Загрязнение воздуха

Загрязнение воздуха

Загрязнение воздуха представляет собой твердые, жидкие и газообразные вещества как естественного так и антропогенного происхождения. Загрязнения в виде твердых и жидких веществ называются взвешенными частицами вещества. Среди газообразных загрязнений необходимо выделить обширную группу веществ, называемых летучими органическими соединениями. Кроме того отдельно следует рассматривать загрязнения биологического происхождения. Вещества, образующиеся непосредственно в результате различных физических, химических и биологических процессов, представляют собой первичное загрязнение. Вещества, образующиеся в результате дальнейшего воздействия различных факторов на вещества, образованные при первичном загрязнении, представляют собой вторичное загрязнение. При этом следует особо отметить, что уровень загрязнения воздуха внутри помещений может быть значительно выше, чем вне помещений.

Газы

Наибольшее загрязнение воздуха происходит в процессе работы двигателей внутреннего сгорания, при генерации электроэнергии и тепла, производимой путем сжигания органического топлива, а также в промышленности. Наиболее опасными газами, образующимися при этом, являются двуокись озота NO2, окись углерода CO и двуокись серы SO2. Сельское хозяйство в свою очередь является основным источником выбросов в атмосферу аммиака NH3. Следует отметить, что помимо непосредственного воздействия на здоровье человека эти газы являются источником вторичного загрязнения окружающей среды, которое выражается в частности в закислении почв и водоемов. Естественным источником загрязнения воздуха является радиоактивный газ радон Rn, который может выделяться из глубоких слоев земной коры. Поскольку радон тяжелее воздуха, он может накапливаться в подвальных помещениях зданий и достигать опасной для здоровья человека концентрации.

Взвешенные частицы вещества

Основная масса первичных взвешенных частиц вещества естественного происхождения представляет собой минеральную пыль, поднимаемую ветром с поверхности Земли в атмосферу, а также аэрозоли образующиеся над поверхностью мирового океана. Также следует отметить, что значительное количество взвешенных частиц вещества попадает в атмосферу в результате вулканической деятельности и лесных пожаров.

Основная масса первичных взвешенных частиц вещества антропогенного происхождения образуется в процессе работы двигателей внутреннего сгорания, при генерации электроэнергии и тепла, производимой путем сжигания органического топлива, а также в промышленности. В основном они представляют собой мелкие частицы сажи, содержащие различные соединения углерода и другие вещества. Кроме того большое количество взвешенных частиц вещества образуется в крупных городах в следствии износа шин автомобильного транспорта. Необходимо особо отметить курение как источник очень опасных взвешенных частиц вещества, имеющих канцерогенный характер.

Загрязнение воздуха оксидами серы и озота ведет к образованию аэрозолей серной и соляной кислоты, которые вступают в реакцию с первичными взвешенными частицами вещества, что ведет к образованию вторичных взвешенных частиц вещества в виде различных солей. Другим существенным источником загрязнения воздуха вторичными взвешенными частицами вещества являются продукты окисления летучих органических соединений, которые образуются как в промышленном производстве так и в домашнем хозяйстве.

С точки зрения воздействия на организм человека важен не только химический состав взвешенных частиц вещества, но и их размер. Частицы размером более 10 µm осаждаются на слизистой оболочке носа и горла. Частицы размером менее 10 µm, обозначаемые PM10, проникают в бронхи и легкие. Частицы размером менее 2.5 µm, обозначаемые PM2.5, проникают в авельолы. Частицы размером менее 0.1 µm, обозначаемые PM0.1 проникают непосредственно в кровоток организма человека. Воздействие взвешенных частиц вещества на организм человека может является причиной респираторных и сердечно-сосудистых заболеваний, астмы и рака. Всемирная организация здравоохранения относит взвешенные частицы вещества к канцерогенам первой категории.

Летучие органические соединения

Летучие органические соединения - это вещества, которые имеют низкую температуру кипения, что приводит к переходу большого количества молекул из твердой или жидкой формы в газообразную при комнатной температуре. Они имеют как естественное так и антропогенное происхождение. Основным источником летучих органических соединений естественного происхождения является растительность. Животные и микроорганизмы также являются источником летучих органических соединений, но в значительно меньшем объеме. Следует отметить, что летучие органические соединения играют важную коммуникативную и регуляторную роль в различных экосистемах. Основным источником соединений антропогенного происхождения являются вещества и материалы, используемые в промышленности и в быту, такие как декоративные и защитные покрытия, строительные материалы, моющие средства и другие.

Изучение влияния летучих органических соединений на организм человека затруднено тем, что как правило оно не проявляет себя в острой форме и его трудно выделить среди множества других факторов. Тем не менее на данный момент установлено, что такие вещества как формальдегид и бензол являются канцерогенами. Некоторые другие вещества рассматриваются как потенциальные канцерогены. Кроме того следует отметить, что взаимодействие летучих органических соединений с кислородом, озоном, аэрозолями кислот приводит к образованию вторичных взвешенных частиц вещества в виде окислов и солей, которые могут представлять опасность для здоровья человека.

Биологические загрязнения

Загрязнения биологического происхождения представляют собой различные микроорганизмы (бактерии, плесень и другие грибки), а также споры, пыльцу, перхоть, продукты выделения и разложения, образующиеся в процессе жизнедеятельности микроорганизмов, растений, насекомых и животных. Биологические загрязнения способны оказывать инфекционное, аллергическое и токсическое воздействие на организм человека.

  • Микроорганизмы

Плесень и некоторые бактерии выделяют споры, которые могут вызывать аллергические реакции у человека. Кроме того плесень выделяет микотоксины, которые подавляют центральную нервную систему человека и могут вызывать рак. Оболочки бактерий содержат эндотоксины, которые выделяются в воздух при их разложении. Некоторые бактерии, обитающие в водной среде, такие как Легионелла, могут активно размножаться в промышленных системах охлаждения, а также в бытовых кондиционерах и увлажнителях. Далее они могут передаваться человеку воздушным путем, вызывая тяжелую форму пневмонии.

  • Насекомые

Основным фактором загрязнения воздуха в помещениях, создаваемым насекомыми, являются экскременты клещей, обитающих в пыли, постельных принадлежностях и драпировке мебели. Размер пылевых клещей составляет 0,2-0,3 мм. Они не являются паразитами и питаются органическими соединениями, содержащимися в отмерших частицах эпидермиса человека и животных. Время жизни пылевых клещей составляет от 65 до 100 дней в течении которых они выделяют около 2000 фекальных частиц, имеющих размер около 30 мкм и содержащих пищеварительные энзимы (белки Der f1 и Der p1) и антиген P1, которые могут вызывать различные аллергические реакции у людей. Продукты разложения и фекалии насекомых других видов также являются источником белковых соединений, способных вызывать аллергические реакции.

  • Растения

Пыльца ветроопыляемых растений является причиной аллергии у более десяти процентов населения крупных городов. Основными проявлениями аллергии на пыльцу растений являются ринит, конъюнктивит и приступы бронхиальной астмы, которые возникают в следствии иммунного ответа на некоторые белки, содержащиеся в ней. Следует отметить, что аллергия на пыльцу может быть причиной перекрестной аллергии на некоторые продукты питания.

  • Животные

Шерсть, перхоть, слюна и экскременты животных содержат белковые соединения, способные вызывать аллергическую реакцию у человека. Кроме того перхоть, которая образуется в процессе регенерации эпидермиса человека и животных, является основным питательным материалом для пылевых клещей.