Загрязнение воздуха жилой среды: источники, методы очистки
Химические загрязнения присутствуют в воздухе в виде органических паров, примесей и микрочастиц. Это продукты переработки горючих веществ либо жизнедеятельности. В общей сложности ежедневно человек сталкивается более чем с сотней химических примесей. Некоторое из них безопасны, а другие негативно влияют на самочувствие. Источники загрязнения находятся внутри и снаружи здания. Обладая информацией о том, какие вещества несут наибольшую опасность для человека, можно своевременно обезопасить себя и своих близких.
Загрязнение воздуха жилой среды
Добиться стерильной чистоты в домашних условиях невозможно. Распространенными источниками химического загрязнения воздуха жилой среды являются:
- Человек. Регулярно большое количество микроорганизмов, которые живут в носоглотке, попадают наружу. Сюда нужно добавить табачный дым, выдыхаемый воздух, частицы кожи и испарения жидкостей.
- Атмосфера. Оградить помещение от проникновения воздуха с улицы практически невозможно. Вместе с кислородом в квартиру попадают промышленные выбросы и продукты переработки машинных двигателей, являющиеся вредными газами.
- Синтетические и полимерные вещества. Ассортимент бытовой химии увеличивается с каждым днем. Грамотные производители стараются сделать продукцию безопасной и убрать из ее состава все токсические вещества. Но создать полностью безопасную бытовую химию пока не получилось. Синтетические материалы, из которых сделана одежда, обувь, мебель, тоже выделяют вредные вещества.
- Отопительные приборы и кухонные плиты. Испарения газа опасны не только потому, что долгое их вдыхание ухудшает самочувствие. Газ – это быстровоспламеняющееся вещество, обладающее разрушительной огненной силой, способный смести все на своем пути. В наших домах присутствуют органические пары, выделяющиеся во время готовки пищи. Некачественные обогреватели пропускают испарения внутренней жидкости (масла) и выделяют дым.
Все предметы и вещества, с которыми контактирует человек, оставляют свой след в атмосфере.
Бытовая химия является главным источником самых агрессивных примесей в воздухе жилой среды. Ее ассортимент расширяется ежегодно. Самыми популярными из-за простоты использования стали аэрозольные разбрызгиватели. Жидкость в упаковке находится под давлением, образуемым пропеллентом. Он составляет 50-80 % массы всего аэрозоля или спрея. Благодаря ему, вещества распыляются на мелкие частицы, образуют пену или пастообразную эмульсию. Раньше в качестве пропилена использовались фреоны. В их состав входят активный хлор и фтор, испарения которых разрушают озоновый слой Земли. При длительном вдыхании фреоны оказывают неблагоприятное влияние на легкие, нервную и сердечно-сосудистую систему.
В 1970 году производители бытовой химии полностью отказались от фреона и перешли на новые углеводородные вещества.
В их химический состав входят пропан и бутан, считающиеся оптимально безопасными для окружающей среды и озонового слоя. Углеводородные смеси успешно применяются в медицине, пищевом и косметическом производстве. Современные изготовители используют в качестве пропеллента азот.
Загрязнения воздуха производственных помещений
Степень загрязнения рабочих помещений зависит от характера производства. Главную опасность представляют технологические процессы, используемые материалы и сырье, оборудование.
Основные источники зашлаковывания производственных помещений:
- Минеральная пыль. В результате добычи и переработки ископаемых, обогащения руд, при изготовлении строительных материалов осуществляется дробление сырья. Его частички попадают на поверхности мебели и оборудования либо остаются в воздухе и попадают в легкие, оседая в них.
- Летучие соединения. Органические пары и газы, образующиеся во время работы машиностроительных, пищевых, химических производств. В условиях высоких температур в 3-5 раз увеличивается количество выбросов вредных химических веществ в воздух.
Добиться уменьшения загрязнений производственных помещений реально благодаря контролю за объемами выбросов. Снизить их количество помогут вентиляционная система закрытых помещений и очистное оборудование.
Методы очистки воздуха
Методы фильтрации, используемые в промышленности, делят на 4 основных группы: газоочистка, пылеулавливание, адсорбция, плазмокатализация. При газоочистке используется водяной пар или специальный реагент. С ее помощью из воздуха удаляются воспламеняющиеся вещества.
Плазмокатализаторы полностью обезвреживают опасные примеси, разлагая их на простейшие составляющие. Пылеулавливание представляет собой механическую очистку воздуха с помощью нескольких фильтров. Адсорбция – метод очистки с применением толстого слоя поглощающего сорбента. Мелкие частицы задерживаются на нем, а после использования его утилизируют.
Некоторые из методов производственной очистки воздуха технически упростили, и теперь они применяются в жилых помещениях.
Виды фильтров по способу очистки:
- электростатические;
- механические;
- угольные;
- фотокаталитические;
- водяные.
Человек регулярно подвергается негативному влиянию загрязненного воздуха жилых и рабочих помещений. Добиться абсолютной стерильности можно, но для этого потребуется приложить немало усилий и воспользоваться стерилизаторами. Доступный способ избежать негативных последствий на организм – это уменьшить или локализовать выбросы вредных веществ и установить воздухоочистительные фильтры.
4.3. Основные источники химического загрязнения воздуха бытовой среды
Главными источниками химического загрязнения воздуха быто-вой среды являются продукты деструкции отделочных материалов, продукты неполного сгорания бытового газа, продукты жизнедеятель-ности человека и проникновение пыли и токсичных веществ из атмосферного воздуха.
В воздухе жилой среды обнаружено около 100 химических ве-ществ, относящихся к различным классам химических соединений, в том числе, к предельным, непредельным и ароматическим углеводо-родам, галогенопроизводным углеводородам, спиртам, фенолам, простым и сложным эфирам, альдегидам и пр.
Степень проникновения атмосферного загрязнения внутрь здания для различных веществ различна. Так, концентрации окиси и дву-окиси азота, окиси углерода и пыли внутри помещения находятся на уровне или несколько ниже их концентраций в наружном воздухе, кроме тех случаев, когда действуют внутренние источники. Концент-рации двуокиси серы, озона и свинца обычно внутри помещения ниже, чем снаружи.
Концентрации ацетальдегида, ацетона, бензола, экилового спир-та, толуола, этилбензола, ксилола, фенола, ряда предельных углеводо-родов в воздушной среде помещений могут превышать концентрации в атмосферном воздухе более чем в 10 раз.
Полимерные материалы, применяемые в строительстве жилых и общественных зданий, выделяют в воздушную среду те или иные токсические химические вещества, вредно влияющие на здоровье людей. Так, поливинилхлоридные материалы являются источниками выделения бензола, толуола, этилбензола, циклогексана, ксилола, бутилового спирта и других углеводородов.
Древесно-стружечные плиты на фенолформальдегидной и моче-виноформальдегидной основе излучают фенол, формальдегид, аммиак.
Хлорвинил используется при изготовлении моющихся обоев. Ковровые изделия из химических волокон выделяют в значительных концентрациях стирол, изофенол, сернистый ангидрид; стеклоплас-тики – ацетон, метакриловую кислоту, бутанол, фенол, стирол, фор-мальдегид.Лакокрасочные покрытия и клейсодержащие вещества также являются источниками загрязнения воздушной среды закрытых помещений такими веществами, как толуол, бутилметакрилат, бутил- ацетон, этилацетат, ксилол, стирол, бутанол, этиленгликоль и др.
Исследованиями выявлено, что люди, живущие в помещениях с большой насыщенностью полимерами, в большей степени подверже-ны аллергическим, простудным заболеваниям, неврастении, вегето-дистонии, гипертонии, чем в помещениях, где полимерные материалы используются в меньшем количестве.
Синтетические волокна, из которых делают ткани, в основном являются продуктами переработки нефти. Капрон, обивочные матери-алы, плащевая ткань, ковры, подкладки обуви, гипюр, драпировочные ткани, искусственные кожи и сотни других изделий сделаны из поли-мерных материалов, токсическое действие которых разнообразно и, естественно, неодинаково. Например, при утюжке выделяются орга-нические цианиды, которые при вдыхании превращаются в организме в тиоционаты и угнетают иммунную систему.
Изучение воздушной среды газифицированных помещений показало, что при часовом горении газа в воздухе помещения концентрация веществ составила (мг/м3): окиси углерода – в среднем 15, формальдегида – 0,037, окиси азота – 0,62, двуокиси азота – 0,44, бензола – 0,07. Температура воздуха повышалась на 3-60С, влажность увеличивалась на 10 – 15%.
После выключения газовых приборов содержание в воздухе окиси углерода и других химических веществ снижалось до исходных величин в течение 1,5 – 2,5 часов.
Изучение действия продуктов горения бытового газа на человека выявило увеличение нагрузки на систему дыхания и изменение функционального состояния центральной нервной системы.
Мощным внутренним источником загрязнения среды помещений являются продукты жизнедеятельности человека – антропотоксины. Установлено, что в процессе своей жизнедеятельности человек выде-ляет около 400 химических соединений, большинство из которых в силу своей токсичности не безразличны для человека и способны вли-ять на его самочувствие, работоспособность и здоровье. Так, в невен-тилируемых помещениях концентрации диметиламина, сероводоро-да, двуокиси и окиси углерода могут превышать допустимые уровни.
жителей бедных районов вдыхают больше вредных частиц
Новое исследование показывает, что мельчайшие частицы загрязнения воздуха содержат больше опасных компонентов в небелых и малообеспеченных сообществах, чем в богатых белых.
Чем выше концентрация латиноамериканцев, азиатов, афроамериканцев или бедных жителей в районе, тем больше вероятность того, что потенциально опасные соединения, такие как ванадий, нитраты и цинк, находятся в смеси мелких частиц, которыми они дышат.
Латиноамериканцы подвергались наибольшему воздействию наибольшего количества этих ингредиентов, в то время как белые, как правило, имели наименьшее.
Результаты исследования Йельского университета дополняют доказательства увеличения расового и экономического разрыва, когда речь идет о загрязнении воздуха. Согласно статье, опубликованной в научном журнале Environmental Health Perspectives, цветные сообщества и люди с низким уровнем образования, высоким уровнем бедности и безработицы сталкиваются с большими рисками для здоровья, даже если качество их воздуха соответствует федеральным стандартам здравоохранения.
Лос-Анджелес, Питтсбург, Цинциннати, Сент-Луис и Фресно входят в число мегаполисов с нездоровым уровнем содержания мелких частиц и большой концентрацией бедных меньшинств. Более 50 округов могут превысить новый более строгий санитарный стандарт для твердых частиц, предложенный Агентством по охране окружающей среды.
Цветные сообщества и люди с низким уровнем образования, высоким уровнем бедности и безработицы могут столкнуться с повышенным риском для здоровья, даже если их качество воздуха соответствует федеральным стандартам здравоохранения. Распространенный загрязнитель воздуха, мелкодисперсные твердые частицы, известные как PM2,5, представляют собой смесь выбросов дизельных двигателей. , электростанции, нефтеперерабатывающие заводы и другие источники горения. Микроскопические частицы, часто называемые сажей, проникают глубоко в легкие.
Новое исследование впервые выявило основные расовые и экономические различия в воздействии определенных ингредиентов частиц, некоторые из которых связаны с астмой, сердечно-сосудистыми заболеваниями и раком.
«Многочисленные исследования показывают, что некоторые частицы более вредны, чем другие», — сказала ведущий автор Мишель Белл, профессор гигиены окружающей среды Йельской школы лесного хозяйства и экологических исследований.
Частицы, которыми дышат люди, включают различные металлы и химические вещества, в зависимости от их источника. Например, люди, живущие рядом с нефтеперерабатывающими заводами, подвергаются большему воздействию никеля и ванадия, а люди, живущие рядом с угольными электростанциями, вдыхают частицы с более высоким содержанием сульфатов. В районах вдоль оживленных дорог больше нитратов из выхлопных газов автомобилей.
Одним из таких поселений является Бойл-Хайтс в Восточном Лос-Анджелесе. Это более 90 процентов латиноамериканцев, и это один из беднейших районов города.
Бойл-Хайтс «окружен автострадами, — сказала Сьюзан Накамура, менеджер по планированию регионального управления качеством воздуха на южном побережье, — и многие из этих автострад используются для доставки коммерческих товаров». По ее словам, четыре крупных железнодорожных депо выбрасывают дизельные выхлопы поблизости, и в этом районе находится «множество автомастерских и хромированных мастерских в непосредственной близости от кварталов». Ее особенно беспокоят источники твердых частиц вблизи школ.
Общенациональный вид
Белл и его коллега Кейта Эбису изучили воздействие 14 компонентов твердых частиц на 215 переписных участках в период с 2000 по 2006 год. Компоненты, в том числе сульфат, сильный раздражитель дыхательных путей, и никель, возможный канцероген, были выбраны, потому что они были связаны с воздействием на здоровье или в целом составляли значительное количество твердых частиц.
Переписные участки с большей долей выходцев из Латинской Америки имели значительно более высокие уровни 11 веществ. Включено более чем в 1,5 раза воздействие никеля, нитратов, кремния, ванадия на белых людей, которые в некоторых исследованиях связаны с госпитализацией или смертностью от сердечно-сосудистых заболеваний и заболеваний легких, и алюминием, который связан с низкой массой тела при рождении.
Сообщества с более многочисленным азиатским населением имели более высокие уровни семи компонентов. Азиаты гораздо чаще, чем белые, подвергались воздействию никеля, нитратов и ванадия.
А в районах, где проживало больше афроамериканцев, наблюдалось значительное повышение содержания четырех соединений, включая сульфат и цинк.
Люди с образованием ниже среднего, безработные или живущие в бедности больше подвергались воздействию нескольких компонентов, включая кремний и цинк. Кроме того, дети и подростки чаще, чем взрослые, вдыхали большинство веществ.
Демографические различия поднимают важные политические вопросы, говорит Рэйчел Морелло-Фрош, доцент Калифорнийского университета в Беркли, изучающая риски для здоровья от загрязнения воздуха, но не участвовавшая в Йельском исследовании.
В переписных районах с большей долей латиноамериканцев были значительно более высокие уровни 11 веществ, в том числе более чем в 1,5 раза выше, чем у белых, по никелю, нитратам, кремнию, ванадию и алюминию. Она сказала, что в проблемных областях может потребоваться целенаправленный мониторинг. «Тогда регулирующие органы могут захотеть оценить, как они могут стимулировать сокращение выбросов из источников, оказывающих локальное воздействие», — сказал Морелло-Фрош.
Это распространенный сценарий в городах по всей стране: из-за высокой стоимости жилья и исторической дискриминации районы с низким доходом и меньшинствами сгруппированы вокруг промышленных площадок, маршрутов для грузовиков, портов и других горячих точек загрязнения воздуха.
В Южном Бронксе, преимущественно латиноамериканском и афроамериканском районе Нью-Йорка, почти четверо из десяти живут в бедности. Интенсивное движение и скопление небольших предприятий загрязняют воздух мелкими частицами, которые часто превышают федеральные ограничения для здоровья.
По словам доктора Нормана Эдельмана, главного врача Американской ассоциации легких, уровень заболеваемости астмой в Бронксе в четыре раза выше, чем по стране. «Они живут рядом с автомагистралями, они живут рядом с местами, где грузовики выбрасывают дизельное топливо», — сказал Эдельман. «Это наименее желательное жилье… сильно отличается от красивого зеленого пригорода».
А к югу от Питтсбурга участок долины реки Мононгахела, известный как Либерти-Клэртон, возглавляет чарты EPA с самым сильным загрязнением мелкодисперсными частицами в стране за пределами Калифорнии.
Клэртон, мельничный городок, является «домом для [американских Steel] Clairton Coke Works, который является крупнейшим коксохимическим предприятием в стране», — сказала Рэйчел Филиппини, исполнительный директор экологической организации Group Against Smog and Pollution. «Процесс производства кокса довольно грязный, с большим количеством твердых частиц и ядовитых веществ в воздухе».
Том Хоффман, директор экологической группы Clean Water Action в Западной Пенсильвании, сказал, что детская астма свирепствует в Клэртоне, но многие семьи в бедном городке не имеют медицинской страховки. По его словам, в некоторых домах вся семья пользуется одним ингалятором.
Твердые частицы сложные
Воздействие загрязнения мелкодисперсными частицами на здоровье хорошо задокументировано: исследования во всем мире показали, что в дни, когда концентрация мелкодисперсных частиц в сообществе увеличивается, больше людей умирает от сердечных приступов и респираторных заболеваний.
Но гораздо меньше известно о том, приводят ли определенные типы частиц к более высокому уровню заболеваемости или смерти.
«Некоторые из этих частиц состоят не только из разных веществ, но и из разных газов и других веществ, которые прилипают к ним снаружи. Таким образом, они сложны по целому ряду причин», — сказала Дженис Нолен, автор ежегодного отчета Американской ассоциации легких о состоянии воздуха.
Исследования компонентов ограничены и дали разные результаты. Но некоторые ассоциации понятны.
Сульфат, например, может вызывать приступы астмы, в то время как ванадий раздражает легкие, а нитрат вызывает воспаление, которое может привести к сердечным приступам или инсультам. Некоторые исследования показали, что в городах смертность от сердечно-сосудистых заболеваний увеличивается с некоторыми частицами, включая нитраты, цинк, никель, углерод, селен и кремний.
Необходимы дополнительные исследования на людях и эксперименты на животных, чтобы понять, какие компоненты являются наиболее вредными и почему, сказала Мари Линн Миранда, декан Школы природных ресурсов и окружающей среды Мичиганского университета и директор Детской инициативы по охране окружающей среды.
«Они живут рядом с автомагистралями, они живут рядом с местами, где грузовики выбрасывают дизельное топливо. Это наименее желательное жилье … сильно отличается от красивого зеленого пригорода». — Д-р Норман Эдельман, Американская ассоциация пульмонологов, говоря об латиноамериканцах и афроамериканцах в Южном Бронксе «Идея попытаться выяснить, какие различные компоненты и есть ли в PM2.5 какие-то особые свойства, которые вызывают большее проблема… будет иметь последствия для того, как вы регулируете воздействие на здоровье», — сказала Миранда.
Агентство по охране окружающей среды ранее в этом году предложило более строгий санитарный стандарт для воздействия мелких частиц, который потребует введения новых правил в некоторых городах. Его окончательное решение ожидается в декабре. Но агентство говорит, что слишком мало известно о конкретных ингредиентах частиц, чтобы устанавливать для них индивидуальные ограничения.
«Несмотря на то, что различные химические компоненты ТЧ могут оказывать различное воздействие на здоровье, имеющиеся на сегодняшний день научные данные поддерживают установление стандартов, обеспечивающих защиту от воздействия ТЧ из всех источников», — говорится в заявлении EPA для EHN.
Больше расовых различий
Исследование Йельского университета является частью растущего числа исследований расовых и социальных различий в качестве воздуха.
Согласно общенациональному исследованию, проведенному Мирандой и ее коллегами, афроамериканцы значительно чаще живут в районах с наихудшим уровнем содержания твердых частиц и озона, основного компонента смога. Латиноамериканцы и жители с низким доходом также преобладают в округах с высоким уровнем загрязнения мелкодисперсными частицами.
Кроме того, согласно исследованию, проведенному Морелло-Фрошем из Калифорнийского университета в Беркли и Биллом Джесдейлом, риск развития рака из-за ядовитых веществ в воздухе, таких как бензол и формальдегид, наиболее высок в сильно изолированных городских районах страны. Они обнаружили, что риски увеличиваются со степенью сегрегации во всех расовых и этнических группах, но наиболее сильны для латиноамериканцев.
«Наш вопрос заключался в следующем: места, которые более неравны, непропорционально выставляют цветные сообщества больше, чем другие группы?» — сказал Морелло-Фрош. «Ответ на этот вопрос — «да». В городах, которые более сегрегированы, вы видите более высокое бремя загрязнения для цветных жителей».
Что касается того, почему латиноамериканцы, кажется, сталкиваются с одними из самых больших различий в качестве воздуха, Морелло-Фрош предположил, что это может частично отражать «Лос-Анджелесский климат». Эффект.»
«Поскольку у вас есть много латиноамериканцев, живущих в одном из крупнейших и наиболее загрязненных городов в Соединенных Штатах, — сказала она, — вы можете ожидать, что это способствует высокому бремени загрязнения для населения».
«Являются ли места, которые более неравноправны, непропорционально выставляют цветные сообщества больше, чем другие группы? Ответ на этот вопрос — «да». — Рэйчел Морелло-Фрош, Калифорнийский университет, Беркли Остается много вопросов о последствиях неравного воздействия. Согласно некоторым недавним исследованиям, стресс, вызванный социальными и экономическими условиями, усугубляет последствия загрязнения. Другими словами, один и тот же уровень загрязнения может нанести больше вреда бедным, чем богатым, или сегрегированным меньшинствам больше, чем белым.
«Итак, если я подвергаюсь воздействию загрязненного воздуха, но в остальном живу в довольно хорошем районе, у меня не очень напряженная жизнь… чем это отличается от того, что я подвергаюсь воздействию загрязненного воздуха и живу в дрянном доме? в грязном районе, и у меня очень напряженная жизнь?» — спросила Миранда. «Как социальные факторы в моей жизни влияют на мою устойчивость к воздействию окружающей среды?»
Первоначально эта статья была опубликована в журнале «Новости здоровья окружающей среды» — источнике новостей, опубликованном некоммерческой медиа-компанией «Науки о здоровье окружающей среды».
Загрязнение воздуха и здоровье населения
Научные исследования продемонстрировали негативное влияние загрязнения воздуха на здоровье. Загрязнение воздуха связывают с болезнями или повреждениями легких в виде астмы, бронхита и эмфиземы. Также появляется все больше доказательств того, что загрязнение воздуха способствует сердечным приступам и инсультам, диабету и слабоумию.
Связь между загрязнением воздуха и здоровьем населения может быть выражена следующим образом:
Выбросы — Концентрация — Воздействие — Дозировка — Воздействие на здоровье
Выбросы
В районе залива множество различных источников выбрасывают самые разные воздух загрязняющие вещества, такие как твердые частицы, токсичные загрязнители воздуха и другие химические вещества, которые вступают в реакцию в атмосфере с образованием озона. Источники выбросов включают стационарные источники , такие как фабрики, нефтеперерабатывающие заводы, литейные заводы и заправочные станции, а также мобильные источники , такие как автомобили, грузовики, поезда, морские суда, а также сельскохозяйственное и строительное оборудование.
Выявление источников выбросов и разработка стратегий по сокращению выбросов вредных загрязняющих веществ или их химических прекурсоров является первым шагом в разработке мер по снижению загрязнения воздуха и улучшению его качества. Air District разрабатывает кадастры выбросов для характеристики и количественной оценки выбросов основных загрязняющих веществ.
Концентрации
Концентрации в окружающей среде относятся к уровню загрязняющих веществ, которые измеряются в воздухе. Взаимосвязь между выбросами и концентрациями в окружающей среде является сложной и зависит от многих факторов, включая метеорологические условия (температура, скорость и направление ветра и вертикальное перемешивание), соотношение загрязняющих веществ (например, отношение ROG к NOx в случае озона), и топография.
Некоторые загрязнители, такие как озон, носят региональный характер. Однако в случае твердых частиц и токсичных загрязнителей воздуха концентрации в окружающей среде могут сильно различаться в пределах небольшого географического района.
Air District использует свою сеть мониторинга окружающего воздуха для измерения концентрации загрязняющих веществ в воздухе и выполняет фотохимическое моделирование, чтобы лучше понять взаимосвязь между выбросами и концентрациями в окружающей среде.
Воздействие
Воздействие относится к количеству загрязнения, которому подвергается данное лицо или сообщество, а также к частоте и продолжительности такого воздействия.
С точки зрения общественного здравоохранения ключевой вопрос заключается не в степени загрязнения воздуха, а в том, сколько людей подвергается воздействию загрязнения. Индивидуальное воздействие загрязнения воздуха сильно различается в зависимости от того, где люди живут, работают и развлекаются. Общее воздействие на население больше в городских районах из-за более высокой плотности населения.
Дозировка
Дозировка относится к фактическому количеству загрязняющих веществ, поступающих в организм человека. Дозировка от данного уровня воздействия будет варьироваться в зависимости от человека в зависимости от возраста, активности и скорости метаболизма.
Например, когда люди тренируются, особенно дети, они получают более высокие дозы от определенного количества воздействия, потому что они дышат глубже и быстрее. Модели активности и образ жизни, например, сколько времени люди проводят на улице или сколько времени они проводят за рулем на загруженных дорогах, сильно различаются от человека к человеку.
Воздействие на здоровье
Загрязнение воздуха может вызывать или способствовать широкому спектру последствий для здоровья и болезней, в зависимости от индивидуального воздействия и переносимости загрязнения воздуха. Точно так же, как индивидуальное воздействие различается, различается и способность нашего организма переносить воздействие загрязняющих веществ.