Сероводород – бесцветный газ, плотностью 1,54 г/л, с запахом тухлых яиц, активный восстановитель. Запах сероводорода ощущается при концентрациях 0,04–0,10 мг/м³. При больших концентрациях действует как сильный нервный яд. При действии 10 000 мг/м³ и выше отравление может развиться очень быстро (судороги и потеря сознания со смертельным исходом от остановки дыхания или паралича сердца). Блокирует дыхательные ферменты в результате реакции с железом, что ведет к тканевой аноксии. Раздражающе действует на слизистую органов дыхания и глаз. При концентрации 20 мг/м³ наблюдаются раздражение и заболевания конъюнктивы и роговицы.

Наиболее чувствительными в отношении диоксида азота являются лица, страдающие бронхиальной астмой, у которых при концентрациях 0,19 мг/м³ наблюдается явление выраженного бронхоспазма. Повышенную чувствительность к этому веществу проявляют также дети и лица, страдающие хроническими заболеваниями органов дыхания.

Оксиды азота (прежде всего ядовит диоксид азота NO₂), соединяющиеся при участии ультрафиолетовой солнечной радиации с углеводородами (среди них наибольшей реакционной способностью обладают олефины), образуют пероксилацетилнитрат (ПАН) и другие фотохимические окислители, в том числе пероксибензоилнитрат (ПБН), озон (О₃), перекись водорода (H₂O₂), диоксид азота. Эти окислители – основные составляющие фотохимического смога, повторяемость которого велика в сильно загрязненных городах, расположенных в низких широтах северного и южного полушарий (Лос-Анджелес, в котором около 200 дней в году отмечается смог, Чикаго, Нью-Йорк и другие города США; ряд городов Японии, Турции, Франции, Испании, Италии, Африки и Южной Америки). Оценка скорости фотохимических реакций, приводящих к образованию ПАН, ПБН и озона, показывает, что в ряде южных городов бывшего Советского Союза летом в околополуденные часы (когда велик приток ультрафиолетовой радиации) эти скорости превосходят значения, начиная с которых отмечается образование смога. Так, в Алма-Ате, Ереване, Тбилиси, Ашхабаде, Баку, Одессе и других городах при наблюдаемых уровнях загрязнения воздуха максимальная скорость образования О₃ достигла 0,70–0,86 мг/(м³/ч), в то время как смог возникает уже при скорости 0,35 мг/(м³/ч). Наличие в составе ПАН диоксида азота и йодистого калия придает смогу коричневый оттенок. При концентрации ПАН выпадает на землю в виде клейкой жидкости, губительно действующей на растительный покров.

Все окислители (в первую очередь ПАН и ПБН) сильно раздражают и вызывают воспаление глаз, а в комбинации с озоном раздражают носоглотку, приводят к спазмам органов грудной клетки, а при высокой концентрации (свыше 3–4 мг/м³) вызывают сильный кашель и ослабляют возможность на чем-либо сосредоточиться. В городах вследствие постоянно увеличивающегося загрязнения воздуха неуклонно растет число больных, страдающих такими заболеваниями, как хронический бронхит, эмфизема легких, различные аллергические заболевания и рак легких. В Великобритании 10 % случаев смертельных исходов приходится на хронический бронхит, при этом 21 % населения в возрасте 40–59 лет страдает этим заболеванием. В Японии в ряде городов до 60 % жителей болеют хроническим бронхитом, симптомами которого являются сухой кашель с частыми отхаркиваниями, последующее прогрессирующее затруднение дыхания и сердечная недостаточность. Заболевание связано с длительным раздражением бронхов различными вредными факторами (сернистым ангидридом, окислами азота и другими химическими соединениями). В результате происходят изменения функции и морфологии бронхиальных желез и слизистой бронхиального дерева, интоксикация организма, присоединение инфекции. Формируется хронической воспалительный процесс бронхов с вовлечением сердечно-сосудистой системы и других органов.

Одним из наиболее распространенных веществ в воздушной среде городов России является бензпирен, который содержится в выбросах алюминиевых, сталеплавильных производств, энергетических установок, нефтеперерабатывающих заводов, автотранспорта. Бензпирен – канцероген, отнесен к группе 1 в соответствии с «Перечнем веществ, продуктов производственных процессов и природных факторов, канцерогенных для человека» (Гигиенические нормативы (ГН) 1.1.029-95, утвержденные Госсанэпиднадзором России).

Бактериологическое загрязнение воздушной среды

Биологические объекты, находящиеся в воздухе во взвешенном состоянии, различны: бактерии, вирусы, споры плесневых грибов, дрожжевые грибы, цисты простейших, споры мхов и др. При этом воздух не является благоприятной средой для размножения микроорганизмов. Основным источником загрязнения воздуха является почва.

Содержание микроорганизмов в воздухе колеблется как в течение суток, так и в различные сезоны года. В холодный период года воздух менее загрязнен микроорганизмами, а летом наблюдается более высокое их содержание, что связано с высыханием верхних слоев почвы и усиленным поступлением ее частичек в воздух.

Бактериальная обсемененность в городах может достигать 30000–40000 в 1 м³, в то время как в зеленой пригородной зоне – около 1000 в 1 м³. Над океанами и снежными вершинами гор воздух почти стерилен.

Воздушная среда является путем передачи многих аэрогенных инфекций, возбудители которых обладают достаточной стойкостью. Через воздух распространяются возбудители коклюша, дифтерии, кори, скарлатины, гриппа.

В России за последние годы на фоне стабилизации инфекционной заболеваемости по отдельным нозологическим видам наблюдаются увеличение интенсивности вспышек острых кишечных инфекций и рост заболеваемости вирусной этиологии. Инфекции сегодня занимают второе-третье место среди прочих болезней населения нашей планеты. Известно, что нозологическая самостоятельность любого заболевания определяется прежде всего этиологическим агентом. При выполнении этого требования к инфекционным заболеваниям относятся 60–70 % всей заболеваемости населения. При этом среди десяти заболеваний, являющихся основными причинами смерти, семь имеют инфекционную природу.

Воздушным путем передаются такие заболевания, как натуральная оспа, туляремия, сибирская язва, туберкулез и др. Установлено, что во время чихания образуется до 40 000 мелких капелек, содержащих микроорганизмы. Инфицированные капельки, находясь во взвешенном состоянии, могут распространяться на значительные расстояния и представлять эпидемиологическую опасность.

Уровень бактериального загрязнения воздуха в помещениях зависит от воздухообмена, санитарного состояния и др. Принято считать, что атмосферный воздух является чистым в бактериологическом отношении, если число бактерий летом не превышает 750, а зимой – 150 в 1 м³.

Гигиенические требования к качеству атмосферного воздуха населенных мест

Основами регулирования качества атмосферного воздуха населенных мест являются гигиенические нормативы – предельно допустимые концентрации (ПДК) атмосферных загрязнений химических и биологических веществ, соблюдение которых обеспечивает отсутствие прямого или косвенного влияния на здоровье населения и условия его проживания. ПДК – такие концентрации, которые не оказывают на человека и его потомство прямого или косвенного воздействия, не ухудшают их работоспособности, самочувствия, а также санитарно-бытовых условий жизни людей.

Для отдельных веществ допускается использование ориентировочных безопасных уровней воздействия (ОБУВ), для которых устанавливаются сроки их действия.

В жилой зоне и на других территориях проживания должны соблюдаться ПДК и 0,8 ПДК – в местах массового отдыха населения, на территориях размещения лечебно-профилактических учреждений для длительного пребывания больных и центров реабилитации.

Предотвращение появления запахов, раздражающего действия и рефлекторных реакций у населения, а также острого влияния атмосферных загрязнений на здоровье в период кратковременных подъемов концентраций обеспечивается соблюдением максимальных разовых ПДК (ПДК мр).

Предотвращение неблагоприятного влияния на здоровье населения при длительном поступлении атмосферных загрязнений в организм обеспечивается соблюдением среднесуточных ПДК (ПДК ее).

Для веществ, имеющих только среднесуточные ПДК, при использовании расчетных методов определения степени загрязнения атмосферы используются ПДК ее (табл. 3).

Таблица 3

ПДК загрязняющих веществ в атмосферном воздухе, принятые в России, и рекомендации ВОЗ

Соблюдение для жилых территорий ПДК, а для зон массового отдыха 0,8 ПДК обеспечивается с учетом суммации биологического действия веществ или продуктов их трансформации в атмосфере, а также загрязнения атмосферы за счет действующих, строящихся и намеченных к строительству объектов, являющихся источниками загрязнения атмосферного воздуха.

Состояние загрязнения воздуха несколькими веществами, наблюдаемыми в атмосфере города, оценивается с помощью комплексного показателя – индекса загрязнения атмосферы (ИЗА). Для этого нормированные на соответствующие значения ПДК и средние концентрации различных веществ с помощью несложных расчетов приводят к величине концентраций сернистого ангидрида, а затем суммируют.

Степень загрязнения воздуха основными загрязняющими веществами находится в прямой зависимости от промышленного развития города. Наибольшие максимальные концентрации характерны для городов с численностью населения более 500 000 жителей. Загрязнение воздуха специфическими веществами зависит от вида промышленности, развитой в городе. Если в крупном городе размещены предприятия нескольких отраслей промышленности, то создается очень высокий уровень загрязнения воздуха, однако проблема снижения выбросов многих специфических веществ до сих пор остается нерешенной.

Профилактика загрязнения и оздоровление атмосферного воздуха

Охрана и оздоровление воздушного бассейна городов обеспечиваются комплексом защитных мер, в основе которых находится система государственных законодательных актов и нормативных регламентирующих документов по планировке, застройке и благоустройству населенных мест. Важнейшими документами в этой области являются следующие: Федеральный закон «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения» (с изменениями от 30 декабря 2001 г., 10 января, 30 июня 2003 г.), принятый Государственной Думой 12 марта 1999 г., Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы (СанПиН) 2.1.6.1032-01 «Гигиенические требования к обеспечению качества атмосферного воздуха населенных мест», утвержденные постановлением Минздрава России от 17 мая 2001 г. № 14, и др.

В соответствии с законодательно-нормативными требованиями для защиты воздушного бассейна от загрязнения осуществляются меры конструктивно-технологического, планировочного и санитарно-технического характера.

Меры конструктивно-технологического характера включают разработку и применение технологий, обеспечивающих максимальное использование сырья, промежуточных продуктов и отходов производства по принципу безотходной или малоотходной технологии. К ним относятся также рекуперация растворителей, герметизация производственного оборудования и работа отдельных трактов в условиях разряжения, сокращение неорганизованных выбросов, замена сухих процессов мокрыми, применение бездымного, малодымного и малосернистого топлива и т. д.

Меры планировочного характера включают выбор под застройку хорошо проветриваемых площадок, свободных от явлений инверсии и кумуляции загрязнений; правильное взаиморасположение источников выбросов и жилых зон с учетом направлений розы ветров; создание санитарно-защитных зон между источниками выбросов и жилой застройкой.

Санитарно-защитные зоны в зависимости от ожидаемого характера и дальности распространения загрязнений могут иметь различную протяженность. В соответствии с СанПиН 2.2.1./2.1.1.1031-01 «Санитарно-защитные зоны» установлены для предприятий различные классы вредности по характеру загрязнения атмосферного воздуха. Таких классов выделено пять.

Размер санитарно-защитной зоны исчисляется от мест выделения загрязнений в атмосферу до жилых и общественных зданий, до границ территорий детских, лечебных, оздоровительных учреждений, сооружений спорта и отдыха. В пределах санитарно-защитной зоны большего класса вредности могут располагаться предприятия меньшего класса вредности с аналогичными вредными выделениями.

Меры санитарно-технического характера имеют целью уменьшение выброса в атмосферу взвешенных и газообразных загрязнителей, образование которых характерно для данного уровня производственной технологии. По задачам эти меры разделяются на меры, направленные на извлечение взвешенных веществ, и на меры, предусматривающие очистку выбросов в атмосферу от газообразных и парообразных загрязнителей. В первом случае применяются осадительные, инерционные и центробежные сооружения с методами сухой и мокрой фильтрации и электрофильтрации.

Очистка от газообразных и парообразных загрязнителей многообразна и осуществляется с учетом особенностей технологического процесса.

Борьба с загрязнениями воздушного бассейна автомобильным транспортом осуществляется средствами технического, планировочного и организационного характера.

К техническим мерам относятся регулировка двигателей до оптимального соотношения горючей смеси в санитарном отношении, применение газообразного топлива, использование газовых катализаторов и др.

К планировочным мерам защиты воздуха относятся следующие – функциональное деление транспортных магистралей города с выводом интенсивных автотранспортных потоков за пределы жилых районов, а транзитных – за пределы города; рациональная застройка улиц с применением газозащитных полос в виде зеленых насаждений, устройство транспортных развязок на основных магистралях с сооружением тоннелей и др.

Организационные меры защиты от загрязнения воздуха автотранспортом включают рациональное распределение транспортных потоков по их интенсивности, составу, времени и направлению движения, внедрение регулирования движения по принципу зеленой волны, систему контроля технического состояния транспортных средств, наблюдение за состоянием дорожных покрытий и др.