Аэрозольные загрязнения

Содержание

Введение……………………………………………………………………….…..3

1. Понятие и сущность  аэрозолей……………………………………………..…4

1.1 Определение и классификация аэрозолей……………………………….4

1.2 История использования  аэрозолей……………………………………….7

1.3 Источники аэрозольных  загрязнений…………………………………….9

2. Негативное  действие аэрозолей на  атмосферу  и здоровье человека…...…11

Заключение……………………………………………………………………….15

Список литературы…………………………………………………………..…..16

Введение

Аэрозолями  называют дисперсные системы с газообразной дисперсионной средой. В зависимости  от агрегатного состояния дисперсной фазы различают: туманы – аэрозоли с жидкой дисперсной фазой, дымы, пыли – аэрозоли с твердой дисперсной фазой; смоги – аэрозоли со смешанной  дисперсной фазой.

В настоящее время  концентрация антропогенного аэрозоля в атмосфере возрастает, что связано с увеличением промышленных выбросов в результате активной хозяйственной деятельности человека. Это обстоятельство делает необходимым учет влияния аэрозоля на здоровье людей, климат и объекты техносферы.

Аэродисперсные системы играют весьма большую роль в природе и жизни человека. При перекресном опылении многих растений пыльца распространяется ветром в виде аэрозоля. Аналогично происходит распространение значительной части семян и спор. Целый ряд заболеваний передается через воздух.   

Проблему  влияния  аэрозоля  на  климат  можно назвать  центральной  и  наиболее  сложной. Антропогенные  аэрозоли  наиболее  разнообразны  по  структуре  и  своим  физико-химическим  свойствам,  а  их  вклад  в  общее  содержание  атмосферного  аэрозоля  постоянно  растет  и  может  быть  резко  увеличен.

1. Понятие и  сущность аэрозолей

1.1 Определение и классификация аэрозолей

Аэрозоли - дисперсные системы, в которых дисперсионной средой является воздух, а дисперсной фазой - мельчайшие частицы твердого или жидкого вещества. Аэрозоли широко распространены в природе, к ним относятся: туманы, облака, почвенная и вулканическая пыль, взвешенная в воздухе, и т. д. Аэрозоли образуются также в результате производственной деятельности человека при измельчении горных и рудных пород, добыче каменного и бурого угля, сверлении, шлифовке различных материалов, неполном сгорании топлива в силовых установках, при сельскохозяйственных работах, переработке сельскохозяйственной продукции и др. Пыльца многих растений распространяется ветром в виде аэрозоля. Так же распространяются многие семена и особенно споры.

В зависимости от размеров частиц дисперсной фазы в аэрозолях  различают пыль (величина частиц более 10 мкм), облака (10-0,1 мкм), дымы (0,1-0,001 мкм). Чем мельче частицы дисперсной фазы аэрозоля и чем больше их количество в единице объема, тем быстрее идет коагуляция этих частиц с последующим осаждением. Размер частиц аэрозоля определяет и их способность проникать в дыхательные пути. Взвешенные в воздухе микроорганизмы в присутствии мельчайших капелек жидкости сохраняют свою жизнеспособность в течение длительного времени. Частицы размером до 5 мкм способны проникать в альвеолы и задерживаться в них, частицы размером до 10 мкм и более задерживаются в верхних дыхательных путях и бронхах. Поэтому через «воздушную микрофлору» передаются многие инфекционные заболевания (грипп, коклюш, туберкулез и др.).

По химическому происхождению  различают органические и неорганические, по токсичности - токсичные и нетоксичные аэрозоли. Для оценки опасности и вредности для здоровья человека наряду со степенью дисперсности аэрозолей основным показателем служит весовая концентрация (число миллиграммов распыленного вещества в 1 м³ воздуха).

Также различают биологические аэрозоли - аэрозоли, частицы которых несут на себе жизнеспособные микроорганизмы или токсины; радиоактивные аэрозоли - естественные или искусственные аэрозоли с радиоактивной дисперсной фазой.

В результате испарения  и высыхания жидкости и попадания с пылью в воздух экскрементов больных животных и человека, а также при выделении в воздух больными при кашле и чиханье возбудителей некоторых инфекционных болезней образуются биологические аэрозоли. В организм человека они попадают в основном через органы дыхания. В определенных условиях при попадании в организм аэрозоли способны вызывать профессиональные и аллергические заболевания: пневмокониозы, пневмомикозы, бронхиты, бронхоальвеолиты, бронхиальную астму и др. Аэрозоли уменьшают прозрачность атмосферы, угнетают рост растений, являются причиной смога в промышленных районах, загрязняют окружающую среду, способствуют порче зданий и оборудования. Токсичные аэрозоли вызывают острые и хронические отравления. В воздухе производственных помещений и рабочей зоны и в воздухе населенных мест концентрация опасных для здоровья веществ в виде аэрозолей регламентируется предельно допустимыми концентрациями.

Радиоактивные аэрозоли, частицы которых содержат радиоактивные  изотопы, характеризуются, кроме обычных  для аэрозолей показателей, величиной радиоактивности в частице, распределением радиоактивности по объему аэрозоля и др. Концентрация радиоактивных аэрозолей выражается в виде количества радиоактивности на единицу объема воздуха. Основная опасность радиоактивных аэрозолей заключается в попадании их в организм человека, где они либо откладываются в тканях легких, либо поступают в кровоток и распределяются в различных органах и тканях. В производственных условиях концентрация радиоактивных аэрозолей регламентируется "Нормами радиационной безопасности" (НРБ).

Важное значение имеют  медицинские и фармацевтические аэрозоли. Медицинские аэрозоли - это  аэрозольные препараты, используемые для применения терапевтически активных компонентов в виде измельченных частиц или туманоподобных жидкостей для лечения органов дыхания и быстрого общего действия или для местного действия в органах дыхания.

Фармацевтические аэрозоли - это аэрозольные препараты, содержащие терапевтически активные компоненты для  местного применения. К этой группе относятся аэрозоли, предназначенные для введения, например, в глаза, ухо, горло, нос и пр.

1.2 История использования аэрозолей

Особенность лекарственных  аэрозолей заключается в том, что они использовались в медицине разных народов очень давно, но свое современное наименование получили только в ХХ веке. Вдыхание лекарственных аэрозолей является одним из древнейших методов лечения. Аэрозоли в виде пара, образующегося при нагревании бальзамических веществ и настоев из ароматических растений, или дыма при сжигании этих веществ и растений (окуривание), использовались в народной медицине многих стран.

К числу твердых летучих  веществ, используемых в аэрозольной  форме, можно отнести нюхательные  соли, которые были популярны еще  в первой половине XIX века. Основой нюхательных солей был аммония карбонат, который легко разлагался на аммиак и углекислоту. Аммония карбонат пропитывался душистыми веществами, иногда увлажнялся нашатырным спиртом и выпускался в герметически закрытых склянках.

Также летучими жидкими  лекарственными веществами пропитывалась вата или другой материал с большой поверхностью; изготовленные таким образом препараты отпускались в виде нюхательных ват. Для использования их применялись карманные ингаляторы.

Первые аэрозольные  упаковки появились в 30-х годах в Европе, когда Ротхейм (Норвегия) начал упаковывать в баллончики под давлением краски в смеси с пропаном и бутаном. Такие упаковки в настоящее время представляют музейную редкость. Последующие попытки были осуществлены в 1937 г. Иддингсом, применившим для заполнения баллонов низкотемпературный метод. Среди пропеллентов, которые он использовал, впервые упоминается фреон-12.

Во время второй мировой  войны инициативу в области разработки аэрозольных упаковок захватили  США. В США аэрозольная упаковка была создана в 1941 г. Она представляла собой средство для уничтожения насекомых.

Интенсивное развитие науки  и техники способствовали развитию промышленности медицинских и фармацевтических аэрозолей.

В промышленном масштабе производство аэрозольных упаковок началось сразу после второй мировой войны и успешно развивается в настоящее время во всех странах.

Первая медицинская  аэрозольная упаковка, выпущенная в 1955 г. в США, была предназначена для  ингаляции.

В СССР промышленное производство фармацевтических аэрозолей было организовано в 1969 г., когда на Опытном заводе ХНИХФИ был выпущен аэрозольный ингаляционный препарат «Ингалипт» для лечения острых и хронических заболеваний полости рта и носоглотки.

1.3 Источники  аэрозольных загрязнений 

       Существуют  естественные причины образования аэрозолей, к ним относят: пыльные бури, извержения вулканов, лесные пожары. Содержащиеся в промышленных выбросах аэрозоли антропогенного происхождения чаще всего образуются при сжигании топлива. Основными источниками искусственных аэрозольных загрязнений воздуха являются ТЭС, которые потребляют уголь высокой зольности, металлургические, цементные, магнезитовые заводы.       

Источниками аэрозольного загрязнения  также могут, являются промышленные сбросы – искусственные насыпи из вскрышных пород, образуемых при добыче полезных ископаемых либо из отходов предприятий перерабатывающей промышленности. Источником пыли и ядовитых газов служат проводимые взрывные работы. При взрыве в атмосферу выбрасывается около 2 тыс. м3 условного оксида углерода и более 150 т. пыли.       

При производстве строительных материалов, таких как цемент, асбест и др. они является источником загрязнения  атмосферы пылью. Технологические процессы этих производств – измельчение и химическая обработка, полуфабрикатов и получаемых товаров сопровождается выбросами пыли и других вредных веществ в атмосферу [4].       

Потенциально  опасные для органов дыхания  пыли выделяются в самых различных  производствах, например, минеральные  пыли, образующиеся при шлифовке, в  литейных цехах, в керамическом производстве, изготовлении силикатного и огнеупорного кирпича, обработке асбеста, в каменоломнях и, особенно, при добыче угля и золота. Число вредных органических пылей, образующихся при переработке хлопка, льна и конопли, значительно меньше, чем неорганических, однако органических пылей, которые приносят сравнительно небольшой вред, довольно много. К  органическим пылям можно добавить цветочную пыльцу и различные пыли, выделяющиеся из мехов и перьев, при чистке ковров и т. д., способные вызвать аллергию. Многочисленные продукты сгорания и другие атмосферные загрязнения также могут способствовать возникновению заболеваний [5].       

Сернистый ангидрид это основной аэрозоль атмосферы, несмотря на огромные масштабы его  выбросов, он находится в атмосфере немного. По данным наблюдения, на больших высотах выхлопные газы авиационных двигателей могут увеличить естественный фон SO2 на 20%. Цифра эта небольшая, при интенсивном движении воздушных судов, величина, характеризующая способность поверхности отражать падающий на нее поток электромагнитного излучения земной поверхности может увеличиваться. Вследствие промышленных выбросов в атмосферу поступает 150 млн. т/год. Сернистого газа. Под действием солнечной радиации сернистый ангидрид является слабым химическим соединением он преобразуется в серный ангидрид и при взаимодействии с водой превращается в сернистую кислоту, которая подкисляет атмосферные осадки.       

Аэрозоли, достигшие стратосферу оказывают  влияние на её свойства и вызывают повреждения озонового слоя [4]. 

2. Негативное действие аэрозолей на атмосферу и здоровье человека

Помимо  микробиологических аэрозолей опасность  для здоровья могут представлять и другие аэродисперсные системы, которые по характеру их воздействия на организм могут быть разделены на две большие группы. К первой относятся аэрозоли из ядовитых веществ, опасных для организма в целом, а ко второй — аэрозоли, вредно действующие на органы дыхания. Вредность аэрозолей первой группы, например свинцовой пыли или некоторых пестицидов, в меньшей мере зависит от размера частиц. Поэтому проблема их изучения сравнительно проста. При вдыхании пылей, относящихся ко второй группе, может развиться ряд заболеваний, известных под названием пневмокониозов. Меньшая группа заболеваний, известная под названием пневмонитов, представляет собой особую форму пневмонии, вызываемую действием аэрозолей марганца, ванадия, кадмия и бериллия [5].

Пневмокониозами называют болезни легких, возникающие  при вдыхании пыли, при этом под  термином «пыль» понимают только аэрозоли с твердыми частицами и исключают  микроорганизмы. Болезни, обусловленные  специфическими пылями, имеют различные названия. Силикоз возникает при вдыхании пыли, содержащей свободный кремнезем, асбестоз — при вдыхании асбестовой пыли. Биссиноз вызывается пылью, образующейся при переработке хлопка, а багассоз — пылью, возникающей при размалывании жмыха сахарного тростника. Сидерозом заболевают сварщики, а также горнорабочие, добывающие гепатит. Иногда бывает трудно установить различие между этими заболеваниями, особенно, в случае смешанной пыли, поэтому обычно называют болезнь пневмо-кониозом в такой-то отрасли промышленности, например пневмо-кониоз углекопов.

В последнее время появилась новая  опасность — от вдыхания радиоактивных  аэрозолей. Их действие на органы дыхательной  системы также зависит от размера, формы и плотности частиц. Дополнительную опасность может представлять осаждение  этих аэрозолей на кожу и всасывание ею радиоактивных компонентов. Микробиологические  аэрозоли обычно заражают организм через органы дыхания, и это один из основных путей передачи инфекционных заболеваний.

Еще один источник опасности   —  способность  некоторых органических пылей взрываться и распространять пламя, вызывающая много несчастных случаев в промышленности. К счастью, такие случаи возможны только при больших концентрациях пыли.

Аэрозоли загрязняют не только атмосферу, но и  стратосферу,  оказывая влияние на ее спектральные характеристики и  вызывая  опасность  повреждения озонового  слоя.  Непосредственно  в  стратосферу   аэрозоли   поступают   с выбросами  сверхзвуковых  самолетов,  однако  имеются   аэрозоли   и   газы, диффундирующие в стратосфере.

Основной аэрозоль атмосферы  – сернистый ангидрид (SO2),  несмотря  на большие масштабы его выбросов в атмосферу, является короткоживущим газом (4 – 5 суток). По современным  оценкам,  на  больших  высотах  выхлопные  газы авиационных двигателей могут увеличить естественный фон SO2  на  20%.  Хотя эта цифра невелика, повышение интенсивности полетов уже  в  ХХ  веке  может сказаться на альбедо земной поверхности в сторону его  увеличения.  Выбросы SO2  в приземном слое  могут увеличить оптическую  толщину  атмосферы  в видимых частях спектра, что приведет к  некоторому  уменьшению  поступления солнечной радиации в приземном слое воздуха. Таким  образом,  климатический эффект выбросов SO2 противоположен эффекту  выбросов  СО2,  однако  быстрое вымывание сернистого ангидрида атмосферными осадками значительно  ослабляет в целом его  воздействие  на  атмосферу  и  климат.  Ежегодное  поступление сернистого  газа  в  атмосферу  только  вследствие  промышленных   выбросов оценивается почти в 150 млн. т. В отличие от  углекислого газа  сернистый ангидрид является весьма нестойким химическим соединением. Под воздействием коротковолновой солнечной радиации он быстро превращается в серный ангидрид и  в  контакте  с  водяным  паром  переводится  в  сернистую   кислоту.   В загрязненной атмосфере, содержащей диоксид азота, сернистый ангидрид быстро переводится в  серную  кислоту,  которая,  соединяясь  с  капельками  воды, образует так называемые кислотные дожди.

На практике для определения  степени загрязнения атмосферного  воздуха используют два норматива: предельно допустимая концентрация  среднесуточная (ПДКсс) – для оценки осредненных за продолжительный период  (от  суток до года)  концентраций  и  ПДКмр  –  для  оценки  непосредственно   измеренных максимальных разовых концентраций химического вещества в воздухе населенных мест (при 20-минутной экспозиции).

Контроль загрязнения  атмосферы на  территории  России  осуществляется почти в 350 городах. Система наблюдения включает 1200 станций  и  охватывает почти все города с населением более 100 тыс. жителей  и  города  с  крупными промышленными предприятиями.

Максимальные разовые  концентрации таких  загрязнителей  воздуха,  как пыль, оксид углерода, диоксид азота,  аммиак,  сероводород,  фенол,  фторид водорода,  превышают  соответствующие  ПДКмр  более  чем  в  75%   городов, контролируемых  по  каждой  примеси.  Во  многих  городах  зарегистрировано превышение загрязнений в 5 – 10 раз и  более,  при  этом  воздух  загрязнен сразу несколькими вредными веществами. К числу таких наиболее  загрязненных городов  относятся: Березники, Братск,  Екатеринбург,  Красноярск,  Липецк, Магнитогорск, Москва, Новокузнецк, Норильск, Череповец и многие другие.

Более  50  млн.  человек  испытывают  воздействие  различных  вредных веществ, содержащихся в воздухе в концентрациях, равных 10 ПДК, а свыше  60 млн. человек подвергаются воздействию вредных веществ, концентрация которых превышает 5 ПДК.

На  загрязнение  воздушного  бассейна   большое   влияние   оказывает выпадение кислотных  соединений.  Сегодня  серно-  и  азотокислотные  осадки выпадают на значительных территориях Российской Федерации. Как правило,  они образуются в зоне действия  предприятий  цветной  металлургии  и  химической переработки сернистого газового конденсата, а также на траекториях  переноса воздушных масс от этих предприятий. Так, в районе  Норильска  сернокислотные осадки отравили тундру, озера и животный  мир  на  многие  сотни  километров вокруг. Сернокислотные выбросы предприятий Норильска доносятся с дождями до Канады.

Заключение

Таким образом, можно  сделать вывод, что в настоящее  время во всех странах  общепризнано, что борьба с воздушными загрязнениями может быть осуществлена только путем сокращения выбросов дыма и летучей золы в результате применения бездымных топлив, обогащения и более  полного сжигания угля.

Решение проблемы заключается  в предотвращении образования загрязнений, а не в попытках осадить или  профильтровать дым, когда он уже  образовался. В качестве паллиативов  рекомендуется вводить в жилые помещения аммиак для нейтрализации кислых газов или капелек, а также носить простейшие респираторы (смог-маски). Эти меры могут помочь лицам со слабыми легкими в периоды высоких концентраций атмосферных загрязнений [5].

Экологическая практика в России и за рубежом показала, что ее неудачи связаны с неполным учетом негативных воздействий,  неумением  выбрать  и оценить главные факторы и последствия, низкой эффективностью  использования результатов  натурных  и  теоретических  экологических   исследований   при принятии решений,  недостаточной  разработанностью  методов  количественной оценки   последствий   загрязнения    приземной    атмосферы    и    других жизнеобеспечивающих природных сред.

Список литературы

1. Авдеев С.А. Заболевания  дыхательных путей. Фармацевтический вестник № 5, 2000. - 13-15 с.

2. Авдеев С.Н. Использование  небулайзеров в клинической практике. – М.: Медицина 2005. – 321 с.

3. Ажихин И.С., Гандаль  В.Г. Избранные лекции по курсу  технологии лекарств заводского  производства. – М.: Медицина, 1992. –124 с.

4. Аничков С.В., Беленький  М.Л. Учебник фармакологии. – Л.: Медицина, 1968. -472 с.

5. Башура Г.С. Большие  заслуги маленького аэрозоля. –  М.: Мир, 2002, - 268 с.

6. Башура Г.С., Ефоян  А.С. Фармацевтические аэрозоли: научные разработки и организация производства. – М.: Медицина, 1998. – 236 с.

7. Боголюбов В.М. Аэрозоли  и электроаэрозоли в лечении  неспецифических заболеваний органов  дыхания.— М.: Медицина, 1981.— 62–68 с.

8. Власенко М.А. Проблемы  и перспективы применения аэрозольных нитропрепаратов. Провизор № 6, 2002. - 11-15 с.

9. Грядунова Г.П., Иванова  Л.А. – М.: Медицина, 1991. – 544 с.

10. Державна Фармакопея  України. 1 вид. Державне підприємство  «Науково-експертний фармакопейний  центр». – Харків: РІРЕГ, 2001.

11. Запанец И.А., Бездетко Н.И. Фармацевтическая опека больных с простудными заболеваниями. Провизор № 9, 2002.- 21-24 с.

12. Лавренова Г.В., Шапаренко  Г.А. Аэрозольные лекарственные  вещества в отоларингологии.—  К., 1987.— 169 с.

13. Муравьев И.А. Технология  лекарственных форм. – М.: Медицина, 1988. с - 480.