| Как организовать общественный экологический мониторинг |
 |
Пред. | Приложение 4 |
Источники. Используется в основном при производстве полимеров, сополимеров и армированных пластмасс, в частности полистирола. Не встречается в природе. Основной источник поступления в атмосферу ≈ эмиссии нефтехимических предприятий. Стирол присутствует также в выбросах автотранспорта; выделяется при горении, сжигании отходов (количество возрастает с повышением температуры сжигания). Некоторое количество стирола может также выделяться из новых изделий из пластмассы (это может иметь значение при загрязнении воздуха внутри зданий).
Атмосфера. Концентрации в сельских или незагрязненных городских районах низкие (ниже 1 мкг/м3); в загрязненных районах может достигать 20 мкг/м3. В новых зданиях, построенных с применением стройматериалов на основе производных стирола (в том числе и пластмасс) концентрации могут быть намного выше. На расстоянии 1 км от заводов по производству стирола концентрация стирола в воздухе может составлять 30 мкг/м3 и более [45].
Вода. Содержание стирола обычно не превышает нескольких мкг/дм3; в питьевой воде регистрируется редко, гораздо более вероятно его наличие в сточных водах (нефтеперегонка, химическая промышленность, производство пластмасс) [45].
Продукты питания. Полистирол и его сополимеры часто используются как упаковочные материалы. Следы мономера (стирол) могут мигрировать из упаковки в продукты.
Коэффициенты перерасчета концентраций:
1 млн-1 (1 ppm) = 4,2 мг/м3
1 мг/м3 = 0,24 млн-1 (ppm)
Пути поступления в организм. В целом, для населения основным путем поступления стирола в организм является вдыхание с воздухом, причем одинаково важно загрязнение атмосферного воздуха и воздуха внутри зданий [45].
Влияние на здоровье. Данные о мутагенности противоречивы. Недостаточно данных для вывода о канцерогенности для человека. Токсические эффекты отмечены в производственных условиях и включают функциональные нарушения ЦНС и раздражение слизистых оболочек. Наименьшая концентрация, при которой отмечено отрицательное воздействие стирола ≈ 84 мг/м3, что значительно превышает обычное содержание стирола в атмосферном воздухе [45].
Источники. Используется как растворитель для химической чистки одежды, для очистки металлических поверхностей, в текстильной и химической промышленности.
Атмосфера. Глобальный фоновый уровень ТХЭ ≈ около 0,2 мкг/м3. Максимальные пиковые концентрации в атмосфере городов ≈ около 70 мкг/м3; в среднем ≈ 1-10 мкг/м3. Высокие концентрации ТХЭ отмечаются вблизи полигонов по захоронению отходов и предприятий химчистки. Концентрации в воздухе зданий могут изменяться в широких пределах (от 3 до 250 мкг/м3); источник загрязнения при этом ≈ стройматериалы, потребительские товары [45].
Коэффициенты перерасчета концентраций:
1 млн-1 (1 ppm) = 6,78 мг/м3 при 20-25╟С и 760 мм.рт.ст.
1 мг/м3 = 0,14 млн-1 (ppm)
Пути поступления в организм. Ингаляционный путь, несомненно, преобладает, причем загрязнение воздуха внутри жилых помещений может быть не менее (а иногда и более) значимо, чем загрязнение атмосферного воздуха [45].
Влияние на здоровье. Влияние на здоровье (поражение ЦНС) ограничивается случаями острых отравлений или воздействием очень высоких концентраций в воздухе рабочей зоны. Поскольку уровни содержания ТХЭ в окружающей среде на порядки ниже тех, при которых отмечается воздействие на ЦНС, вегетативную нервную систему, печень и почки, значимость ТХЭ как загрязняющего воздух вещества невелика.
Источники. Входит в состав нефти. Используется как растворитель в красках, в косметической продукции, в химической промышленности.
Атмосфера. Фоновый уровень ≈ 0,75 мкг/м3, однако в городах концентрации выше и изменяются в широких пределах (0,0005√1,31 мг/м3; обычно 0,1-204 мкг/м3). Пиковые концентрации могут достигать 20 мг/м3. В сельских районах ≈ от следов до 3,8 мкг/м3; вблизи производства или мест массового использования ≈ 0,1√20 мг/м3 [45].
Коэффициенты перерасчета концентраций:
1 млн-1 (1 ppm) = 3,75 мг/м3 при 25╟С и 760 мм.рт.ст.
1 мг/м3 = 0,266 млн-1 (ppm)
Пути поступления в организм. Загрязнение воздуха ≈ основной источник поступления толуола в организм; при этом концентрации в воздухе зданий могут намного (на порядок) превышать концентрации в атмосфере (при применении красок и растворителей).
Влияние на здоровье. Толуол раздражает глаза при концентрации 375 мг/м3; при этой же концентрации отмечаются функциональные нарушения ЦНС [45]. Некоторые эффекты могут быть обусловлены воздействием примесей более токсичного бензола.
Источники. Естественные источники трихлорэтилена неизвестны. В основном используется как обезжиривающий агент металлических деталей. Области применения включают также печать, производство чернил для печати, экстракционные процессы, производство красок, нанесение рисунка на ткани. Трихлорэтилен может присутствовать в продуктах бытовой химии (пятновыводители, адгезивы, средства для чистки ковров и т.п.). Большая часть ТХЭН поступает в атмосферу в результате использования.
Атмосфера. Фоновые концентрации, определяемые как уровни, измеряемые в незагрязненных сельских районах, ≈ порядка десятков нг/м3. Согласно расчетам, фоновая концентрация ТХЭН в северном полушарии составляет примерно 75 нг/м3. В городах концентрации ТХЭН варьируют в пределах от нескольких мкг/м3 до 50 мкг/м3 (максимальное значение). Внутри помещений концентрации ТХЭН по меньшей мере того же порядка, что и концентрации в атмосфере, а в некоторых случаях ≈ значительно более высокие (до 100 мкг/м3) [45].
Коэффициенты перерасчета концентраций:
1 млн-1 (1 ppm) = 5,4 мг/м3
1 мг/м3 = 0,18 млн-1 (ppm)
Пути поступления в организм. В целом, для населения респираторный путь поступления ТХЭН в организм является наиболее важным.
Влияние на здоровье. Воздействие ТХЭН приводит к поражению ЦНС. Отмечается также раздражение глаз и кожи; в некоторых случаях отмечалось серьезное поражение печени и изменения почек. Все эти эффекты отмечались при профессиональном контакте с ТХЭН. Рекомендуемая ВОЗ величина максимально возможной концентрации в атмосферном воздухе, не отражающейся на здоровье населения (1 мг/м3), значительно (на несколько порядков) превышает обычный уровень содержания ТХЭН в атмосфере [45].
При кажущейся ясности понятия "тяжелые металлы" его значение следует определить более четко из-за встречающихся в литературе неоднозначных оценок. Термин "тяжелые металлы" связан с высокой относительной атомной массой. Эта характеристика обычно отождествляется с представлением о высокой токсичности. Одним из признаков, которые позволяют относить металлы к тяжелым, является их плотность. В современной цветной металлургии различают тяжелые цветные металлы ≈ плотность 7,14√21,4 г/см3 (цинк, олово, медь, свинец, хром и др.) и легкие цветные металлы ≈ плотность 0,53√3,5 г/см3 (литий, бериллий и др.).
Согласно одной классификации, к группе тяжелых металлов принадлежит более 40 элементов с высокой относительной атомной массой и относительной плотностью больше 6. По другой классификации, в эту группу включают цветные металлы с плотностью большей, чем у железа (свинец, медь, цинк, никель, кадмий, кобальт, олово, сурьма, висмут, ртуть).
Согласно сведениям, представленным в "Справочнике по элементарной химии" под ред. А.Т.Пилипенко (1977), к тяжелым металлам отнесены элементы, плотность которых более 5 г/см3. Если исходить их этого показателя, тяжелыми следует считать 43 из 84 металлов Периодической системы элементов. Среди этих 43 металлов 10 обладают наряду с металлическими свойствами признаками неметаллов (представители главных подгрупп VI, V, IV, III групп Периодической системы, являющиеся р-элементами), поэтому более строгим был бы термин "тяжелые элементы", но в данной публикации мы будем пользоваться общепринятым в литературе термином "тяжелые металлы".
Таким образом, к тяжелым металлам относят более 40 химических элементов с относительной плотностью более 6. Число же опасных загрязнителей, если учитывать токсичность, стойкость и способность накапливаться во внешней среде, а также масштабы распространения указанных металлов, значительно меньше.
Прежде всего представляют интерес те металлы, которые наиболее широко и в значительных объемах используются в производственной деятельности и в результате накопления во внешней среде представляют серьезную опасность с точки зрения их биологической активности и токсических свойств. К ним относят свинец, ртуть, кадмий, цинк, висмут, кобальт, никель, медь, олово, сурьму, ванадий, марганец, хром, молибден и мышьяк.
Биогеохимические свойства тяжелых металлов [29]
| Свойство | Cd | Co | Cu | Hg | Ni | Pb | Zn |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Биохимическая активность | В | В | В | В | В | В | В |
| Токсичность | В | У | У | В | У | В | У |
| Канцерогенность | ≈ | B | ≈ | ≈ | B | ≈ | ≈ |
| Обогащение аэрозолей | B | H | B | B | H | B | B |
| Минеральная форма распространения | B | B | H | B | H | B | H |
| Органическая форма распространения | B | B | B | B | B | B | B |
| Подвижность | B | H | У | В | Н | В | У |
| Тенденция к биоконцентрированию | В | В | У | В | В | В | У |
| Эффективность накопления | В | У | В | В | У | В | В |
| Комплексообразующая способность | У | Н | В | У | Н | Н | В |
| Склонность к гидролизу | У | Н | В | У | У | У | В |
| Растворимость соединений | В | Н | В | В | Н | В | В |
| Время жизни | В | В | В | Н | В | Н | В |
В√ высокая, У ≈ умеренная, Н ≈ низкая
В атмосферном воздухе тяжелые металлы присутствуют в форме органических и неорганических соединений в виде пыли и аэрозолей, а также в газообразной элементной форме (ртуть). При этом аэрозоли свинца, кадмия, меди и цинка состоят преимущественно их субмикронных частиц диаметром 0,5-1 мкм, а аэрозоли никеля и кобальта ≈ из крупнодисперсных частиц (более 1 мкм), которые образуются в основном при сжигании дизельного топлива.
В водных средах металлы присутствуют в трех формах: взвешенные частицы, коллоидные частицы и растворенные соединения. Последние представлены свободными ионами и растворимыми комплексными соединениями с органическими (гуминовые и фульвокислоты) и неорганическими (галогениды, сульфаты, фосфаты, карбонаты) лигандами. Большое влияние на содержание этих элементов в воде оказывает гидролиз, во многом определяющий форму нахождения элемента в водных средах. Значительная часть тяжелых металлов переносится поверхностными водами во взвешенном состоянии [29].
Сорбция тяжелых металлов донными отложениями зависит от особенностей состава последних и содержания органических веществ. В конечном итоге тяжелые металлы в водных экосистемах концентрируются в донных отложениях и биоте.
В почвах тяжелые металлы содержатся в водорастворимой, ионообменной и непрочно адсорбированной формах. Водорастворимые формы, как правило, представлены хлоридами, нитратами, сульфатами и органическим комплексными соединениями. Кроме того, ионы тяжелых металлов могут быть связаны с минералами как часть кристаллической решетки.
Добыча и переработка не являются самым мощным источником загрязнения среды металлами. Валовые выбросы от этих предприятий значительно меньше выбросов от предприятий теплоэнергетики. Не металлургическое производство, а именно процесс сжигания угля является главным источником поступления в биосферу многих металлов. В угле и нефти присутствуют все металлы. Значительно больше, чем в почве, токсичных химических элементов, включая тяжелые металлы, в золе электростанций, промышленных и бытовых топок. Выбросы в атмосферу при сжигании топлива имеют особое значение. Например, количество ртути, кадмия, кобальта, мышьяка в них в 3-8 раз превышает количество добываемых металлов. Известны данные о том, что только один котлоагрегат современной ТЭЦ, работающий на угле, за год выбрасывает в атмосферу в среднем 1-1,5 т паров ртути. Тяжелые металлы содержатся и в минеральных удобрениях.
Наряду со сжиганием минерального топлива важнейшим путем техногенного рассеяния металлов является их выброс в атмосферу при высокотемпературных технологических процессах (металлургия, обжиг цементного сырья и др.), а также транспортировка, обогащение и сортировка руды.
Техногенное поступление тяжелых металлов в окружающую среду происходит в виде газов и аэрозолей (возгона металлов и пылевидных частиц) и в составе сточных вод.
Металлы сравнительно быстро накапливаются в почве и крайне медленно из нее выводятся: период полуудаления цинка ≈ до 500 лет, кадмия ≈ до 1100 лет, меди ≈ до 1500 лет, свинца ≈ до нескольких тысяч лет.
Существенный источник загрязнения почвы металлами ≈ применение удобрений из шламов, полученных из промышленных и канализационных очистных сооружений.
В выбросах металлургических производств тяжелые металлы находятся, в основном, в нерастворимой форме. По мере удаления от источника загрязнения наиболее крупные частицы оседают, доля растворимых соединений металлов увеличивается, и устанавливаются соотношения между растворимой и нерастворимыми формами. Аэрозольные загрязнения, поступающие в атмосферу, удаляются из нее путем естественных процессов самоочищения. Важную роль при этом играют атмосферные осадки. В итоге выбросы промышленных предприятий в атмосферу, сбросы сточных вод создают предпосылки для поступления тяжелых металлов в почву, подземные воды и открытые водоемы, в растения, донные отложения и животных.
Дальность распространения и уровни загрязнения атмосферы зависят от мощности источника, условий выбросов и метеорологической обстановки. Однако в условиях промышленно-городских агломераций и городской застройки параметры распространения металлов в воздухе еще плохо прогнозируются. С удалением от источников загрязнения уменьшение концентраций аэрозолей металлов в атмосферном воздухе чаще происходит по экспоненте, вследствие чего зона их интенсивного воздействия, в которой имеет место превышение ПДК, сравнительно невелика.
В условиях урбанизированных зон суммарный эффект от регистрируемого загрязнения воздуха является результирующей сложения множества полей рассеяния и обусловлен удалением от источников выбросов, градостроительной структурой и наличием необходимых санитарно-защитных зон вокруг предприятий. Естественное (фоновое) содержание тяжелых металлов в незагрязненной атмосфере составляет тысячные и десятитысячные доли микрограмма на кубический метр и ниже. Такие уровни в современных условиях на сколько-нибудь обжитых территориях практически не наблюдается. Фоновое содержание свинца принято равным 0,006 мкг/м3, ртути ≈ 0,001-0,8 мкг/м3 (в городах ≈ на несколько порядков выше). К основным отраслям, с которыми связано загрязнение окружающей среды ртутью, относят горнодобывающую, металлургическую, химическую, приборостроительную, электровакуумную и фармацевтическую. Наиболее интенсивные источники загрязнения окружающей среды кадмием ≈ металлургия и гальванопокрытия, а также сжигание твердого и жидкого топлива. В незагрязненном воздухе над океаном средняя концентрация кадмия составляет 0,005 мкг/м3, в сельских местностях ≈ до 0,05 мкг/м3, а в районах размещения предприятий, в выбросах которых он содержится (цветная металлургия, ТЭЦ, работающие на угле и нефти, производство пластмасс и т.п.), и промышленных городах ≈ до 0,3-0,6 мкг/м3.
Атмосферный путь поступления химических элементов в окружающую среду городов является ведущим. Однако уже на небольшом удалении, в частности, в зонах пригородного сельского хозяйства, относительная роль источников загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами может измениться и наибольшую опасность будут представлять сточные воды и отходы, накапливаемые на свалках и применяемые в качестве удобрений.
Максимальной способностью концентрировать тяжелые металлы обладают взвешенные вещества и донные отложения, затем планктон, бентос и рыбы.
Осадки. Зона максимальных концентраций металлов в воздухе распространяется до 2 км от источника. В ней содержание металлов в приземном слое атмосферы в 100-1000 раз выше местного геохимического фона, а в снеге ≈ в 500-1000 раз. На удалении 2-4 км располагается вторая зона, где содержание металлов в воздухе приблизительно в 10 раз ниже, чем в первой. Намечается третья зона протяженностью 4-10 км, где лишь отдельные пробы показывают повышенное содержание металлов. По мере удаления от источника соотношения разных форм рассеивающихся металлов меняются. В первой зоне водорастворимые соединения составляют всего 5-10 %, а основную массу выпадений образуют мелкие пылевидные частицы сульфидов и оксидов. Относительное содержание водорастворимых соединений возрастает с расстоянием.
Источники. Антропогенные источники включают непосредственные эмиссии при производстве и промышленном использовании, и вторичные (окисление углеводородов, выбрасываемых стационарными и мобильными источниками). Основное значение имеет загрязнение воздуха внутри зданий (изоляционные материалы, ДСП, клееная фанера, сигаретный дым, приготовление пищи).
Атмосфера. Фоновые концентрации составляют несколько мкг/м3; в городском воздухе достигают 0,005√0,01 мг/м3 (выше вблизи промышленных источников) [45]. Кратковременные пиковые концентрации в застроенных городских районах (в часы пик или в условиях фотохимического смога) примерно на порядок выше.
Концентрации в воздухе внутри зданий √ несколько десятых мг/м3 (основной конструкционный материал ≈ ДСП).
Вода. За исключением аварийных ситуаций, концентрации в питьевой воде не превышают 0,1 мг/дм3.
Продукты питания. Некоторое количество формальдегида естественного происхождения содержится в сырых продуктах (мясо, фрукты, овощи). Содержание его может увеличиваться при обработке (в частности, при копчении). Большая часть формальдегида в продуктах питания находится в связанной и недоступной для усвоения форме.
Коэффициенты перерасчета концентраций:
1 млн-1 (1 ppm) = 1,2 мг/м3 при 20-25╟С и 760 мм рт. ст.
1 мг/м3 = 0,833 млн-1 (ppm)
Пути поступления в организм. Предполагается, что основным путем поступления формальдегида в организм является ингаляционный. Поступление с вдыхаемым воздухом ≈ около 1 мг/день, реже 2 мг/день. Курение является дополнительным источником. Поступление с водой пренебрежимо мало.
Влияние на здоровье. Симптомы кратковременного воздействия ≈ раздражение глаз, слизистых оболочек носа и гортани, слезотечение, кашель, одышка и тошнота.
Источники. Применение в сельском хозяйстве, хранение. Особенно большие количества ХОП поступают в атмосферу при использовании сельскохозяйственной авиации.
Атмосфера. ХОП переносятся с воздухом на большие расстояния. Фоновые концентрации гексахлорана и ДДТ в воздухе над океаном ≈ соответственно 0,4-0,6 и 0,03-1,0 нг/м3 [29]. Максимальные концентрации ХОП отмечаются в атмосфере в теплый период с пиковыми значениями весной и осенью.
Вода. В отличие от концентраций диоксинов, наблюдаемые в поверхностных водах концентрации ХОП сохраняются в среднем на уровне 1-50 нг/см3, что связано с их более высокой растворимостью в воде. ХОП хорошо адсорбируются органическим веществом почвы или донным илом и за счет этого способны перемещаться с поверхностными водами. Загрязнение водных объектов ХОП обусловлено главным образом поверхностным стоком с загрязненных полей, а также осаждением из атмосферы. Попадая в водоемы, ХОП сравнительно быстро перераспределяются между водой и донными отложениями.
Почва. Период полураспада в почве для большинства ХОП превышает 1,5 года, а для некоторых (ДДТ, дильдрин) составляет 15-20 лет [29].
Пути поступления в организм. ХОП хорошо поглощаются листьями и побегами из воздуха. Загрязненная рыба является основным источником поступления ХОП в организм человека [29].
Влияние на здоровье. Помимо общей токсичности, повышают риск развития рака. Некоторые ХОП способны нарушать структуру генетического аппарата. Повреждают репродуктивную функцию. Действие во многом аналогично действию диоксинов и дибензофуранов (см. в разделе "Суперэкотоксиканты").
|
|
Пред. | Приложение 4 |
© Эколайн, 1998
© ECOLOGIA, Эколайн, электронная версия, 1998