Курсовая работа: Синергизм в плане загрязняющих веществ

Отсюда становится ясным, что такие возможности почти безграничны и что почти в каждом случае возникновения фотохимических реакций в загрязненном городском воздухе могут образовываться свободные радикалы. Последующие реакции свободных радикалов могут привести к цепным реакциям полимеризации и окисления. Последний процесс обычно заканчивается, когда свободные радикалы адсорбируются, например, поверхностью пылевых частиц или разрушаются в результате реакции с некоторыми веществами, например с окислами азота или органическими соединениями, которые не приводят к образованию новых свободных радикалов.

1.1 Окисление двуокиси серы в загрязненной атмосфере

Важным физическим эффектом загрязнения атмосферы является снижение видимости. Это снижение видимости вызывается обычно рассеянием и поглощением радиации аэрозолями в атмосфере. Если о количественном влиянии окислов серы ничего не известно, то туман серной кислоты и другие сульфатные частицы считаются признанной причиной рассеяния. Эти частицы образуются при вышеописанных сложных окислительных процессах взаимодействия между атмосферными загрязнениями. Фотодиссоциация двуокиси серы, выделяемой в атмосферу в процессах горения, невозможна, так как она может протекать лишь при длинах волн короче тех, которые достигают нижней атмосферы. Поэтому фотохимические превращения S0₂ могут включать лишь реакции возбужденных молекул S0₂ .

Что касается фотохимического взаимодействия системы S0₂ — NO_x , то добавление NO_x к низким концентрациям S0₂ , по-видимому, дает различные результаты. Некоторые авторы сообщают об ускорении фотоокисления S0₂ , в то время как другие на основе образования аэрозолей сообщают о его замедлении. Следует напомнить, что фотодиссоциация N0₂ дает атомарный кислород и озон. Таким образом, S0₂ может наряду с N0 и N0₂ реагировать с атомами кислорода согласно реакции

SO₂ +O + М = S0₃ + M.

Далее SO₃ взаимодействует с водяными парами, образуя аэрозоли серной кислоты, которые губительно действуют на живые и неживые объекты.

Эффективность этой реакции возрастает по мере роста отношения концентраций SO₂ /NO_x . Кинетические расчеты показывают, что при концентрациях NO_x b S0₂ , равных 0,2 млн^-1 (типичных для фотохимического смога), скорость реакции S0₂ —О будет приблизительно в 10 раз ниже скорости реакции NO_x —О. Изучалась не только система S0₂ —NO_x , но также и система S0₂ — углеводород в отсутствие NO_x . Имеющиеся данные указывают, что при обычных уровнях в атмосфере реакции S0₂ в присутствии углеводородов для образования аэрозолей несущественны.

В любой загрязненной атмосфере SO₂ , NO_x и углеводороды обычно присутствуют одновременно. Экспериментальные работы в этом случае указывают, что облучение олефинов с прямой цепью и ароматических соединений с двойными связями в присутствии NO_x и S0₂ приводит к образованию значительного количества аэрозолей. Влияние S0₂ на образование аэрозолей весьма очевидно. Парафиновые углеводороды, по-видимому, дают мало либо вообще не дают аэрозолей в присутствии N0_x и S0₂ , в то время как данные об ароматических соединениях малочисленны и неопределенны. Хотя данные в таблице приведены для постоянного соотношения N0_x —SО₂ , эксперименты показывают, что скорость исчезновения SО₂ зависит от соотношения реагентов. В одной серии опытов начальные концентрации SО₂ и N0 поддерживались постоянными на уровне 0,1 и 1 млн^-1 . Когда концентрация олефина понижалась с 3 до 0,5 млн^-1 , скорость исчезновения SО₂ возрастала. Это указывает на очень высокую эффективность фотоокисления SO₂ низкими концентрациями олефинов в присутствии NO. В случае постоянных концентраций олефина и N0 и варьируемых количеств S0₂ получаемые данные пока противоречивы. Некоторые исследования свидетельствуют, что рассеяние света прямо пропорционально концентрации SO₂ , в то время как в других наблюдалось увеличение скорости поглощения SO₂ по мере снижения концентрации S0₂ с 1 до 0,1 млн^-1 . Следует отметить, что исчезновение SO₂ и образование аэрозолей обычно не совпадают. Данные указывают, что сначала наблюдается исчезновение SO₂ , вслед за чем происходит образование аэрозолей и достижение ими максимума согласно измерениям рассеяния света. Аэрозоли не образуются до тех пор, пока не достигнут максимум NO₂ и концентрация NO не упала до низкой величины. В этот момент наблюдается также максимальное образование атомов О. Рост содержания аэрозолей продолжается до достижения максимума озона, после чего содержание аэрозолей стабилизируется. Следовательно, на основе ряда опытов можно заключить, что быстрое накопление аэрозолей происходит, пока образуется озон.

Вкратце можно суммировать, что в целом эксперименты указывают на увеличение скорости исчезновения S0₂ и образования аэрозолей, когда SO₂ фотоокисляется в присутствии NO_x и олефиновых углеводородов. Ускорение окисления S0₂ в системе углеводород — NOx — озон объясняется, вероятно, эффективным влиянием некоторых промежуточных веществ. В то же время SО₂ , по-видимому, в общем понижает скорость реакций при фотохимическом смоге, что еще не нашло объяснения. Следовательно, городские районы будут находиться в разных условиях с точки зрения образования фотохимического смога и аэрозолей. Характер этой проблемы будет изменяться в зависимости от взаимного соотношения концентраций NO_x , углеводородов и S0₂ , выбрасываемых в атмосферу стационарными и подвижными источниками.

В заключение следует упомянуть о влиянии концентраций Н₂ О на фотоокисление S0₂ и состав аэрозолей. Несколько серий экспериментов указывает на снижение содержания аэрозолей (измеренного по рассеянию света) с увеличением относительной влажности при постоянной концентрации S0₂ . Этот эффект наиболее заметен при низкой относительной влажности. В простой системе SО₂ — 0₂ аэрозоль представлен H₂ S0₄ . Для системы S0₂ — NO_x аэрозоль, более чем, вероятно, представлен также сульфатом. Аэрозоли, образующиеся при облучении низших олефинов в присутствии N0_x и S0₂ , не содержат органических веществ. Высшие олефиновые углеводороды, по-видимому, дают аэрозоли с углеродистыми веществами, такими, как органические кислоты. Чрезвычайно важна химическая идентификация этих аэрозолей, поскольку их размер таков, что они легко проникают в дыхательные пути.

ГЛАВА 2. КОМБИНИРОВАННОЕ ДЕЙСТВИЕ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ

Комбинированное действие химических веществ и других факторов внешней среды, представляет одну из наиболее актуальных и малоизученных проблем современной гигиены. До сих пор гигиеническое регламентирование ведется в основном по отдельным химическим веществам, а во внешней и производственной среде, как правило, имеет место комбинированное действие. В настоящее время очень трудно назвать производство, в котором на рабочего оказывало бы действие только одно химическое вещество, например, в производствах ВМС (синтетических смол и пластмасс, каучуков и резин, синтетических волокон), многих органических продуктов нефте-, коксо-, сланцехимии и ряде других на человека воздействуют одновременно не 2-3, а десятки веществ.

В последние годы проводится много исследований по комбинированному действию химических веществ, однако выход их результатов в практику ведения текущего и предупредительного санитарного надзора незначительный. Это обусловлено, прежде всего, тем, что методические подходы к оценке токсичности, опасности и вопросам гигиенической регламентации химических веществ при комбинированном действии разработаны недостаточно.

Теоретическое прогнозирование особенностей комбинированного действия пока может быть использовано лишь для тех сравнительно немногих веществ, токсикология которых изучена достаточно глубоко, причем такое предсказание обычно не учитывает количественных особенностей комбинационного эффекта, а именно они наиболее важны для практики ведения текущего и предупредительного санитарного надзора.

Изучение методических вопросов комбинированного действия особо актуально еще и потому, что в последние десятилетия загрязнение внешней среды вредными химическими веществами достигло значительного уровня, и проблема комбинированного действия приобрела не только общегигиеническую, но и общебиологическую значимость.

Если во вдыхаемом воздухе присутствует более одного потенциально раздражающих газов или аэрозолей, то результирующее влияние их на живые объекты может быть различным. Комбинация газов, обладающих выраженными раздражающими свойствами, может вызвать либо простую суммацию эффектов каждого из них, либо эффект, превышающий сумму (синергический эффект ), либо меньший суммы (антагонистический эффект). Механизм, определяющий величину результирующего эффекта, в настоящее время еще не выяснен полностью.

Наибольшие проблемы и опасности вызывают синергические эффекты, хотя механизм этого явления остается малоизученным. Поэтому при оценке эффекта совместного действия разных факторов допускается гипотеза аддитивности с введением коэффициента безопасности на возможности синергических эффектов.

Комплексная оценка эффектов воздействия различных факторов опасности должна включать:

-оценку индивидуального риска для каждого фактора опасности в сопоставимых показателях;

-построение маргинальных (для каждого фактора опасности) полей риска вокруг источников опасности;

-построение интегральных полей риска для данного региона;

-оценку интегральных последствий реального и потенциального воздействия исследуемых факторов.

В реальных условиях в окружающей среде человек сталкивается с воздействием на один и тот же объект нескольких веществ или других неблагоприятных факторов окружающей среды. Комплекс неблагоприятных факторов усложняет проблему воздействия химических веществ на биологический эффект. При этом может реализоваться несколько ситуаций.

Комбинированное действие вредных веществ – это одновременное или последовательное действие на организм нескольких веществ при одном и том же пути поступления. Комбинированное действие веществ может приводить к нескольким случаям:

Комбинированное воздействие может происходить как при однократном (остром), так и при хроническом воздействии ядов.

Что касается синергизма, то его причиной может быть торможение одним веществом процессов биотрансформации или метаболизма другого вещества. Так усиление токсического эффекта наблюдалось при комбинированном воздействии некоторых пар фосфорорганических препаратов (подавление холинэстеразы одним веществом и торможение вследствие этого детоксикации другого). Хлорофос и карбофос, хлорофос и метафос, карбофос и тиофос дают эффект синергизма. Также известно, что смесь SO₂ и CO при длительном воздействии вызывает нарушение генетической функции организма. Токсичность газообразных низкомолекулярных углеводородов в совокупности с другими примесями атмосферы проявляется в наркотическом действии на организм человека, вызывая состояние эйфории, что увеличивает вероятность ДТП. Полиароматические углеводороды, содержащиеся в выбросах двигателей, являются канцерогенными (вызывают рак легких), из которых наибольшей активностью обладает бенз(а)пирен С₂₀ Н₁₂ .

При хроническом воздействии веществ эффект синергизма из-за действия малых доз и концентраций наблюдается значительно реже. Они наблюдаются больше в случае специфического действия химических веществ.

Повышенная влажность воздуха усиливает эффект ряда веществ вследствие образования аэрозолей и гидролиза, способствует нарушению теплопередачи, увеличивая чувствительность к воздействию вредных веществ.

В последние годы в связи с развитием атомной энергетики проблема сочетанного действия на организм веществ и ионизирующей радиации становится все более актуальной. Имеются сведения, что сочетанное действие радиационных и химических канцерогенов приводит к суммации и синергизму канцерогенной эффективности каждого из факторов. Это может относиться к мутагенным эффектам. Названные факты имеют большое значение для прогнозирования опасности развития отдаленных последствий. Отметим, что злокачественные образования в последнее время являются одним из наиболее значительных форм патологии в промышленно развитых странах мира.

2.1 Влияние загрязняющих веществ на человека

Вдыхание сернистого ангидрида даже при низких концентрациях, нередко встречающихся в атмосферном воздухе, вызывает временно спазм гладкой мускулатуры бронхиол как у человека, так и у экспериментальных животных. Несколько большие концентрации вызывают увеличение отделения слизи стенками верхних дыхательных путей. Еще большая концентрация приводит к тяжелой воспалительной реакции слизистой оболочки с десквамацией поверхностных слоев эпителия. Этот эффект раздражающего действия SO₂ , в особенности спазм бронхиол, усиливается при низкой температуре вдыхаемого воздуха. Все это неблагоприятно сказывается на легочной функции.

При длительном воздействии этого газа может развиться известная степень сопротивляемости организма. Такое повышение сопротивляемости обнаружено у промышленных рабочих, которые постоянно или периодически подвергается действию этого газа на производстве.