Гигиеническая оценка загрязнения атмосферного воздуха

МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ
И СОЦИАЛЬНОГО РАЗВИТИЯ РФ
ГОУ ВПО ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ
КАФЕДРА ОБЩЕЙ ГИГИЕНЫ
ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЗАГРЯЗНЕНИЯ
АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА, ВОЗДУХА ЖИЛЫХ И
ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПОМЕЩЕНИЙ
Иркутск, 2006г
2
Методическая разработка подготовлена к.м.н., старшим преподавателем
кафедры общей гигиены ГОУ ВПО «Иркутский государственный
медицинский университет» Р.С.Мануевой.
Рецензенты:
Игнатьева Л.П. – д.б.н.,
профессор, заведующая
коммунальной гигиены и гигиены детей и подростков.
Жукова Е.В. питания.
кафедрой
к.м.н., доцент кафедры гигиены труда и гигиены
Методическая разработка содержит основные теоретические вопросы по
теме, методы исследования вредных веществ в воздухе атмосферном и в
воздухе
помещений,
экспресс-методы,
гигиенические
нормативы,
ситуационные задачи.
Методическая разработка предназначена для студентов лечебного,
педиатрического, стоматологического факультетов.
Одобрено и утверждено центральным координационным Советом
Иркутского государственного медицинского университета протокол №_____
от «____» ___________2006г.
3
МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА
практического занятия для студентов
по теме: « Гигиеническая оценка загрязнения атмосферного воздуха,
воздуха жилых и производственных помещений».
Цель занятия:
- изучить основные гигиенические требования, предъявляемые к организации
и системе контроля за состоянием воздушной среды, ознакомиться с
методами определения в воздухе химических веществ, оценить степень
загрязнения воздуха в соответствии с гигиеническими нормативами.
Практические навыки:
1. Ознакомиться с устройством
и принципами работы аппаратов,
используемых для отбора проб воздуха.
2. Ознакомиться с методами анализа проб воздуха на содержание вредных
веществ.
3. Определить концентрации вредных веществ с помощью экспресс-методов
(определение диоксида серы)
4. Определить степень и характер загрязнения воздуха вредными
веществами, дать гигиеническую оценку.
5. Ознакомиться с нормативными документами.
Вопросы для самоподготовки:
1. Воздух как наиболее общая среда обитания человека.
2. Состав атмосферного воздуха и гигиеническое значение отдельных его
компонентов.
3. Основные источники и состав атмосферных загрязнений в городах.
4. Влияние вредных веществ воздуха на здоровье и условия жизни
населения.
5. Состав воздуха закрытых помещений. СО2 как интегральный показатель
загрязнения воздуха продуктами метаболизма человека, его ПДК.
6. Основные ингредиенты загрязнения воздуха рабочей зоны
производственных помещений.
7. Мероприятия по борьбе с загрязнением атмосферного воздуха, воздуха
жилых, лечебных, производственных помещений. Основные мероприятия
по санитарной охране атмосферного воздуха
4
План занятия:
1. Организационно-вводная часть – 5 минут.
2. Разбор теоретических и практических вопросов темы занятия (опрос
студентов) - 20 минут.
3. Объяснение и подготовка к самостоятельной работе студентов,
знакомство с методической разработкой – 10 минут.
4. Самостоятельная работа студентов – 35 минут.
5. Разбор и обсуждение самостоятельной работы – 5 минут.
6. Решение ситуационных задач – 10 минут.
7. Обобщение занятия, заключение преподавателя – 5 минут.
Основные нормативные документы:
1. Федеральные законы:
О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения.
Об охране атмосферного воздуха.
Об охране окружающей среды;
Градостроительный кодекс Российской Федерации.
2. СанПин 2.1.6.1032-01. «Гигиенические требования к обеспечению
качества атмосферного воздуха населенных мест».
3. СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03 « Санитарно-защитные зоны и санитарная
классификация предприятий, сооружений и иных объектов».
4. Гигиенические нормативы: «Предельно-допустимые концентрации (ПДК)
вредных веществ в воздухе рабочей зоны ГН.2.2.5.1313-03».
Обоснование темы:
Атмосферный воздух как внешняя среда
Значение атмосферного воздуха в жизни человека чрезвычайно
многогранно:
- воздух нужен как постоянный источник кислорода, необходимого
для окислительных процессов и сохранения жизни;
- атмосферный воздух является одним из важных факторов
образования климата и погоды, особенности которых значительно
определяют здоровье населения;
- велико значение процессов самоочищения воздушной среды от
газообразных продуктов жизнедеятельности человека и животных,
вредных химических веществ техногенного происхождения,
патогенной микрофлоры;
5
- атмосферный воздух является одним из ведущих факторов процессов
терморегуляции человека;
Воздушная среда может оказывать на здоровье человека как
положительное действие, так и отрицательное. Имеются ряд регионов с
особыми свойствами атмосферного воздуха, которые используются для
оздоровительных целей, для организации санаторно-курортных зон.
Атмосфера Земли, структура и свойства
Атмосфера Земли имеет выраженное слоистое строение и включает
тропосферу, стратосферу, мезосферу, ионосферу, экзосферу и магнитосферу.
Основные данные по строению атмосферы представлены в таблице 1.
Таблица 1
Строение и основные характеристики атмосферы
Слои атмосферы
Тропосфера
Стратосфера +
мезосфера
Ионосфера (термосфера)
экзосфера
магнитосфера
Высота над уровнем
моря, км
9-11
12-50
600-800
800-1300
до 50000
Удельный объем, %
79
20
1
Наиболее плотный слой атмосферы (воздуха) - тропосфера, ближайший
к земле слой. В тропосфере происходят все биологические процессы,
функционирует то, что мы называем биосферой. В тропосфере постоянно
происходит перемещение воздушных масс в самых различных направлениях.
Тропосфера характеризуется неустойчивостью температуры, влажности,
атмосферного давления и т.д. Состояние тропосферы определяет климат,
погоду. Именно в тропосфере сосредоточена основная масса водяных
паров(до 80 % всей влаги), формируются облака, туманы, атмосферные
осадки. На состоянии тропосферы отражаются все процессы, происходящие
на Земле.
Выше тропосферы находится следующий слой стратосфера +
мезосфера, который в значительной степени разряжен. В этом слое под
воздействием космического излучения и солнечной коротковолновой
радиации молекулы кислорода ионизируются, образуя озон. Стратосфера
отличается низкой влажностью и колебания температуры варьируют от +10
до - 60 С. Особенностями стратосферы являются воздушные течения
преимущественно горизонтального направления, потому частицы,
загрязняющие стратосферу, длительно не оседают распространяются на
огромные расстояния над поверхностью Земли, охватывая территории
многих государств.
6
При рассмотрении гигиенических проблем, связанных с охраной
атмосферного воздуха, ограничиваются в основном тропосферой. Однако,
если говорить о глобальных проблемах атмосферы, то огромное значение
имеет и стратосфера.
Следующий слой – мезосфера, в этом слое уменьшается количество
озона, средняя температура около – 70 С. В ионосфере (термосфере)
атмосферные газы диссоциируют на отдельные электрически заряженные
частицы – ионы. Слой атмосферы, лежащий выше, называется экзосферой.
Плотность этого слоя почти не отличается от плотности безвоздушного
космического
океана.
Магнитосфера
характеризуется
большей
разреженностью, в её состав входят пояса радиации.
Атмосфера очень нежная, легко ранимая оболочка Земли и её
нарушение (изменение химического состава) может привести к самым
серьезным последствиям, экологической катастрофе, к исчезновению жизни
на Земле. Поэтому сохранение атмосферы представляет одну из глобальных
экологических проблем.
Природный химический состав атмосферного воздуха.
Воздух - очень сложная и разнообразная по химическому составу
газовая смесь. Так как воздух является физической смесью, а не химическим
соединением, то при подъёме даже на десятки километров процентное
содержание этих газов практически не меняется. Химический состав
атмосферного воздуха (тропосферы) по основным ингредиентам представлен
в таблице 2.
Таблица 2
Характеристика химического состава атмосферного воздуха
Химические
ингредиенты
Азот
Кислород
Аргон
Двуокись
углерода
Удельный
объем, %
78,09
20,95
0,93
Химические
ингредиенты
Криптон
Водород
Ксенон
Удельный
объем, %
м/к
м/к
м/к
Химические
ингредиенты
Аммиак
Метан
Сероводород
Удельный
объем, %
м/к
м/к
м/к
0,03-0,04
Закись азота
м/к
Окислы азота
м/к
Неон
м/к
Озон
м/к
Гелий
м/к
Радон
м/к
Пыль
космическая
Пыль земная
м/к
м/к
Ошибочно считается, что ряд газов, таких как водород, метан, окислы
азота и другие являются в представленных количествах как следствие
техногенной деятельности человека. Однако, присутствие этих газов
определяется самыми различными природными - геологическими,
геохимическими, биологическими процессами на Земле, но когда количество
7
перечисленных газов возрастает, то необходимо считать этот факт
результатом техногенной деятельности человека.
Кислород (О2) – самая важная для жизни часть воздуха.
Он необходим для окислительных процессов и находится в крови, в
основном, в связанном состоянии - в виде оксигемоглобина, который
переносится эритроцитами к клеткам организма. Убыль кислорода
пополняется за счёт больших его запасов в атмосфере, а также в результате
деятельности фитопланктона океанов и наземных растений.
В некоторых закрытых помещениях (убежища, подводные лодки и др.)
содержание кислорода может значительно уменьшаться. Однако выраженное
ухудшение самочувствия, снижение работоспособности наблюдаются при
очень значительном падении содержания О2 – до15-17%. Кислород в чистом
виде обладает выраженным токсическим действием. При гипероксии могут
развиваться эпилептоидные судороги, загрудинные боли вследствие спазма
бронхов и появления ателектазов, отек легких и другие серьезные
последствия, которые могут привести к гибели человека.
В лечебном процессе при гипоксии широко используют
кислородотерапию (гипербарическая оксигенация).
Азот. Значение этого газа состоит прежде всего в том, что он является
разбавителем токсичного в чистом виде кислорода. В природе происходит
его круговорот. Азот относится к инертным газам, не поддерживает дыхание
и горение, не усваивается организмом. В атмосфере азота жизнь невозможна.
Известно что, микроорганизмы кишечника (симбионты) могут усваивать
азот, обеспечивая организм азотсодержащими пищевыми компонентами
(аминокислотами).
Азот по количественному содержанию является наиболее существенной
частью
воздуха,
основной
этиологический
фактор
развития
декомпрессионной или кессонной болезни. Повышение парциального
давления азота длительное время может привести к развитию «глубинного
опьянения». Такое название данный синдром получил потому, что
симптоматика его весьма схожа с симптомами алкогольного опьянения (азот
и его соединения обладают наркотическим действием).
Двуокись углерода (СО2, углекислый газ). В природе находится в
свободном и связанном состоянии, происходят непрерывные процессы
выделения и поглощения углекислого газа. В атмосферу он выделяется в
результате дыхания человека и животных, а также процессов горения,
гниения, брожения, при промышленном обжиге известняков и доломитов, с
вулканическими газами. Содержание СО2 в атмосферном воздухе
относительно постоянно и составляет 0,03-0,04%. Этот газ не имеет запаха,
не раздражает слизистые оболочки даже при очень высоком его содержании
в воздушной среде. СО2 является физиологическим возбудителем
дыхательного центра. Двуокись углерода в 1,5 раза тяжелее воздуха и
потому может накапливаться в нижней части замкнутых пространств. Это
8
необходимо знать и использовать при проектировании промышленных
предприятий.
При увеличении содержания СО2 в воздухе до 1 % работоспособность
не снижается, однако при обследовании обнаруживается начинающийся
ацидоз. При концентрациях 1-2 % снижается работоспособность, у части
людей развиваются признаки токсического действия: тканевая гипоксия,
угнетение клеточного метаболизма, расширение периферических сосудов,
учащению дыхания и тахикардии. При повышении концентрации до 2-3 %
явления интоксикации соответственно нарастают. При 10-12 % наступает
быстрая потеря сознания и смерть.
По содержанию СО2 судят о чистоте воздуха в жилых и общественных
зданиях, накопление этого газа в воздухе закрытых помещений указывает на
санитарное неблагополучие помещения (ПДК в воздухе лечебных
учреждений -0,07%, в воздухе жилых и общественных -0,1%).
Озон (Оз). В стратосфере, на высоте около 20 км, под влиянием
коротковолнового излучения солнечного спектра из кислорода образуется
большое количество этого газа, который образует «озоновый слой»
атмосферы. Сохранение «озонового слоя» - экологическая проблема
современности. Значение этого слоя состоит в том, что он задерживает
губительную коротковолновую часть солнечного излучения, а также
отражает и направляет к поверхности Земли обратное инфракрасное
излучение.
В обычных условиях повышенные концентрации озона могут
создаваться после грозы в результате того, что под воздействием
электрических разрядов кислород переходит в озон.
Предельно допустимая концентрация (ПДК) О3 - 0,1 мг/м3, превышение
которой приводит к неблагоприятным симптомам, отравлениям и смерти,
которые встречаются редко. Этот газ имеет резкий раздражающий запах, что
дает возможность субъективно распознавать опасность и принять
своевременные защитные меры.
Среди инертных газов особое место занимают радон, актинон, торон –
продукты распада естественных радиоактивных элементов радия, тория,
актиния. Эти газы, в особенности радон, обусловливают естественный
радиационный фон Земли.
Таким образом, атмосфера - природное образование, каждый элемент
которого имеет специфическое предназначение для обеспечения жизни на
Земле, функционирования биосферы.
Общая характеристика загрязнения воздуха
Атмосферный воздух является основной средой деятельности биосферы,
соотношение между основными его компонентами существенно не
изменилось, однако в период промышленной и научно-технической
9
революций увеличился объём загрязнений атмосферы газами и аэрозолями
техногенного происхождения.
Вещества, загрязняющие атмосферный воздух, многочисленны,
разнообразны
и
неодинаковы
в
отношении
вредности. Они
обнаруживаются в воздухе в различных агрегатных состояниях: в виде
твердых частиц, в виде пара, капель жидкости и газов. Вследствие своей
токсичности и вредности огромное значение имеют такие вещества, как
свинец, мышьяк, ртуть, кадмий, фенол, формальдегид и др.
Источники загрязнения атмосферы Земли могут иметь естественную и
искусственную природу. Естественные природные изменения окружающей
среды характеризуются цикличностью; бывают чрезвычайно редкими или
достаточно частыми; имеют глобальные масштабы или носят ограниченный,
региональный характер. Природные факторы могут значительно менять
состав атмосферы – это вулканическая деятельность, лесные пожары
(молнии), пыльные бури, выветривание, разложение земных организмов.
Перечисленные природные причины приводят к целому комплексу
изменений окружающей среды: изменение температуры приземных слоев
атмосферы, гидросферы и почвенного покрова. В конечном итоге
происходит изменение погоды климата в отдельных регионах или на всей
планете.
В настоящее время все большее значение приобретает влияние на
атмосферу техногенная деятельность человека, которая не только приводит
к загрязнению атмосферы, но и обусловливает изменение её химического
состава, что представляет собой одну из глобальных экологических проблем.
К искусственным (антропогенным) источникам загрязнения атмосферы
относятся: промышленные предприятия, транспорт, теплоэлектростанции,
сельское хозяйство. В современных условиях, основным источником
загрязнения атмосферного воздуха является автотранспорт, доля которого
в общей сумме загрязнений может составлять до 90 %, в среднем 60-70 %. В
отличие от промышленных предприятий, изолированных от жилой застройки
санитарно-защитными зонами, автотранспорт - движущийся источник
загрязнения воздуха, выбросы которого распространяются на уровне
дыхания человека, их рассеяние в условиях городской застройки затруднено.
Численность автомобилей в городах быстро увеличивается, растет валовый
выброс вредных веществ (автотранспорт выбрасывает в воздушный бассейн более
200 химических соединений, за 1 год эти выбросы от каждого легкового автомобиля
составляют: около 800 кг окиси углерода, 220 кг углеводородов, 40 кг оксидов азота т.д.).
С каждым годом увеличивается значение как источника загрязнения
атмосферного воздуха авиации, летательные аппараты которой привносят
в газовую оболочку Земли огромное суммарное количество отработанных
газов. При взлете 4-моторный реактивный самолет выбрасывает количество
токсичных газов, равное по объему выхлопу 6800 автомобилей. Летящие на
большой высоте самолеты выбрасывают окислы азота, ведущие к
разрушению озонового слоя Земли.
10
Теплоэлектростанции (ТЭЦ) являются одним из главных источников
загрязнения воздуха. Основным топливом на них служит уголь, при
сжигании которого образуется огромное количество твердых частиц (сажа,
зола, несгоревшие частички угля – недожог) и газообразных веществ (окислы
азота, окислы серы, двуокись углерода). Вместе с золой выбрасывается:
мышьяк, являющийся канцерогеном, селен, окислы железа, кальция и
магния, радиоактивные элементы. Объемы поступления золы в атмосферный
воздух с выбросами ТЭЦ, работающие на угле достигают десятков и сотен
тонн в сутки.
В
качестве
источников
загрязнения
атмосферного
воздуха
промышленные
предприятия,
особенно
металлургическая,
нефтегазоперерабатывающая, теплоэнергетика, химическая, занимают 3-е
место после транспорта теплоэнергетических предприятий, но дают самый
большой спектр загрязнений. Предприятия черной металлургии
выбрасывают в атмосферу железорудную пыль, сернистый газ, окись
углерода, окись азота, фенолы, окислы металлов ряд других примесей.
В последние десятилетия значительное место в загрязнении атмосферы
стали
занимать
предприятия
биотехнологии,
эксплуатирующие
уникальные возможности микроорганизмов-продуцентов. Воздушные
выбросы таких производств содержат органическую пыль, содержащую
жизнеспособные микроорганизмы, конечные промежуточные продукты
микробиотического синтеза (антибиотики, аминокислоты, белок многие
другие).
В настоящее время известно около 200 000 химических веществ, так или
иначе используемых в техногенной деятельности человека. Однако имеется
ряд вредных веществ, которые имеют наибольшее значение, так как в
значительной степени обусловливают проблему загрязнения атмосферного
воздуха. Большинство из этих загрязнителей являются ингредиентами
выхлопных газов автомобилей.
Двуокись серы, сернистый газ, диоксид серы, SO2. Основными
источниками этого соединения являются электроэнергетика, цветная черная
металлургия, химические производства, является одним из основных
компонентов выхлопных газов автомобилей, в огромных количествах
выделяется в воздушную среду там, где имеет место сжигание топлива.Все
его виды содержат в своем составе серу.
Двуокись серы обладает выраженным раздражающим действием, быстро
реагируя с водяными парами носоглотки с образованием кислот, что и
обусловливает данный эффект, способствует развитию бронхитов, катаров
верхних дыхательных путей, эмфизем. При более высоких концентрациях
могут развиться спазм дыхательной мускулатуры, асфиксия, вплоть до
летального исхода. Двуокись серы приводит к гепатопатиям, нарушает
витаминный и углеводный обмен, блокирует жизненно важные ферменты, то
есть оказывает и общетоксическое
действие, может обладать
эмбриотоксическим, гонадотоксическим, тератогенным эффектами.
11
Окись углерода, угарный газ, СО. Содержится в газовых выбросах
промышленных предприятий, в выхлопных газах, поступает в атмосферу при
разработке и эксплуатации газовых и нефтяных месторождений. Принято
считать, что 1/3 всего количества СО, загрязняющего атмосферу, связана с
деятельностью человека.
СО образуется там, где имеется неполное окисление углерода в связи с
дефицитом кислорода. Попадая через альвеолярный барьер в кровь,
соединяется с гемоглобином и образует карбоксигемоглобин, не способный
транспортировать кислород, в результате чего наступает гипоксия ("угар" в
связи с ранним закрытием печных труб), длительное воздействие СО может
обусловить нарушение функций головного мозга, печени, снижение
иммунобиологической резистентности организма, нарушение углеводного
обмена.
В помещениях повышение концентраций СО может быть связано с
курением (при выкуривании одной сигареты в жилой комнате содержание
СО в воздухе может повышаться в 10 раз и достигать 170 мг/м3).
Окислы азота (NО,N2O,NO2,N2O5 и т.д.). Это целая группа соединений,
так как азот является многовалентным газом. В природных условиях в почве
и воде океанов постоянно происходят процессы денитрификации, в
результате которых из связанного азота образуется закись азота. Этот
естественный путь образования закиси азота ежегодно приводит к
поступлению в нижние атмосферы около 60 млн. т N2O, а также закись азота
образуется в результате разложения органических отходов и азотных
удобрений, вносимых человеком в почву. В стратосфере закись азота
превращается в окись азота. Из окислов азота двуокись азота поступает с
выбросами промышленных предприятий. При контакте окислов азота с
влажной поверхностью легких образуются азотная и азотистая кислоты, что
ведет к развитию отека легких, также характерны нарушения со стороны
центральной нервной системы.
Важное значение окислов азота состоит в том, что они участвуют в
развитии фотохимического смога.
Свинец (Рb). Присутствие этого тяжелого металла и его производных
обусловлено прежде всего автотранспортом, использующим этилированный
бензин, в который в качестве антифриза добавляется тетраэтилсвинец.
Действие свинца на организм разнообразно, он деструктивно влияет на
печень, центральную нервную систему, оказывает эмбриотоксическое,
тератогенное, гонадотоксическое действие. Свинец является одним из
наиболее распространенных вредных веществ в воздушной среде.
Углеводороды (Сп...Нп...). Большая группа химических соединений –
содержатся в выхлопных газах автомобилей, огромные их количества
выбрасываются в атмосферу при сжигании топлива. Углеводороды обладают
практически всеми видами воздействий на организм человека. Важное
значение имеют углеводороды в образовании фотохимического смога.
12
Формальдегид (СНз). Содержится в выхлопных газах автомобилей, в
выбросах различных химических производств, является мономерной основой
большинства полимерных, синтетических материалов, которые чрезвычайно
широко используются в различных отраслях техногенной деятельности
человека. Полимеры постепенно выделяют формальдегид во внешнюю среду,
в том числе в атмосферный воздух. Формальдегид вызывает аллергическую
сенсибилизацию, которая приводит к дерматитам, к острым и хроническим
респираторным заболеваниям (риск развития рака кожи, простаты, ЖКТ) .
Метан (СН4). Образуется
как естественным путем в результате
жизнедеятельности микроорганизмов в застойных и почвенных водах, так и в
результате деятельности человека: при разработке и эксплуатации газовых и
нефтяных месторождений, использовании природного газа, сжигании угля. В
последние годы количество метана в атмосфере увеличивается на 1% в год.
Взвешенные вещества (пыль, аэрозоли). Данный загрязнитель
атмосферы является универсальным для населенных мест, может иметь
природное или техногенное происхождение. Токсическое действие пыли
зависит от её дисперсности, является причиной развития одного из наиболее
опасных пневмокониозов – силикоза (пыль, содержащая свободный диоксид
кремния).
Взвешенные вещества могут оказывать в зависимости от
приведенных факторов самые разнообразные эффекты действия - от
раздражающего до летального.
Сажа – это продукты неполного сгорания угля. Она является наиболее
патогенным компонентом из твердых выбросов, так как содержит смолистые
вещества, среди которых имеют место и канцерогенные смолы.
Влияние атмосферных загрязнений на здоровье населения,
виды воздействия на организм человека
Воздействие загрязненного атмосферного воздуха на человека,
окружающую среду и биосферу в целом чрезвычайно многогранно и
проявляется в отрицательном влиянии на здоровье и санитарно-бытовые
условия жизни людей, на микроклимат и световой климат населенных мест,
приносит значительный экономический ущерб, негативно действует на
водные объекты почву, животный и растительный мир, т.е. может оказывать
как прямое, так и косвенное воздействие на жизнь и здоровье населения.
Вредное воздействие атмосферных загрязнений на здоровье по времени
проявления эффекта можно разделить на две основные группы: 1)острое
действие, когда эффект
наступает непосредственно за периодом
возрастания концентраций (превышающих ПДК) атмосферных загрязнений
до критических величин; 2)хроническое действие, являющееся результатом
длительного резорбтивного влияния загрязнений малой интенсивности
(концентрация веществ не превышает ПДК).
Примерами острого действия атмосферных загрязнений являются
случаи токсических туманов, периодически наблюдающиеся в различных
13
странах и на разных континентах. Туманы появляются в периоды
температурных инверсий с низкой ветровой активностью, то есть в условиях,
способствующих накоплению промышленных выбросов в приземном слое
атмосферы.
Характерными признаками острого действия загрязнителей являются:
1.неожиданно высокий уровень обращаемости населения (города или
городского района) за скорой медицинской помощью по поводу резкого
ухудшения здоровья;
2.избыточная смертность среди населения города, чаще всего среди лиц,
имевших в анамнезе хронические заболевания органов дыхания и сердечнососудистой системы;
3.ограниченность по времени возникновения указанных явлений (3-10
дней).
Хроническое действие на организм загрязненного атмосферного
воздуха встречается значительно чаще, чем острое и может быть разделено
на две подгруппы: 1)хроническое специфическое действие (загрязнитель
играет роль этиологического фактора); 2)хроническое неспецифическое
действие (провоцирующее влияние).
Хроническое влияние атмосферных загрязнений характеризуется
широким спектром биологических ответов – от возникновения таких
сдвигов в организме, биологическая значимость которых еще не совсем
понятна , до явных признаков заболевания и смертности (этим проявлениям
подвержен небольшой процент населения). У основной же массы населения,
проживающего в условиях той или иной степени загрязнения атмосферного
воздуха, формируются так называемые предпатологические состояния:
физиологические, биохимические и другие изменения в организме
неустановленного значения – или регистрируется накопление в органах и
тканях тех или иных вредных веществ без видимых признаков нарушения
здоровья (эти состояния могут быть выявлены только путем специально
спланированных исследований).
Хроническое специфическое действие могут вызывать такие вредные
вещества воздуха, как фтор, бериллий, соединения свинца, мышьяка, зола и
многие др. Так, зарегистрированы многочисленные случаи флюороза среди
детского населения, в связи с загрязнением воздуха соединениями фтора в
районах размещения алюминиевой промышленности. При загрязнении
воздуха соединениями бериллия у населения отмечаются случаи
специфического хронического заболевания бериллиоза. У детей,
проживающих в условиях загрязнения атмосферного воздуха высокими
концентрациями золы – пресиликотические изменения в легких и т.д.
14
Хроническое неспецифическое действие атмосферных загрязнений
выражается в ослаблении иммунозащитных сил, ухудшении физического
развития детей, увеличении общей заболеваемости.
Виды воздействия атмосферных загрязнений на организм весьма
разнообразны и могут оказывать: общетоксическое (резорбтивное),
раздражающее, эмбриотоксическое, гонадотоксическое, тератогенное,
мутагенное,
канцерогенное,
гиперсенсибилизирующее
(аллергенное),
фиброзное, иммунодепрессивное действия.
Основные мероприятия по санитарной охране атмосферного
воздуха
Основные мероприятия в области охраны атмосферного воздуха
включают в себя законодательные, технологические, планировочные,
санитарно-технические, санитарно-гигиенические (таблица 3).
Законодательные мероприятия. В Российской Федерации принят целый
ряд Законов, прямо или косвенно регулирующих деятельность государства в
области охраны атмосферного воздуха, основой которых является
Конституция РФ.
К этим законам относятся Федеральные законы:
О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения.
Об охране атмосферного воздуха.
Об охране окружающей природной среды;
Градостроительный кодекс Российской Федерации.
На отдельных территориях приняты региональные Законы в области
охраны атмосферного воздуха.
Также огромное значение для организации и проведения мероприятий
по санитарной охране атмосферного воздуха имеют нормативные и
методические документы Роспотребнадзора:
1)СанПиН 2.1.6.1032-01 «Гигиенические требования к обеспечению
качества атмосферного воздуха населенных мест».
Основные
гигиенические регламенты охраны атмосферного воздуха
в этом
нормативном документе: гигиенические требования к качеству атмосферного
воздуха населенных мест, требования к обеспечению качества атмосферного
воздуха при размещении, строительстве и реконструкции (техническом
перевооружении) объектов хозяйственной и иной деятельности, являющихся
источниками загрязнения воздуха, требования к качеству атмосферного
воздуха при эксплуатации объектов, являющихся источниками загрязнения
атмосферы, требования к организации производственного лабораторного
контроля за загрязнением атмосферного воздуха населенных мест.
2)СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03 «Санитарно-защитные зоны и
санитарная классификация предприятий, сооружений и иных объектов», в
данном документе для всех предприятий, загрязняющих воздушную среду,
15
устанавливаются в зависимости от специфики производства и мощности пять
классов санитарно-защитных зон (СЗЗ), разделяющих предприятия и
селитебную территорию. Установлены требования к организации СЗЗ (на
территории этих зон запрещается проживание людей, СЗЗ должны быть
озеленены, обозначены на местности и т. д.).
К законодательным мероприятиям относят и разработку норм ПДК
загрязнений. В том случае, когда не разработана на какое-либо вещество
ПДК, с учетом самых различных характеристик рассчитывают
ориентировочные безопасные уровни воздействия (ОБУВ).
Таблица 3
разработка ПДК
для атмосф.воздуха
Законодательные
мероприятия
замена вредных веществ
безвредные, менее вредное
стандарты на сырье
стандарты на эмиссию
замена прерывистых
процессов на непрерывистые
Технологические
мероприятия
чистка сырья от
вредных примесей
замена дымного топлива
на бездымное
герметизация технологических процессов
рекуперация ценных
выбросов и их использование
Планировочные
мероприятия
зонирование территории
населенных мест
организация санитарнозащитных зон
рациональная планировка
жилых микрорайонов
озеленение населенных мест
рациональное расположение
автомагистралей
Санитарно-технические
мероприятия
очистка от выбросов (от пыли - циклоны
скрубберы, электрофильтры; от газовсорбенты, реагенты)
16
Санитарно-гигиенические
мероприятия
Совершенствование
социально-гигиенический
санитарного законодательства
мониторинг
предупредительный и текущий
санитарный надзор
разработка комплексных
федеральных и региональных
программ
Методика работы
Отбор проб воздуха для анализов
Исследования состава химического воздуха производственных
помещений являются обязательной частью при изучении условий труда в
различных учреждениях, на предприятиях, а также для оценки
эффективности санитарно-технических мероприятий.
Для получения среднесуточных проб воздух отбирают многократно в
течение суток (для получения среднесуточных проб) или через равные
интервалы с усреднением полученных данных (не менее 10 раз/сутки). Для
обнаружения
максимальных
концентраций и изучения динамики
загрязнения воздуха пробы отбирают в течение небольшого промежутка
времени (в момент наибольшего выброса загрязнений, с подветренной
стороны от источника загрязнения, продолжительность отбора проб в этом
случае не более 15-20 минут). Отбор проб воздуха для анализа принято
производить на уровне дыхания человека (1,5метра). Если для анализов
требуется небольшой объём воздуха - пробы отбирают в газовые пипетки,
откалиброванные бутылки, резиновые камеры или мешки. Если необходимо
много воздуха, то его протягивают с помощью аспиратора (водяного или
электрического) через специальные поглотители или фильтры.
Аспиратор электрический состоит из воздуходувки, создающей
отрицательное давление, электромотора и 4 реометров. Скорость втягивания
воздуха
определяют по шкале, отградуированной в литрах/мин. Два
реометра градуированы от 0 до 1 л/мин и служат для отбора проб воздуха с
целью определения в нем газов, остальные два предназначены для отбора
проб воздуха с целью определения в нем пыли и аэрозолей и градуированы
от 0 до 20 л/мин.
Для сравнения результатов отдельных исследований взятые пробы
воздуха необходимо привести к нормальному условиям, пользуются
следующей формулой:
V0
=
V1 × 273 × B
( 273 + t° ) × 760 ; где
17
t - температура воздуха, °С;
B – атмосферное давление, мм. рт. ст.;
V1 – объём воздуха, взятый для анализа при данной температуре и
атмосферном давлении;
V0 – объем воздуха, взятый при t°= 0°С и В =760 мм. рт. ст.
Методы анализа проб воздуха на содержание вредных веществ.
В настоящее время используются химические, электрохимические,
радиометрические методы исследования.
Химические методы:
1.Колориметрические методы основаны на изменении степени
интенсивности окраски растворов, характерной для определяемого вещества.
2.Нефелометрические методы основаны на изменении степени мутности
раствора в результате реакции, при которой образуется вещество,
находящееся во взвешенном состоянии. Измерение интенсивности окраски,
проводят путем сравнения со стандартными растворами, которые содержат
известное количество определяемого вещества.
3.Титриметрические методы основаны на определении объема реагентатитранта, расходуемого на взаимодействие с определяемым веществом.
Окончание реакции должно четко фиксироваться либо визуально, либо путем
измерения какого-либо физико-химического свойства системы.
4.Газо-жидкостная хроматография используется для разделения смесей
«летучих» соединений, т.е. практически соединений с молекулярной массой
до 500. Этот метод благодаря высокой чувствительности позволяет
обнаруживать микрограммовые количества.
5.Атомно-абсорбционные методы. В основе метода лежит измерение
резонансного поглощения энергии атомами определяемого элемента. Этим
методом можно определять все элементы, способные испаряться в пламени
(эффективен для определения следовых количеств).
6.Спектрофотометрический метод. Метод заключается в измерении
степени поглощения видимого и ультрафиолетового излучения растворами,
содержащими анализируемое вещество. Метод имеет ряд достоинств:
высокая чувствительность,
селективность, быстрота,
возможность
анализировать смеси веществ без предварительного их разделения.
Электрохимические методы:
1.Полярографический метод. Метод заключается в получении и анализе
кривых ток-потенциал на ртутном капельном электроде. Методом
полярографии можно определить любые вещества, способные к
электрохимическим превращениям на электродах.
2.Инверсионная
вольтамперометрия.
Метод
заключается
в
электролитическом растворении ранее выделенного на поверхности
электрода вещества (метод позволяет определять следовые количества
вещества).
18
Наиболее чувствительными и современными методами анализа являются
газовая газожидкостная хроматография, полярография, вольтамперометрия,
спектрометрия, инфракрасная спектрометрия.
Экспресс – методы определения вредных веществ в воздухе
В производственных условиях часто возникает необходимость быстрого
определения в воздухе вредных веществ, в связи с этим применяют экспресс
– методы, которые по своей точности уступают методам, требующим
больших временных затрат. Они достаточно просты в проведении и
позволяют быстро (минуты) определять присутствие и концентрацию
химического вещества.
С помощью портативных газоанализаторов (УГ-1, УГ-2) определяют
содержание аммиака, оксидов серы, азота, углерода, сероводорода,
ацетилена, паров бензина и других веществ. Принцип работы
газоанализаторов основан на изменении окраски индикатора, находящегося в
стеклянной трубке после просасывании через нее воздуха, содержащего пары
и газы вредных веществ. По длине окраски столбика индикаторного
вещества с помощью прилагаемой шкалы определяют концентрацию
химического вещества.
Экспресс – метод определения
концентрации сернистого ангидрида
Принцип метода заключается в восстановлении йода сернистым
ангидридом до Н1.
В поглотитель Полежаева наливают 1 мл поглотительного раствора,
состоящего из смеси 0,0001 н.раствора йода с крахмалом. Через поглотитель
протягивают с помощью электроаспиратора воздух из бутыли со скоростью
10 мл/мин до исчезновения окраски поглотительного раствора.
Объем прошедшего через поглотитель воздуха определяют, умножив
10мл/мин на время аспирации в минутах. Концентрацию сернистого
ангидрида в воздухе определяют по таблице 4.
Таблица 4
Зависимость
концентраций
сернистого
газа
обесцвечивающего поглотительный раствор
Объем
Концентрация
Объем
пропущенного
сернистого
пропущенного
воздуха, мл
ангидрида,мг/м³
воздуха, мл
10
320
100
от
объема
воздуха,
Концентрация
сернистого
ангидрида,мг/м³
32
20
30
40
160
107
80
110
120
130
29
27
24
50
60
70
80
90
64
53
46
40
35
140
150
200
250
300
22
20
16
12
10
19
Гигиеническая оценка степени загрязнения воздуха
Гигиеническая оценка степени загрязнения воздуха дается на основании
сопоставления результатов анализов воздуха с предельно допустимыми
концентрациями (ПДК) паров, газов или аэрозолей в воздухе.
Устанавливаются максимальная разовая и среднесуточная ПДК веществ для
атмосферного воздуха и ПДК для воздуха рабочей зоны (таблица 5), в
воздухе помещений лечебных учреждений (таблица 6).
Таблица 5
Предельно допустимые концентрации химических веществ, мг/м³
ПДК (Атмосферный воздух)
Вещество
Максимальная среднесуточ
разовая
-ная
ПДК
Класс
опасности
воздуха
рабочей
зоны
Аммиак
Анилин
Ацетон
Бензин
Бензол
0,2
0,05
0,35
5,0
1,5
0,04
0,03
0,35
1,5
0,1
20
0,1
200
300
5
4
2
4
4
2
Двуокись азота
Дихлорэтан
Окись углерода
Ртуть
Свинец
Сернистый газ
Сероводород
Сероуглерод
Хлор
Сажа
Формальдегид
0,3
3,0
3,0
0,5
0,008
0,03
0,1
0,15
-
0,1
1,0
1,0
0,0003
0,0003
0,05
0,005
0,03
0,05
0,0005
5
10
20
0,5
0,01
10
10
10
1
2
2
4
1
1
3
2
2
2
3
2
0,5
Фтористый водород
0,02
0,5
-
Пыль нетоксичная
Пыль,содержащая
двуокись кремния
0,005
0,15
-
0,5
10
1
1
3
4
20
Таблица 6
Предельно-допустимая концентрация (ПДК, мг/м³ ) и классы опасности
лекарственных средств в воздухе помещений лечебных учреждений
№
п/
п
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
Определяемое вещество
Ампициллин
Аминазин (Димстиламинопропил-3хлорфенотиазинхлоргидрат)
Бензилпенициллин
Диэтиловый эфир
Ингалан (1,1-дифтор-2,2-дихлорэтилметиловый эфир)
Закись азота (в пересчете на О2)
Оксациллин
Стрептомицин
Тетрациклин
Трихлорэтилен
Фторэтан (1,1-трифтор-2-хлорбромэтан)
Флоримицин
Формальдегид
Хлористый этил
ПДК
Класс
опасности
0,1
2
0,3
2
0,1
300
200
5
0,05
0,1
0,1
10
20
0,1
0,5
50
2
4
4
1
1
2
3
2
2
4
Ситуационные задачи
Задача 1. Приведите объем исследуемого воздуха в рабочей зоне к
нормальным условиям, если объем воздуха, взятого для анализа составил 2
литра, барометрическое давление в момент определения-720 мм.рт.ст.,
температура воздуха в рабочей зоне составила + 18°С.
Задача 2. Данные лабораторного контроля (максимально-разовые
концентрации) качества атмосферного воздуха, проведенного по жалобе
жителей микрорайона, который граничит с магистралью городского
значения, показали следующее: на расстоянии 15 м от магистрали
концентрация пыли составляет 0,5 мг/м³, сажи – 0,02 мг/м³, окиси углерода –
5 мг/м³, формальдегида – 0,02 мг/м³, окислов азота – 0,8 мг/м³, бензапирена –
0,05 мг/м³. Расстояние от жилой застройки до магистрали озеленено
однорядной посадкой молодых деревьев. Оцените санитарную ситуацию и
дайте гигиенические рекомендации.
Задача 3. В микрорайоне, расположенном с подветренной стороны от
гипсового завода, на границе санитарно-защитной зоны, по данным
21
стационарного поста, концентрация пыли составила 2 мг/м³. Какие
изменения в состоянии здоровья населения следует ожидать?
Задача 4. По данным лабораторных исследований Роспотребнадзора за
2005г., максимально-разовые концентрации в приземном слое атмосферного
воздуха в стационарной точке №1 (на границах санитарно-защитной зоны)
составляют: сернистый ангидрид – 0,3 мг/м³, окись углерода – 22,5 мг/м³,
двуокись азота – 0,07 мг/м³, пыль – 0,4 мг/м³. Дайте гигиеническую оценку
состояния атмосферного воздуха (рис.1).
Задача 5. Дайте гигиеническую оценку качества атмосферного воздуха в
населенном пункте, находящемся за пределами санитарно-защитной зоны
гипсового завода, если по данным стационарного поста на границе СЗЗ
среднесуточная концентрация пыли составляет 5,0 мг/м³, сернистого
ангидрида – 0,4 мг/м³, двуокиси азота – 0,07 мг/м³.
22
Список литературы:
1.
2.
3.
4.
5.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Основная литература
Гурова А.И., Горлова О.Е.. Практикум по общей гигиене: Учебное
пособие.- М.:Изд-во УДН, 1991г.
Пивоваров Ю.Г., Гоева О.Э., Величко А.А.. Руководство к лабораторным
работам по гигиене. - М.:Медицина, 1983г.
Пивоваров Ю.П., Королик В.В., Зиневич. Л.С. Гигиена и основы экологии
человека. Серия «Учебники и учебные пособия». Ростов н/Д: «Феникс»,
2002.
Румянцев Г.И., Вишневская Е.П., Козлова Т.А.. Общая гигиена. - М.:
Медицина, 1985г.
Румянцев Г.И. Гигиена. М.:ГЭОТАР-Мед, 2001г.
Дополнительная литература
Агаджанян Н.А., Торшин В.И. Экология человека. М.: Медицина, 1994г.
Антипенко Е.Е., Когут Н.Н. Генетические последствия загрязнения
окружающей среды и перспективы их предупреждения. Киев: Медицина,
1990г.
Источники загрязнения и системы защиты среды обитания: учебное
пособие / под ред. О.Н.Русака. СПб.: Изд-во МАНЭБ, 1999г.
Королев А.А., Богданов М.В. и др. Медицинская экология: Учебное
пособие для студентов высших учебных заведений / под ред.
А.А.Королева. М.: Издательский центр «Академия», 2003г.
Миллер Т. Жизнь в окружающей среде / пер. с англ. Т.1.М.:ПрогрессПангея,1993г.
Экологические очерки о природе и человеке / под ред. Б. Гржимека. М.:
Мир, 1998г.