Загрязнение атмосферы

Основные загрязнители (поллютанты)

Среди веществ, в наибольшем объеме поступающих в атмосферный воздух в результате деятельности человека, выделяют несколько критически значимых групп:

• Токсичная окись углерода (CO) — опасный газ, нарушающий кислородный обмен.
• Окислы серы ($SO_2$, $SO_3$) — главные виновники образования промышленных туманов и кислотных дождей.
• Окислы азота (NO, $NO_2$) — агрессивные соединения, активно участвующие в фотохимических реакциях.
• Частицы несгоревшего топлива — включают сажу и различные углеводороды.
• Частицы свинца — специфический поллютант, накапливающийся в среде при использовании этилированного автомобильного бензина.

Кислотные осадки

Проблема кислотных осадков неразрывно связана с выбросами оксидов серы и азота.

Механизм формирования: Попадая в атмосферу, эти соединения вступают в химическую реакцию с парами воды. В результате образуются сильные кислоты — серная и азотная. Они возвращаются на поверхность земли в виде кислотных дождей или снега.

Экологический ущерб: Систематическое выпадение таких осадков вызывает гибель растительного покрова и разрушение водных экосистем. Кроме того, кислоты губительно действуют на городскую инфраструктуру, приводя к разрушению зданий и памятников культуры.

Угольный (промышленный) смог

Этот тип загрязнения также известен как смог лондонского типа. Сам термин образован от слияния английских слов smoke (дым) и fog (туман). В его основе лежат химические реакции соединений серы, высвобождающихся при сжигании ископаемого топлива (в первую очередь угля).

Состав и механизм превращения: Смог представляет собой плотную смесь паров воды, сажи, аэрозолей серной кислоты и сульфатов металлов. Исходная двуокись серы ($SO_2$) окисляется двумя путями:

1. При взаимодействии с водой образуется сернистая кислота ($H_2SO_3$), которая затем окисляется до серной ($H_2SO_4$).
2. При взаимодействии с кислородом образуется трехокись серы ($SO_3$), которая при контакте с водой также дает серную кислоту.

Далее серная кислота реагирует с присутствующими в воздухе оксидами металлов (железа и кальция), образуя сульфаты металлов.

Медицинское значение и профилактика: Длительное вдыхание такого воздуха критически ухудшает функцию дыхания и ведет к развитию легочных заболеваний. Главным методом профилактики в развитых странах является отказ от индивидуальных систем угольного отопления и переход на экологически чистые источники энергии.

Фотохимический смог

Смог лос-анджелесского типа кардинально отличается от промышленного как по условиям формирования, так и по химическому составу. Для его появления необходимы высокая концентрация автомобильных выхлопов (источников углеводородов и оксидов азота), низкая влажность и интенсивная инсоляция (солнечное облучение).

Фотохимические реакции:

1. Под действием солнечного света молекулы $NO_2$ распадаются на оксид азота (NO) и атомарный кислород (O).
2. Атомарный кислород мгновенно реагирует с молекулярным кислородом ($O_2$), образуя озон ($O_3$).
3. Одновременно оксид азота (NO) вступает в реакцию с углеводородами, образуя вторичные токсины: альдегиды, кетоны и пероксиацетилнитраты (ПАН).

Клиническое значение: Фотохимический смог насыщен агрессивными веществами-окислителями. У людей, оказавшихся в зоне поражения, наблюдается выраженное раздражение органов дыхания и слизистой оболочки глаз.

Вопросы с занятий и экзамена

Что ещё разобрать по теме

• Детальные механизмы химического окисления двуокиси серы в атмосфере
• Процесс формирования пероксиацетилнитратов (ПАН) и их стабильность
• Влияние серной и азотной кислот на физиологию высших растений
• Сравнительный анализ систем экологического контроля угольного отопления
• Патофизиология воздействия озона на альвеолярный аппарат

Другие темы раздела «Общая экология»

Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.