Охрана окружаещей среды от загрязнения предприятиями черной металлургии

Шицкова А.П., Новиков Ю.В. и др.

Металлургия, 1982 г.

БИОЛОГИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ, ПОСТУПАЮЩИХ В АТМОСФЕРНЫЙ ВОЗДУХ ОТ ПРЕДПРИЯТИЙ ЧЕРНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ

К  веществам, имеющим место в воздушном бассейне района размещения современных предприятий черной металлургии, относятся сернистый ангидрид, пыль, сероводород, оксид углерода, оксиды азота, бензапирен, бензол.

Сернистый ангидрид хорошо растворяется в воде, серной кислоте и спирте. В свободном состоянии он представляет бесцветный газ с резким запахом и кислым вкусом, сгущается в жидкость и затвердевает при температурах соответственно —10,09 и —72,7° С. При ингаляционном воздействии на животных концентраций SO₂ порядка 10²— 10³ мг/м³, различной экспозиции и длительности опытов его высокотоксическое действие проявлялось в частой гибели животных, поражении из органов дыхания, изменении состава крови, повышении восприимчивости к инфекциям, нарушении обмена веществ.

В различных по продолжительности экспериментах πρι вдыхании животными воздуха, содержащего SO₂ в концентрациях порядка 10 — 10² мг/м³, наблюдаются изменение углеводного обмена, снижение содержания витаминов В и С в органах и крови животных, наличие сернистого газа в крови, изменение содержания эритроцитов, гемоглобина и фагоцитарной активности лейкоцитов,   изменение высшей нервной деятельности.

При изучении кратковременного рефлекторного действия SO2 на организм человека установлен порог обонятельного ощущения этого вещества, лежащий в пределах 0,87—2,0 мг/м³.

Максимальная разовая и среднесуточная ПДК сернистого ангидрида для атмосферного воздуха населенных мест составляют соответственно 0,5 и 0,15 мг/м³. По экспериментальным данным работы, среднесуточная ПДК снижена до 0,05 мг/м³.

В литературе нашли широкое освещение случаи массового отравления населения промышленными выбросами, наблюдавшиеся в определенных метеорологических условиях в ряде зарубежных стран. Характерна однотипность аэроклиматологических состояний атмосферы во всех этих случаях: антициклоническая погода, безветрие, температурная инверсия, туманообразование, продолжающиеся в течение нескольких дней непрерывно, т. е наличие условий, способствующих ослаблению процессов рассеяния выбросов в атмосферу и постепенному накапливанию   загрязнений   в ограниченном   районе.

В основе возникновения локальных массовых заболеваний и смертности лежит токсическое проявление длительного действия оксидов серы: сернистого и серного ангидридов.

По литературным данным известно пагубное влияние сернистого ангидрида на зеленые массивы, особенно на хвойные породы деревьев.

С целью сохранения растительного мира ПДК указанного вещества должна быть на уровне 0,02 мг/м⁸.

Установлена прямая связь между коррозией металлов, строительных материалов и содержанием S0₂ в атмосфере.

Самоочищение атмосферы от сернистого ангидрида происходит в результате его окисления в серный ангидрид озоном и кислородом при воздействии ультрафиолетового излучения, растворения в Мировом океане, адсорбции земной поверхностью, жизнедеятельности растений и микроорганизмов.

Таким образом, сернистый газ, поступающий с промышленными выбросами в атмосферу все в больших количествах, наносит непоправимый вред здоровью населения, красоте современных городов, губит лесные массивы и парки, исторические памятники и сооружения.

Пыльявляется существенным фактором загрязнения атмосферы воздуха в районах размещения предприятий черной металлургии. Она образуется как от основных технологических процессов производства, так и от источников получения тепла и пара  ТЭЦ, ПВС, котельных. Ори использовании в качестве основного топлива углей различных месторождений образуется зола, являющаяся алюмосиликатом с примесью оксида железа, соединений кальция, магния и пр. В химический состав золы некотррых углей входит 41,5% SiО₂ (из них до 20% свободного диоксида кремния), 36,3% А1₂О₃, 13,1% F203, 4,4% СаО, 0,7% MgO, 3,3% SO₂, 0,7% прочих соединений. Содержание Si0₂ в углях некоторых месторождений м;ожет достигать 57,1%.

Многочисленными исследованиями установлено, что именно диоксид кремния занимает ведущее место в биологическом действии золы на организм. В выбрасываемой с дымовыми газами в атмосферу золе свободный диоксид кремния (от 10 до 82%) присутствует в виде аэрозоля дезинтеграции и биологически более активного аэрозоля конденсации. Интенсивность воздействия кремнезема (Si0₂) на организм при попадании зольных частиц в дыхательные пути и легкие прямо зависит от химических и физических свойств пыли. Наиболее вредны частицы пыли размером до 5 мкм. Кварцевая пыль способна задерживаться в альвеолах и проникать в лимфатические узлы. Отрицательное действие задержанной в дыхательных путях пыли во многом определяется ее растворимостью.

С позиций санитарной охраны воздушного бассейна особый интерес представляют данные о воздействии на организм малых концентраций диоксида кремния, присутствующих в атмосферном воздухе. Клинико-рентгенологическими обследованиями было установлено отрицательное влияние на организм человека концентраций кремния в пыли от 23,4 до 40,8 мг/м³. Интенсивными источниками выброса пыли в атмосферу на предприятиях черной металлургии являются цехи подготовки сырьевых материалов (обогащения и агломерации), коксохимическое производство, доменные, сталелитейные, прокатные и трубопрокатные цехи, производство огнеупоров и т. д. В состав этой пыли входят оксиды железа, диоксид кремния, оксиды марганца, пятиоксид ванадия, никель и другие вещества. Наибольший выброс соединений марганца имеет место в производствах ферромарганца и зеркального чугуна.

Марганец, являясь широко распространенным в природе элементом, при длительном вдыхании приводит к возникновению тяжелых заболеваний нервной системы, которые прогрессируют даже при прекращении контакта с ним. Функциональные расстройства, вызываемые марганцем, протекают на фоне морфологических изменений в коре головного мозга. Среднесуточная ПДК марганца в атмосферном воздухе составляет 0,01 мг/м³.

Применение при плавке сталей легирующих добавок может приводить к загрязнению атмосферы высокотоксическими соединениями ванадия и никеля. Среднесуточная ПДК ванадия

и никеля в атмосферном воздухе населенных мест принята соответственно 0,002 и 0,001 мг/м³.»

Помимо непосредственного влияния аэрозолей на здоровье населения, они могут изменять микроклимат городов вследствие увеличения туманов, снижать инсоляцию, общую освещенность и особенно интенсивность ультрафиолетовой радиации. Дальность видимости начинает значительно снижаться при концентрации сажи 0,05 мг/м³ и выше. Потери прозрачности биосферы вследствие запыленности не превышают 10% при концентрации сажи 0,15 мг/м³. По этому косвенному показателю для так называемой нетоксичной пыли (взвешенных веществ) и сажи установлены следующие ПДК: максимальные разовые соответственно 0,5 и 0,15 мг/м³ и среднесуточные соответственно 0,15 и 0,05 мг/м³.

Сероводородявляется высокотоксичным нервным ядом, вдыхание которого в концентрации 1000 мг/м³ и выше может привести к смерти. При хроническом отравлении сероводородом у человека наблюдается расстройство нервной, сердечнососудистой систем, органов пищеварения и дыхания.  По данным работы [8], порог обонятельного ощущения сероводорода находится в пределах 0,012—0,03 мг/м³. Автор этой работы исследовал также рефлекторное влияние малых концентраций сероводорода на световую чувствительность глаза. Было установлено, что порог рефлекторного действия сероводорода лежит на уровне 0,010 мг/м³. На основании определения порогов обонятельного ощущения, рефлекторного действия на световую чувствительность глаза, а также исследований хронического действия малых концентраций сероводорода на животных представилось возможным принять в качестве максимальной разовой ПДК сероводорода величину 0,008 мг/м³. Поскольку эта концентрация значительно ниже той, которая при опыте вызывает начальные патологические изменения (0,02 мг/м³), можно принять эту же величину и в качестве среднесуточной ПДК.

Оксид углерода(СО) оказывает токсическое действие на человека, что связано с высокой способностью СО вступать в реакцию с гемоглобином и образовывать карбоксигемоглобин, неспособный транспортировать кислород из легких к потребляющим тканям. Под влиянием вдыхания оксида углерода происходит усиление атеросклеротического процесса. Среднесуточная ПДК СО в атмосферном воздухе, равная 1 мг/м³, может быть признана экспериментально обоснованной.

Оксиды азотадействуют раздражающе на органы дыхания, особенно на легкие, и в больших концентрациях вызывают их отек. Опасной при кратковременном дыхании оксидов азота является концентрация 200—300 мг/л. При концентрации 15 мг/м³ ощущаются явный запах и слабо выраженное раздражение глаз; при концентрации 10 мг/м³ ощущается едва заметный запах; при концентрации 3 мг/м³ не обнаруживается ни запаха, ни раздражения слизистых.

Трехмесячное круглосуточное динамическое действие диоксида азота концентрацией 0,6 мг/м³ вызвало у животных функциональные и органические изменения. Учитывая высокую токсичность диоксида азота, была рекомендована для атмосферного воздуха среднесуточная ПДК, равная 0,085 мг/м³, находящаяся на уровне максимальной разовой величины [9].

Бензапирен(БП) является химическим канцерогенным веществом группы полициклических ароматических углеводородов (ПАУ), которые образуются при горении и сухой перегонке топлива.

В воздухе ПДК БП не должна превышать 0,01 мг/100 м³. Такая концентрация обнаруживается в атмосферном воздухе сельских населенных мест и городских районов, характеризующихся малой интенсивностью движения автотранспорта и значительной удаленностью от промышленных предприятий.

Бензолявляется ароматическим углеводородом. Действие больших его концентраций на нервную систему человека вызывает наркоз. Однако, помимо общих с наркотиками биологических закономерностей, бензол оказывает специфическое действие, особенно при хроническом отравлении, как протоплазматический яд.

Поражение центральной нервной системы является ведущим фактором в патогенезе бензольного отравления.

Концентрация бензола в воздухе ι13 мг/м³ лежит ниже пороговой и не вызывает отрицательных сдвигов в деятельности высших отделов центральной нервной системы. Для обоснования ПДК бензола в атмосферном воздухе важно определение его обонятельного порога у человека. Пороговая концентрация бензола по запаху равна у наиболее чувствительных лиц Змг/м³, а неощутимая концентрация составляет 2,4 мг/м³ [10].