое действие; промоторное действие.

Наиболее неблагоприятные острые эффекты воздействия атмосферного загрязнения на состояние здоровья населения проявляются в повышении смертности, нередко сопровождающие даже кратковременное повышение уровня такого загрязнения. Наиболее выраженный эффект наблюдается в отношении смертности от респираторной патологии. Эколого-эпидемиологический анализ позволяет установить связь между повышениями концентраций загрязнителей атмосферы и частотой госпитализации больных по поводу респираторных и сердечно-сосудистых заболеваний.

Типичным примером острого действия атмосферных загрязнений являются токсические туманы. Хроническое действие может быть специфическое и неспецифическое. Хроническое специфическое действие могут вызывать такие загрязнители как фтор, бериллий, соединения свинца, мышьяка и др. Загрязнители атмосферного воздуха играют роль в развитии отдаленных последствий, таких как канцерогенное, эмбриотропное, тератогенное, гонадотоксическое и мутагенное действие. Хроническое неспецифическое действие выражается в ослаблении защитных сил, ухудшении физического развития детей, увеличении общей заболеваемости.

Во время токсического тумана (смога) резко увеличивается загрязнение воздуха сажей и сернистыми соединениями. Смог особенно легко возникает при температурной инверсии, которая наступает в ясные дни в результате остывания земли за счет излучения. Вследствие температурной инверсии все загрязнения стелятся по земле, особенно в безветренную погоду. Во время смога особенно сильно страдают и чаще всего погибают люди, страдающие хроническими респираторными и сердечно-сосудистыми заболеваниями.

Хронические отравления встречаются значительно чаще, но они плохо регистрируется. ВОЗ рекомендует обращать внимание на метатоксическое действие, особенно при учете заболеваемости хроническим бронхитом, что является чувствительным показателем загрязнения воздуха. Хронические заболевания дыхательных путей становятся одной из главных причин смертности в США. Смертность от эмфиземы легких и хронического бронхита за 10 лет возросла более чем в 4 раза.

При обследовании состояния здоровья населения, подвергающегося воздействию загрязненного воздуха, особенно значительные изменения отмечаются у детей. Количество заболеваний верхних дыхательных путей у детей, проживающих в зоне влияния выбросов металлургических заводов, в 2 раза больше, чем у детей контрольного (чистого) района. У многих детей, проживающих вблизи завода, были обнаружены атрофические поражения слизистой оболочки носа и воспалительные процессы в носоглотке, они отставали в физическом развитии. Рентгенологически у детей загрязненного района при обследовании обнаружены пресиликотические изменения в легких.

Исследование состояния здоровья детей часто проводят для того, чтобы исключить влияние курения и профессиональных вредностей. Как правило, такие исследования показывают, что дети, живущие и посещающие школу в районах с загрязненным воздухом, имеют худшую легочную функцию и более часто и более серьезно страдают от инфекционных респираторных заболеваний, чем дети, живущие в районах с более чистым воздухом.

Что касается промоторного действия, то в настоящее время с атмосферными загрязнениями связывают заболеваемость злокачественными новообразованиями, особенно легких. Опасность повышения заболеваемости злокачественными новообразованиями верхних дыхательных путей подтверждается прямыми опытами на животных, свидетельствующими о канцерогенных и коканцерогенных свойствах выхлопных газов автомобильных двигателей, табачного дыма, фенола и других соединений. Особенно сильными канцерогенными свойствами обладает бензапирен.

Многие из искусственно созданных людьми веществ обладают не только канцерогенными, но также мутагенными и (или) тератогенными свойствами. Они способны изменять генетический или наследственный материал клеток и таким образом вызывать мутацию или же путем вмешательства в нормальное развитие эмбриона приводить к появлению врожденных уродств, т.е. оказывать тератогенный эффект. Наконец, ряд веществ, содержащихся в атмосферном воздухе, например О₃, обладает радиомиметическим действием, сходным с действием ионизирующих излучений. В опытах на животных радиомиметическое действие О₃ проявляется в преждевременном старении животных, а также в увеличении числа случаев и развития заболеваний легких.

Мероприятия по борьбе с загрязнением атмосферы можно разделить на группы: планировочные, научные, технические и законодательные. В той или иной степени они предусматриваются во всех странах мира, однако эффект часто далек от желаемого вследствие различных причин, касающихся специфики того или иного государства.

 

Практическая работа

Определение количества антропогенных загрязнений, попадающих в окружающую среду в результате работы автотранспорта. (Выбрать участок автотрассы вблизи учебного заведения длиной 0,5–1 км, имеющий хороший обзор. Измерьте длину участка (в м.), предварительно определив длину своего шага.

Определите число единиц автотранспорта, проходящего по участку в течение 20 минут, 1 часа. При этом заполняйте таблицу 1.

 

Таблица 1 ― Учетная таблица

Тип автотранспорта	Кол-во, шт.	Всего за 20 мин	За 1 час, Nj	Общий путь 1 ч, L, км
Легковые авто
Грузовые авто
Автобусы
Дизельные грузовые авто

 

Количество выбросов вредных веществ оценивается расчетным путем. Исходными данными являются:

- число единиц автотранспорта, проезжающего по выделенному участку в единицу времени;

- нормы расхода топлива автотранспортом при движении в условиях города (табл. 2).

 

Таблица 2 ― Нормы расхода топлива

 

Тип транспорта	Средние нормы расхода топлива (л на 100 км)	Удельный расход топлива Yj (л на 1 км)
Легковые авто	11-13	0,11-0,13
Грузовые авто	29-33	0,29-0,33
Автобусы	41-44	0,41-0,44
Дизельные грузовые авто.	31-34	0,31-0,34

 

Значения эмпирических коэффициентов (К), определяющих выброс вредных веществ от автотранспорта в зависимости от вида горючего, приведены в таблице 3.

 

Таблица 3 ― Коэффициенты выброса

Вид топлива	Значение коэффициента (К)
	Угарный газ	Углеводороды	Диоксид азота
Бензин	0,6	0,1	0,04
Дизельное топливо	0,1	0,03	0,04

 

Коэффициент К численно равен количеству вредных выбросов соответствующего компонента при сгорании в двигателе автомашины количества топлива, равного удельному расходу (л/км).

Обработка результатов и выводы

Рассчитайте общий путь, пройденный выявленным числом автомобилей каждого типа за 1 час (L, км) по формуле:

Общий путь = Nj×L, где

j ― обозначение типа автотранспорта;

L ― длина участка, км;

Nj ― число автомобилей каждого типа за 1 час.

Рассчитайте количество топлива (Qj, л) разного вида, сжигаемого при этом двигателями автомашин, по формуле:

Qj = Lj×Yj

Определите общее количество сожженного топлива каждого вида (SQ) и занесите результаты в таблицу 4:

 

Таблица 4 ― Расход топлива

Тип автомобиля	Nj	Qj
		Бензин	Дизельное топливо
1.Легковые автомобили
2.Грузовые автомобили
3.Автобусы
4.Дизельные грузовые авто.
ВСЕГО	EQ

Рассчитайте объем выделившихся вредных веществ в литрах при нормальных условиях по каждому виду топлива и всего, занесите результат в таблицу 5:

Таблица 5 ― Объем выбросов

Вид топлива	EQ	Количество вредных веществ, литров
		Угарный газ	Углеводороды	Диоксид азота
Бензин
Дизельное топливо
ВСЕГО	(V), л

Рассчитайте массу выделившихся вредных веществ (m, г) по формуле:

 

, где

М ― молекулярная масса.

Рассчитайте количество чистого воздуха необходимое для разбавления выделившихся вредных веществ для обеспечения санитарно допустимых условий окружающей среды. Результаты запишите в таблицу 6.

 

 

Таблица 6 ― Количество воздуха необходимое для разбавления загрязнителей

Вид вредного вещества	Количество, л (объем)	Объем воздуха для разбавления, м3	Значение ПДК, мг/м3
Угарный газ
Углеводороды
Диоксид азота

 

Оформить протокол проведенных исследований.

 

Лабораторная работа

Задание 1. Необходимо оценить суммарное загрязнение воздуха в пункте А города С. по уровню среднегодовых концентраций 7-ми веществ:

Углерода окись — 5,0 мг/м³ , ангидрид сернистый — 6,0 мг/м³ , взвешенные вещества — 0,5 мг/м³, азота двуокись — 4,0 мг/м³, ангидрид фосфорный — 2,4 мг/м³, сероводород — 0,016 мг/м³ , сероуглерод — 0,076 мг/м³ .

Задание 2. Необходимо оценить суммарное загрязнение воздуха в пункте А города С. по уровню среднегодовых концентраций 7-ми веществ:

Углерода окись — 7,0 мг/м³ , ангидрид сернистый — 0,7 мг/м³ , взвешенные вещества — 0,9мг/м³, азота двуокись — 4,2 мг/м³, ангидрид фосфорный — 2,4 мг/м³, сероводород — 0,016 мг/м³ , фенол — 0,05 мг/м³ .

Задание 3. Необходимо оценить суммарное загрязнение воздуха в пункте А города С. по уровню среднегодовых концентраций 7-ми веществ:

Углерода окись — 5,0 мг/м³ , ангидрид сернистый — 1,4 мг/м³ , взвешенные вещества — 1,5 мг/м³, азота двуокись — 2,0 мг/м³, ангидрид фосфорный — 2,2 мг/м³, сероводород — 0,02 мг/м³ , формальдегид — 0,09 мг/м³ .

Задание 4. Необходимо оценить суммарное загрязнение воздуха в пункте А города Н по уровню среднегодовых концентраций 5-ю веществами (таблица 7).

Таблица 7 ― Определение суммарного показателя загрязнения атмосферного воздуха

Вещество	Класс опасности	ПДК, мг/м3	Среднегодовая концентрация, мг/м3	Кратность превышения
				фактическая	приведенная к 3 классу опасности
Углерода окись	4	3,0	5,0
Ангидрид сернистый	3	0,06	0,4
Взвешенные вещества	3	0,15	0,4
Азота двуокись	2	0,04	0,2
Сероуглерод	2	0,03	0,08