ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 19.08.2020
Просмотров: 1191
Скачиваний: 4
Газификация жилищного фонда городов и сельской местности, несомненно, повышая уровень благоустройства квартир, при открытом сжигании газа загрязняет воздушную среду разнообразными химическими веществами и ухудшает микроклимат помещений.
При часовом горении газа в воздухе помещений концентрация веществ составляла (мг/м3): оксида углерода — в среднем 15, формальдегида — 0,037, оксида азота — 0,62, диоксида азота — 0,44, бензола — 0,07. Температура воздуха в помещении во время горения газа повышалась на 3-6 °С, влажность увеличивалась на 10—15 % . Причем высокие концентрации химических соединений наблюдалась не только в кухне, но и в жилых поме-
Лекция
Эколого-химические и аналитические проблемы закрытого помещения
Введение.
Качество воздушной среды определяется степенью ее загрязненности посторонними химическими веществами. Эти вещества поступают в воздушную среду в результате работы промышленных предприятий, транспорта и из других источников, а затем через вентиляционные системы зданий попадают внутрь жилых помещений. Здесь они смешиваются и вступают в реакции с веществами, образующимися в процессе жизнедеятельности организма человека, работы бытовых приборов, выделений из различных предметов, мебели, ковров и др. В итоге качество воздушной среды жилых помещений может оказаться значительно хуже, чем городского атмосферного воздуха. Эти проблемы можно перенести на любой замкнутый объем помещения.
Исследования показали, что человек до 95% всего времени пребывает в закрытом помещении: место работы, транспорт, квартира, место отдыха. В большей или меньшей степени контроль за воздухом рабочей зоны осуществляется на промышленных предприятиях (за нормативными показателями качества воздушной среды в цехах, шахтах и т.д. следят соответствующие санитарные службы). Что же касается эколого-химических проблем воздушной среды квартиры, офиса и других закрытых помещений, то внимание к ним проявилось в 1970-е годы в связи с энергетическим кризисом. В то время для обогрева жилых помещений использовали далеко «не чистые» в экологическом отношении энергоносители, и при неблагоприятных метеорологических условиях качество воздушной среды как в атмосфере города, так и в закрытом помещении порой было ниже допустимых норм.
Источники и природа загрязнителей воздуха закрытого помещения
Сушествует множество источников загрязнения воздушной среды в замкнутом объеме помещения. К основным относятся строительные и отделочные материалы, внутренняя обстановка помещения (предметы быта, приборы, мебель, ковры и т.д.), высокотемпературные источники, жизнедеятельность организма человека. Из них наибольшую опасность представляют строительно-отделочные материалы, особенно на полимерной основе.
Дело в том, что при создании по современным технологиям строительных материалов и конструкций на их основе используют в качестве добавок отходы и шлаки химической и металлургической промышленности. При этом решаются проблемы удешевления этих материалов, повышения их прочности и, что не менее важно, сокращается объем отходов, загрязняющих окружающую среду. Однако вместе с решением одних экологических проблем возникают другие - строительные материалы, изготовленные с применением химических отходов, зачастую сами являются источником загрязнения внутреннего пространства зданий. Отсюда возникает необходимость изучения влияния строительных материалов как потенциальных источников загрязнения на качество воздушной среды помещения (квартиры, офиса и т.д.). Используя высокочувствительные методы химического анализа, удалось обнаружить и идентифицировать летучие органические соединения (ЛОС), которые выделяются из стройматериалов после их изготовления в воздушную среду (см. таблицу). В перечень ЛОС входят соединения фосфора, серы, фтора, фенол, стирол, толуол, органические кислоты, ксилолы, формальдегид, ацетон, аммиак и др. Наибольшую опасность могут представлять стройматериалы, изготовленные на основе полимеров или с их применением. Перечень опасных материалов включает сейчас около 100 наименований. Конечно, материалы на основе полимеров имеют высокие технологические качества и потребительские характеристики. Вместе с тем они являются источником миграции токсикантов в воздушную среду. Так, поливинилхлоридные материалы (панели, пленки, покрытия для пола и т.д.) выделяют в воздух бензол, толуол, этилбензол, ксилол, иитрогексан, бутанол и др. Особенно сильно загрязняют воздушную среду древесно-волокнистые плиты, изготовленные с использованием феноло-формальдегидных и мочевино-формальдегидных смол. Из таких плит выделяются фенол, формальдегид, аммиак и др.
Ковровые покрытия выделяют стирол, ацетофенон. сернистый ангидрид (SO,). Из материалов, изготовленных на основе стеклопластиков, происходит эмиссия ацетона, метакриловой кислоты, толуола, бутанола, формальдегида, фенола, стирола и др. Лакокрасочные покрытия являются источником целого «букета» ароматов, обусловленных присутствием ЛОС, относящихся к разным классам и обладающих разным уровнем токсического воздействия на организм человека. Таким образом, новая квартира или офис после ремонта могут представлять экологическую опасность, если при этом были использованы современные материалы.
Сформулированы общие требования к качеству стройматериалов с регламентированием санитарно-гигиенических норм. Стройматериалы не должны создавать в помещении специфического запаха и выделять летучие вещества при обычных условиях их эксплуатации. Если миграция летучих компонентов понемногу все же происходит, то их общая концентрация не должна превышать ПДК для атмосферного воздуха жилых помещений. Отсюда возникает проблема оценки динамики эмиссии химических загрязнителей из строительных и отделочных материалов в зависимости от различных факторов (температуры, влажности и т.д.), а также определения уровня загрязнения воздушной среды в здании в результате такой эмиссии.
К источникам эмиссии токсичных веществ в воздушную среду помещений относятся также мебель, одежда, обувь, бытовая техника и другие предметы быта и интерьера, которые могут выделять ЛОС, поскольку чаше всего они изготавливаются из полимерных материалов (поливинилхлоридные, полиизобутиленовые, полиизопреновые, бутадиен-стирольные винилсилоксановые, фенилвинилсилоксановые и фторорганические каучуки и резины и др.). Клеевой состав на основе бутилкаучуковых мастик (используемых для укладки керамических плиточных покрытий, крепления линолеумов, текстильных ковровых покрытий и т.д.) «источает» бензол, толуол, ксилол и некоторые другие ароматические углеводороды, причем их содержание в воздухе помещения может превышать ПДК в несколько раз.
Из загрязнителей неорганической природы, имеющих потенциальную экологическую опасность, отметим радон и асбест в виде мельчайших частиц пыли. Широко применяемый ранее как компонент строительно-отделочных материалов асбест теперь из-за канцерогенных свойств повсеместно запрещен к применению в строительстве и многих других сферах; однако в ряде мест ранее использованные при строительстве или ремонте асбестсодержашие стройматериалы пока еще эксплуатируются.
Загрязнение воздушной среды закрытого помещения происходит еше и естественным путем, и причиной тому является сам человек. В процессе его жизнедеятельности в окружающую среду выделяются конечные продукты обмена веществ. Давно известно, что выдыхаемый воздух содержит N,, О,, Н,О, СО2 и немного СО. Используя современные методы анализа, биохимики установили, что кроме этих компонентов в выдыхаемом воздухе содержится более ста различных летучих соединений, присутствующих в ничтожно малых количествах. Поскольку многие из этих соединений проявляют определенную токсичность, они получили название антропотоксинов.
Было установлено, что ухудшение самочувствия людей наступает задолго до критического уровня содержания СО, в воздухе, что связано с наличием в нем антропотоксинов. В то же время в качестве интегральных показателей загрязненности воздуха продуктами жизнедеятельности организма человека используют концентрации СО, NH, и некоторых ЛОС, хотя эти показатели и не являются универсальной характеристикой загрязненности, так как состав антропотоксинов существенно изменяется в зависимости от ряда факторов, порой трудноконтролируемых.
Из загрязнителей неорганической природы, имеющих потенциальную экологическую опасность, отметим радон и асбест в виде мельчайших частиц пыли. Широко применяемый ранее как компонент строительно-отделочных материалов асбест теперь из-за канцерогенных свойств повсеместно запрещен к применению в строительстве и многих других сферах; однако в ряде мест ранее использованные при строительстве или ремонте асбестсодержашие стройматериалы пока еще эксплуатируются.
Загрязнение воздушной среды закрытого помещения происходит еше и естественным путем, и причиной тому является сам человек. В процессе его жизнедеятельности в окружающую среду выделяются конечные продукты обмена веществ. Давно известно, что выдыхаемый воздух содержит N,, О,, Н,О, СО2 и немного СО. Используя современные методы анализа, биохимики установили, что кроме этих компонентов в выдыхаемом воздухе содержится более ста различных летучих соединений, присутствующих в ничтожно малых количествах. Поскольку многие из этих соединений проявляют определенную токсичность, они получили название антропотоксинов.
Было установлено, что ухудшение самочувствия людей наступает задолго до критического уровня содержания СО, в воздухе, что связано с наличием в нем антропотоксинов. В то же время в качестве интегральных показателей загрязненности воздуха продуктами жизнедеятельности организма человека используют концентрации СО,, NH, и некоторых ЛОС, хотя эти показатели и не являются универсальной характеристикой загрязненности, так как состав антропотоксинов существенно изменяется в зависимости от ряда факторов, порой трудноконтролируемых.
Очень неблагоприятная экологическая обстановка в отношении воздушной среды возникает в спортивных залах во время тренировок и показательных выступлений спортсменов, особенно при плохой вентиляции и большом скоплении зрителей. При этом наблюдается и заметное загрязнение среды различными микробами. При тяжелой физической нагрузке выделение с выдыхаемым воздухом ацетона и аминов, например, возрастает в 2 раза, алифатических углеводородов в 3 раза, оксида углерода и фенолов в 5 раз, аммиака более, чем в 6 раз.
Наконец, источником загрязнения воздушной среды в жилом помещении являются плиты, печи или камины. При сгорании природного газа расходуется много кислорода и выделяются загрязняющие вещества. При неполном сгорании органического топлива кроме оксида углерода образуются еще и полиароматические углеводороды, насчитывающие сотни соединений, среди которых многие - канцерогены. Канцерогены образуются и при курении. Например, в табачном дыме содержатся фенантрен. его алкильные замешенные, 1,2-бенз(а)пирен (до 30 нг в дыме одной сигареты). При горении сигареты, кроме того, образуется оксид азота NO. Хотя он и существует в воздухе короткое время, тем не менее успевает прореагировать с органическими аминами, которыми богаты пищевые продукты. В результате этой реакции образуются нитрозоамины — одни из самых сильных канцерогенов. Расхожий штамп «курить — здоровью вредить» (особенно на кухне) приобретает таким образом еще более устрашающее звучание.
Химические реакции загрязнителей в воздушной среде закрытых помещений
Химический состав воздуха внутри помещений, как оказалось, формируется не только за счет естественных и антропогенных факторов, но и в результате различных химических превращений с участием загрязнителей. Эти превращения не во всех случаях связаны с высокотемпературными источниками, упомянутыми выше.
Так, под действием ультрафиолетового излучения или в присутствии следов озона и оксидов азота в воздушной среде углеводороды, особенно непредельные или ароматические, подвергаются трансформации. Например, при деструкции в этих условиях малотоксичного пентана образуется 26 новых соединений с более высокой токсичностью, среди которых обнаружены формальдегид, ацетальдегид, другие альдегиды, акрилонитрил, муравьиная кислота. При деструкции фенола обнаружены 25 соединений: нитрофенол, бензальдегид, ацетофенол, ацетальдегид и др. При ультрафиолетовом облучении выделяется атомарный кислород, который затем участвует во вторичных реакциях окисления углеводородов с образованием альдегидов, кетонов и других кислородсодержащих соединений. В этих реакциях могут участвовать и оксиды азота. Интересно отметить, что подобные реакции протекают на солнечном свету в зоне промышленных выбросов и на автомагистралях. Образовавшиеся альдегиды могут затем поступать с атмосферным воздухом в жилые дома через систему вентиляции.
Другим инициатором превращений ЛОС является озон. Обнаружено, что при озонировании воздуха помещений химические загрязнители, мигрирующие из полимерных материалов, превращаются в различные токсичные соединения, отсутствующие первоначально, до озонирования. Поскольку О, относится к сильным окислителям, то его используют для устранения некоторых примесей в воздушной среде, в частности следов табачного дыма. В самом табачном дыме обнаружено около 2000 компонентов, из которых более 100 обладают токсичностью. Адсорбируясь на поверхности стен, полов, мебели и т.д., они могут затем вновь возвращаться в воздушную среду, загрязняя ее. В специальных экспериментах с озонированием воздуха в таком помещении идентифицировано около 93 ЛОС: формальдегид, ацетон, изопрен, бензол, толуол, ксилол, стирол, фенол и другие с обшим содержанием -5,4 мг/м1. Озонирование воздуха, загрязненного табачным дымом, приводит к увеличению концентрации кислородсодержащих соединений. Отсюда следует вывод, что проводить озонирование воздушной среды помещения, содержащей табачный дым. не следует. соединений. В этих реакциях могут участвовать и оксиды азота. Интересно отметить, что подобные реакции протекают на солнечном свету в зоне промышленных выбросов и на автомагистралях. Образовавшиеся альдегиды могут затем поступать с атмосферным воздухом в жилые дома через систему вентиляции.
Другим инициатором превращений ЛОС является озон. Обнаружено, что при озонировании воздуха помещений химические загрязнители, мигрирующие из полимерных материалов, превращаются в различные токсичные соединения, отсутствующие первоначально, до озонирования. Поскольку О, относится к сильным окислителям, то его используют для устранения некоторых примесей в воздушной среде, в частности следов табачного дыма. В самом табачном дыме обнаружено около 2000 компонентов, из которых более 100 обладают токсичностью. Адсорбируясь на поверхности стен, полов, мебели и т.д., они могут затем вновь возвращаться в воздушную среду, загрязняя ее. В специальных экспериментах с озонированием воздуха в таком помещении идентифицировано около 93 ЛОС: формальдегид, ацетон, изопрен, бензол, толуол, ксилол, стирол, фенол и другие с общим содержанием -5,4 мг/м1. Озонирование воздуха, загрязненного табачным дымом, приводит к увеличению концентрации кислородсодержащих соединений. Отсюда следует вывод, что проводить озонирование воздушной среды помещения, содержащей табачный дым. не следует.