4.1. Источники загрязнения и загрязнители городской среды
Источниками загрязнения городской среды являются любые объекты производственной и бытовой деятельности людей, приносящие загрязнения в атмосферный воздух, водные объекты, почву и грунты города.
Классификация загрязнений. Выделяют две основные группы загрязнений – материальные и энергетические. Материальные загрязнения разделяют по агрегатному состоянию на газо- и парообразные, жидкие и твердые. К материальным загрязнениям относятся химические (в том числе радиоактивные) и биологические вещества. Биологические вещества – это различные виды микроорганизмов.
Загрязняющее вещество иначе называют токсичное, опасное, вредное вещество, примесь, поллютант (от англ. pollution - загрязнение). По степени опасности химического воздействия на организм человека все загрязняющие вещества разделяются на классы опасности. В зависимости от токсичности, кумулятивности (от лат. comulo - накапливаю), способности вызывать отдаленные эффекты, лимитирующего показателя вредности в России выделены четыре класса опасности загрязняющих веществ: 1)..чрезвычайно опасные, 2) высокоопасные, 3) опасные, 4) умеренно опасные. Классификация загрязняющих веществ в разных странах различна. Воздействие на организм человека большинства загрязняющих веществ известно и описано. Энергетическими или физическими загрязнениями являются все виды энергии, оказывающие негативное влияние на человека и другие организмы: тепло, вибрация, шум, электромагнитные поля, ионизирующее излучение.
Некоторые загрязняющие вещества и физические факторы вызывают изменения в организме на клеточном уровне. К ним относятся:
канцерогены – вещества или физические агенты, вызывающие и развивающие злокачественные образования;
мутагены – вещества или факторы, вызывающие мутацию, то есть изменение наследственных свойств организма;
тератогены – вещества или физические факторы, воздействующие на плод и вызывающие у организмов в процессе их развития уродства.
Некоторые загрязняющие вещества могут быть скрытыми мутагенами, то есть превращаться в мутагены в пищеварительном тракте человека и животных.
Онкологическая заболеваемость людей является основным медицинским показателем неблагополучия экологической обстановки города. Известным канцерогеном является бенз(а)пирен. Его среднесуточная ПДК в воздухе составляет 0,1 мкг/100 м3.
К особо ядовитым веществам (суперэкотоксикантам) относятся диоксины и фураны. Они обладают канцерогенным, мутагенным и тератогенным действием (вызывают образования опухолей, врожденные аномалии, внутриутробные смерти детей). Диоксины и фураны – две большие группы полихлорированных дибензодиоксинов и полихлорированных дибензофуранов (всего 210 изомеров). ПДК диоксинов и фуранов в атмосферном воздухе населенных мест составляет 0,5 пг/м3 (1пг = 10-12г), ПДК в питьевой воде подземных источников и рек 210-8 мг/л, ОБУВ в почве – 133 пг/кг. Допустимая суточная доза составляет 10 пг на 1кг массы тела человека. Эти вещества весьма стойки, период их полураспада 25 лет. Они выделяются в процессе разложения пластических масс и полимерных материалов. Источниками загрязнения окружающей среды диоксинами и фуранами являются мусоросжигательные установки, печи сжигания ТЭЦ и т.п.
Известен обширный класс веществ, вызывающих аллергические реакции. Аллергия – повышенная чувствительность или реактивность организма к тому или иному веществу (аллергену). Аллергенами могут быть болезнетворные и неболезнетворные микробы и вирусы, домашняя пыль, шерсть животных, пыльца растений, лекарственные препараты, химические вещества (бензин, хлорамин и т.п.), а также продукты питания. Но возникает эта болезнь на фоне общего загрязнения городской среды.
Выбросы автотранспорта. Опасность этого загрязнения обусловлена непосредственной близостью источников загрязнения к жилым районам; расположением источников загрязнения вблизи земной поверхности, в результате чего отработавшие (выхлопные) газы скапливаются в зоне дыхания людей. Особенно высокое содержание отработавших газов (ОГ) автотранспорта скапливается на уличных перекрестках перед светофором, где двигатели автомобилей работают на богатых смесях. В районах с узкими улицами и высотными домами выхлопные газы рассеиваются медленно и вызывают хронические отравления людей, длительное время находящихся на воздухе (инспектора дорожного движения, уличные торговцы и др.).
В состав ОГ входят в основном газообразные вещества и небольшое количество твердых частиц, находящихся во взвешенном состоянии. По характеру воздействия на организм человека вещества, составляющие ОГ, разделяются на нетоксичные и токсичные. К нетоксичным веществам относятся: азот, кислород, пары воды, оксид углерода (VI). К токсичным веществам оксид углерода (II), углеводороды, оксиды азота, оксид серы (IV), альдегиды, бенз(а)пирен, сажа, свинец и др. Основной вклад в суммарную токсичность ОГ карбюраторных двигателей вносят оксид углерода (СО), оксиды азота, углеводороды, а дизельных – оксиды азота, углеводороды, оксид серы и сажа. Массовое содержание токсичных нормируемых компонентов в ОГ от автотранспорта при сжигании 1 т топлива приведено в табл. 4.1 [50].
Таблица 4.1 Масса выбросов при сгорании 1т топлива
Масса выбросов при сгорании
Вредные вещества
Формула
1 т топлива
Бензин
Дизельное топливо
кг
%
кг
%
Оксид углерода (II)
СО
140
56,7
45
30,6
Углеводороды
CxHy
80
32,4
55
37,4
Оксиды азота
NOx
25
10,1
35
23,8
Оксид серы (IV)
SO2
2
0,8
4
2,8
Бенз(а)пирен
С24Н12
22510-5
910-5
-
-
Соединения свинца
-
22510-3
510-3
-
-
Твердые частицы, сажа
C
-
-
8*
5,4*
Всего, кг
-
247
-
147
% по топливу
-
-
100
100,0
% по видам топлива
-
100
-
59,5
-
Примечание. * вместе с сажей.
Загрязняющие вещества автотранспорта имеют различный токсикологический эффект [51]. Оксид углерода СО обладает выраженным отравляющим действием. Он нарушает окислительные процессы в организме человека, так как вступает в реакцию с гемоглобином крови, замещая в нем кислород. Часто наступает отравление даже небольшими дозами оксида углерода. При больших дозах (свыше 1%) наступает потеря сознания и смерть.