ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКА И ЭКОЛОГИЯ
Исполнитель работы— Кудрявцев Игнат, студент Санкт-Петербургского электротехнического университета
Руководитель работы — Мирошкина С.М.
В нашем мире ни шагу нельзя ступить без использования электроэнергии. Электричество очень важно для нормального существования человечества, и потребности человека в электроэнергии постоянно возрастают, поэтому энергетика является объектом самого пристального общественного внимания; проблемы обеспечения ее безопасности и экологичности волнуют в настоящее время широкие слои нашего общества.
Наряду с положительным эффектом (производством электроэнергии) электростанции могут оказывать отрицательное воздействие на окружающую человека природную среду. Это воздействие различно по характеру и степени в зависимости от типа электростанции.
Структуру производства электроэнергии на настоящий момент можно увидеть на диаграмме:
Распределение объемов производства
электроэнергии электростанциями
различных типов
Гидроэлектростанции (ГЭС)
Такие электростанции преобразуют механическую энергию потока воды в электроэнергию посредством гидравлических турбин, приводящих во вращение электрические генераторы. Наибольший КПД гидроэлектростанция имеет тогда, когда поток воды падает на турбину сверху. Для этих целей строится плотина, поднимающая уровень воды в реке и сосредотачивающая напор воды в месте расположения турбин.
Рис. 1. Схема работы гидроэлектростанции
При постройке плотины образуется водохранилище. Вода, залившая огромные площади, необратимо изменяет окружающую среду. Подъем уровня реки плотиной может вызвать заболоченность, засоленность, изменения прибрежной растительности и микроклимата. Кроме того, плотина перегораживает путь рыбе, идущей на нерест. Затапливаются поля, леса. Выселяются с насиженных мест люди.
Самая мощная ГЭС – Красноярская (6 ГВт); объем ее водохранилища – 73,3 км3.
Тепловые электрические станции (ТЭС)
Тепловые электростанции работают по такому принципу: топливо сжигается в топке парового котла. Выделяющееся при горении тепло испаряет воду, циркулирующую внутри расположенных в котле труб, и перегревает образовавшийся пар. Пар, расширяясь, вращает турбину, а та, в свою очередь, – вал электрического генератора. Затем отработавший пар конденсируется; вода из конденсатора через систему подогревателей возвращается в котел.
Тепловые электростанции работают на органическом топливе, и их строят обычно вблизи мест добычи топлива. Тепловые электростанции используют в качестве топлива сравнительно дешевые уголь и мазут. Но эти виды топлива – невосполнимые природные ресурсы. Основные энергетические ресурсы в мире сегодня – уголь (40%), нефть (27%), газ (21%). Этих запасов, по некоторым оценкам, хватит, соответственно, на 270, 50 и 70 лет, и то при условии, что человечество будет расходовать их с той же скоростью, с какой расходует сегодня.
Из-за недостатка добываемого угля снижается его качество; увеличились затраты на его транспортировку, так как многие месторождения энергетических ресурсов уже исчерпаны. Усилился экологический контроль над производством и использованием топлива. Так как не хватает качественного топлива, ТЭС работают на низкосортном. Сжигание углей низкого качества приводит к резкому снижению КПД ТЭС и, как следствие, к перерасходу топлива, а также к загрязнению атмосферы.
В процессе сгорания топлива образуются вредные вещества (см. приложение), которые выводятся в атмосферу с дымом и попадают в почву с золой. Помимо того, что эти выбросы неблагоприятно влияют на окружающую среду, продукты сгорания вызывают парниковый эффект, который грозит нам засухами.
В таблице 1 приведены данные по выбросам с дымовыми газами вредных веществ ТЭС мощностью 2400 МВт при высоте трубы 180 метров. Как видно из данных, концентрация выбросов существенно зависит от расстояния между точкой замера и электростанцией. Концентрации выбросов ниже предельно допустимых значений достигаются на расстоянии более 15 км.
Таблица 1
Суточные концентрации выбросов в атмосферу ТЭС, мг/м3
Расстояние от трубы | Сернистый газ | Сероводород | Окислы азота | Окись углерода | Зола |
1 км | 6,02 | 0,002 | 1,95 | 7,2 | 1,2 |
3 км | 1,47 | 0,008 | 1,30 | 16,0 | 3,4 |
5 км | 1,22 | 0,008 | 0,05 | 13,3 | 1,2 |
7 км | 1,12 | 0,03 | 1,3 | 13,0 | 2,4 |
15 км | 0,22 | 0,002 | 0,03 | 4,0 | 0,27 |
Предельно допустимая концентрация | 0,5 | 0,008 | 0,085 | 3,0 | 0,5 |
В настоящее время имеются четыре направления борьбы с загрязнителями приземной атмосферы:
Применяемые способы уменьшения образования вредных примесей при сжигании топлива очень сложны, снижают КПД установок, недостаточно эффективны и не позволяют одновременно сократить выход всех или основных наиболее токсичных компонентов. В некоторых случаях уменьшение образования одной примеси сопровождается увеличением другой.
Существующие способы улавливания вредных примесей в дымовых газах предназначены для борьбы, главным образом, с каким-либо одним компонентом, сложны, энергоемки и требуют больших капитальных и эксплуатационных затрат. Внедрение нескольких способов с целью улавливания нескольких основных вредных примесей вынуждает строительство целого комплекса сооружений, по площадям, объемам и затратам соизмеримого с самим предприятием. Ряд способов улавливания вредных примесей основан на применении высокотоксичного аммиака, что опасно из-за возможности его утечки.
В России, вследствие вышеуказанных причин, традиционные способы улавливания вредных примесей не нашли широкого применения.
Перевод с твердого топлива на газовое ведет к значительному удорожанию вырабатываемой энергии, не говоря уже о дефиците и того, и другого. Кроме того, это не решит проблемы загрязнения атмосферы. Перевод установок на жидкое топливо существенно уменьшает золообразование, но практически не влияет на выбросы SO2, так как мазуты, применяемые в качестве топлива, содержат два и более процентов серы. При сжигании газа в дымовых выбросах также содержится оксид серы, а содержание оксидов азота не меньше, чем при сжигании угля.
Следует заметить, что наибольшее количество оксидов азота образуется при сжигании жидкого топлива.
Таблица 2
Масса годового выброса загрязняющих веществ (тыс. т/год)
Область | Выбросы | |||
---|---|---|---|---|
SO2 | CO | NO2 | Зола | |
Владимирская | 131,5 | 118,5 | 35,7 | 730,5 |
Вологодская | 142,3 | 128,2 | 38,7 | 790,6 |
Ивановская | 107,7 | 97,1 | 29,2 | 598,3 |
Костромская | 64,7 | 58,3 | 17,6 | 359,2 |
Нижегородская | 400,9 | 361,3 | 108,9 | 2227,3 |
Новгородская | 79,6 | 71,9 | 21,7 | 443,1 |
Тверская | 131,5 | 118,5 | 37,7 | 730,3 |
Ярославская | 120,7 | 108,8 | 32,8 | 670,6 |
Атомные электрические станции (АЭС)
Такие электростанции действуют по такому же принципу, что и ТЭС, но используют для парообразования энергию, получающуюся при радиоактивном распаде. В качестве топлива используется обогащенная руда урана.
Ядерный реактор работает на основе цепной ядерной реакции, когда деление одного ядра вызывает деление других ядер; таким образом, реакция сама себя поддерживает.
Схема развития цепной реакции деления ядер урана представлена на рисунке 2.
Рис. 2. Схема развития цепной реакции
Практическое осуществление цепных реакций – не такая простая задача, как это выглядит на схеме. Нейтроны, освобождающиеся при делении ядер урана, способны вызвать деление лишь ядер изотопа урана с массовым числом 235, для разрушения же ядер изотопа урана с массовым числом 238 их энергия оказывается недостаточной. В природном уране на долю урана-238 приходится 99,3%, а на долю урана-235 всего лишь 0,7%. Поэтому первый возможный путь осуществления цепной реакции связан с разделением изотопов урана и получением в чистом виде в достаточно больших количествах изотопа урана-235. Необходимое условие для осуществления цепной реакции – наличие достаточно большого количества урана, так как в образце малых размеров большинство нейтронов пролетает сквозь образец, не попав ни в одно ядро. Минимальная масса урана, в котором может возникнуть цепная реакция, называется критической массой. Критическая масса для урана-235 – несколько десятков килограммов.
Первыми ядерными реакторами были реакторы на медленных нейтронах. Большинство нейтронов, освобождающихся при делении ядер урана, обладают очень высокой скоростью, около 107 м/c, поэтому их называют быстрыми нейтронами. При таких скоростях нейтроны взаимодействуют с ядрами урана-235 и урана-238 примерно с одинаковой эффективностью. А так как ядер урана-238 в природном уране в 140 раз больше, чем ядер урана-235, большая часть этих нейтронов поглощается ядрами урана-238, и цепная реакция не развивается. Нейтроны, движущиеся со скоростями, близкими к скорости теплового движения (около 2*103 м/с), называются медленными или тепловыми. Медленные нейтроны хорошо взаимодействуют с ядрами урана-235 и поглощаются ими в 500 раз эффективнее, чем быстрые. Поэтому при облучении природного урана медленными нейтронами большая часть их поглощается не в ядрах урана-238, а в ядрах урана-235 и вызывает их деление. Значит, для развития цепной реакции в природном уране скорости нейтронов должны быть уменьшены до тепловых.
Замедление нейтронов происходит в результате столкновения с атомными ядрами среды, в которой они движутся. Для замедления в реакторе используется специальное вещество, называемое замедлителем. Обычно это вода или графит.
Пространство, в котором протекает цепная реакция, называется активной зоной. Для уменьшения утечки нейтронов активную зону реактора окружают отражателем нейтронов, отбрасывающим значительную часть вылетающих нейтронов внутрь активной зоны. В качестве отражателя обычно используют то же вещество, которое служит замедлителем.
Энергия, которая выделяется при работе реактора, выводится при помощи теплоносителя. В качестве носителя широко применяется вода, иногда применяются углекислый газ и даже жидкий натрий.
Управление реактором производится с помощью специальных управляющих стержней, вводимых в активную зону реактора. Управляющие стержни изготавливаются из соединений бора или кадмия, поглощающих тепловые нейтроны с очень большой эффективностью. Поглощая значительную часть нейтронов, они делают невозможным развитие цепной реакции. Для запуска реактора стержни выводятся из активной зоны до тех пор, пока выделение энергии не достигнет заданного уровня. При увеличении мощности свыше установленного уровня включаются автоматы, погружающие управляющие стержни в глубь активной зоны.
Рис.3. Реактор на медленных нейтронах
Цифрами на рисунке обозначены:
В настоящее время существуют также реакторы на быстрых нейтронах.
Первая в мире АЭС мощностью 5 МВт была пущена 27 июня 1954 года в СССР в городе Обнинске. После этого атомные электростанции строились повсеместно. В настоящее время на территории России смонтировано и эксплуатируется 29 ядерных реакторных блоков на 9 АЭС, построенных в разное время с различными типами реакторов.
Таблица 3
Количество энергоблоков в разных странах (на 1994 год)
Страны | Число энергоблоков | Общая электрическая мощность, ГВт |
---|---|---|
США | 108 | 95,3 |
Франция | 55 | 52,6 |
СНГ | 15 (АЭС) | 35,0 |
Япония | 38 | 28,3 |
ФРГ | 23 | 21,5 |
Великобритания | 40 | 11,9 |
Канада | 18 | 12,2 |
Швеция, Испания, ЮАР, Тайвань, Швейцария, Южная Корея, Чехословакия, Польша, Болгария, Венгрия, Румыния, Италия, Аргентина, Пакистан и другие страны | 56 | 52,5 |
Итого: | 353 | 309,3 |
АЭС, работая даже на необогащенном уране, в год использует столько же топлива, сколько на ТЭС с той же мощностью и КПД расходуется обычного топлива в течение одного часа. Поэтому с точки зрения экономии, АЭС выгодней, чем ТЭС, — это можно увидеть в таблице.
Таблица 4
Сравнительная характеристика потребления топлива и загрязнения окружающей среды ТЭС и АЭС
Наименование | ТЭС | АЭС |
---|---|---|
Выработано электроэнергии | 28 млрд. кВт. час | 28 млрд. кВт. час |
Израсходовано топлива: | ||
угля или | 12 млн. т (190 тыс. вагонов) | - |
мазута | 6 млн. т (99 тыс. цистерн) | 286 т |
двуокиси урана | - | ? |
Израсходовано атмосферного кислорода | 26 млн. т | - |
Выброшено в окружающую среду: | ||
оксидов углерода | 29 млн. т | - |
оксидов азота | 310 млн. т | - |
оксидов серы | 620 тыс. т | - |
золы | 6,4 млн. т | - |
долгоживущих радиоактивныхнуклидов | 40 Ки | 2 Ки |
Мощность дозы в районе размещения | 45-80 мкР/ч | 10-14 мкР/ч |
Кроме выработки электроэнергии в ядерных реакторах могут вырабатываться полезные для применения в медицине и промышленности радионуклиды.
Как известно, за период с 1971 по 1989 год в 14 странах мира имела место 151 авария на АЭС. Однако за время существования ядерных энергетических реакторов произошли только три крупные аварии, сопровождавшиеся большими выбросами радиоактивных веществ (в Великобритании в 1957 году, в США в 1979 году и в СССР в 1986 году). Первые две аварии не оказали серьезного влияния на экономическую жизнь населения соответствующих районов. Авария в СССР на Чернобыльской АЭС была самой крупной в истории ядерной энергетики и сопровождалась значительными выбросами радиоактивных веществ и эвакуацией населения из зоны радиусом 30 км вокруг реактора.
Также возможны аварии на предприятиях, перерабатывающих радиоактивные отходы, сопровождающиеся выбросом радионуклидов в окружающую среду. Например, не так давно произошла авария на Уральском предприятии «Маяк», занимавшемся переработкой отработанного ядерного топлива, в результате которой были подвергнуты радиоактивному заражению прилегающие территории, река Теча и, как следствие, была проведена эвакуация жителей из мест проживания ряда населенных пунктов.
АЭС не загрязняют окружающую среду вредными продуктами сгорания органического топлива, но опасность представляют собой радиоактивное топливо и радиоактивные отходы. Радиационная опасность в силу своих поражающих факторов и длительности воздействия по международному классификатору техногенных опасностей занимает приоритетное место среди других видов опасностей для человека и окружающей среды и является определяющей в проблемах экологической безопасности.
Конечно, принимаются все меры по обеспечению безопасности. Например, на Ленинградской АЭС существует автоматизированная система радиационного контроля ЛАЭС (АСКРО). С ее помощью осуществляется широкомасштабный контроль над радиационной обстановкой в районе расположения ЛАЭС в зоне наблюдения радиусом 30 км.
Проблема хранения и переработки радиоактивных отходов остро стоит перед общественностью. Смесь урана-235 и урана-238 в реакторах электростанций выгорает далеко не полностью: всего на несколько процентов в каждом цикле. Отработанное ядерное топливо перерабатывают, извлекают из него несгоревший уран и образовавшийся в процессе реакции плутоний, которые снова используют для производства энергии. После переработки остаются высокоактивные ядерные отходы, которых во всем мире накопилось уже более пятнадцати тысяч тонн, и ежегодно их масса увеличивается на тысячу тонн. Атомные электростанции стран СНГ создают около ста тонн высокоактивных отходов в год.
В масштабах нашей страны и всего мира это немного. Но вся сложность в том, что эти отходы остаются чрезвычайно опасными в течение десятков и сотен миллионов лет. И если произойдет их распыление, это может нанести непоправимый вред всему живому на Земле.
Существует три выхода из сложившейся ситуации. Во-первых, высокоактивные отходы можно превратить в низкоактивные, проведя с ними целый ряд физических преобразований. Но метод этот сложен, требует использования ядерных реакторов или ускорителей протонов, связан с большими затратами энергии и ненадежен. Вдобавок он не дает гарантий, что особо опасные радиоактивные отходы будут «пережигаться» полностью и что при этом не возникнут новые, не менее опасные изотопы.
Второй способ ликвидации радиоактивных отходов предполагает их захоронение в недрах Земли. Сегодня разработаны способы контейнерного хранения отходов в шахтных выработках, на сравнительно небольшой глубине. Это требует постоянного контроля за состоянием контейнеров и не гарантирует надежной изоляции отходов в течение даже тысяч лет, не говоря уже о больших сроках – сотнях миллионов лет, за которые радиоактивность отходов упадет до безопасного уровня.
Недавно у нас в стране был предложен способ захоронения отходов, при котором они самостоятельно погружаются в глубь Земли, проплавляя себе дорогу в горных породах. Но этот метод существует пока на бумаге и требует всестороннего изучения и проверки.
И, наконец, имеется третий способ, позволяющий решить проблему радиоактивных отходов радикально: удалить их с Земли вообще, вынести их в космическое пространство навечно, без возможности возврата на Землю. Впервые идею космической изоляции отходов предложил академик П. Л. Капица в 1959 году.
Альтернативные источники электроэнергии
Это ветряные, приливные, геотермальные и солнечные электростанции. Они экологически безвредны, но их недостаток в том, что электроэнергии они производят сравнительно мало
Нет сомнений, что все варианты альтернативной энергетики имеют свои достоинства. Но лишь всестороннее изучение каждого нового проекта позволит избежать при попытке его реализации глубинных изменений нашей биосферы.
Термоядерные электростанции
Термоядерная электростанция работает на основе термоядерного синтеза – реакции синтеза тяжелых изотопов водорода с образованием гелия и выделением энергии. Реакция термоядерного синтеза не дает газообразных и жидких радиоактивных отходов, не нарабатывает плутоний, который используется для производства ядерного оружия. Если еще учесть, что горючим для термоядерных станций будет тяжелый изотоп водорода дейтерий, который получают из простой воды – в полулитре воды заключена энергия синтеза, эквивалентная той, что получится при сжигании бочки бензина,– то преимущества электростанций, основанных на термоядерной реакции, становятся очевидными. С помощью термоядерных электростанций человечество сможет обеспечить себя электроэнергией практически на неограниченное время.
Чтобы пошла реакция термоядерного синтеза ядер изотопов водорода, их нужно нагреть до высокой температуры. И самое главное – удержать некоторое время в нагретом состоянии. Легче всего вступает в реакцию смесь дейтерия и трития – всего лишь при ста миллионах градусов. Рождающиеся в реакции атомы гелия и нейтроны несут энергию в тысячу раз большую, чем та, которая пошла на их нагрев, то есть полезный выход более чем достаточен.
При таких температурах топливо не должно соприкасаться со стенкой – та просто испарится, поэтому для изоляции термоядерного горючего используется идея термоизоляции, выдвинутая в 1950 году Андреем Сахаровым вместе с его учителем Игорем Таммом, а в США – независимо – Лайманом Спитцером.
Суть этой идеи такова: топливо при термоядерных температурах превращается в плазму – совокупность заряженных частиц (электронов и ионов), ведущих себя как проводящая жидкость. Такая жидкость обладает способностью держаться за силовые линии магнитного поля – вдоль них она может течь, а поперек нет. То есть если, к примеру, замкнуть силовые линии в бублик и окружить металлической оболочкой – стенкой реактора,– плазма окажется оторванной от стенок. Такой тип плазменных магнитных ловушек получил название тороидальных.
К сожалению, чисто тороидальное магнитное поле имеет существенный недостаток – заряженные частицы в нем «просачиваются» поперек поля вниз или вверх в зависимости от знака заряда. Избежать этого можно, завернув магнитное поле в винт.
Предложение Сахарова и Тамма состояло в том, чтобы создавать магнитный винт с помощью электрического тока, текущего по плазме вдоль основного магнитного поля. Такого типа ловушки в дальнейшем получили название токамаков. Спитцер поступил более прямолинейно. Он предложил свернуть бублик в восьмерку и тем самым дал начало причудливо развившемуся затем классу замкнутых ловушек, стеллараторов (stellar – звездный). На первых порах они были положены в основу американской программы.
Стеллараторы имеют важное, если иметь в виду будущую коммерческую электростанцию, преимущество перед токамаками: отсутствие кольцевого тока позволяет сделать процесс горения в них стационарным. Но магнитная система стеллараторов оказалась такой деликатной, что при малейшей неточности изготовления плазма в ней просто не держалась.
30 октября 1997 года произошло историческое событие: в условиях реального дейтерий-тритиевого синтеза на объединенном европейском токамаке-реакторе JET был достигнут режим перевала, то есть мощность, идущая на нагрев плазмы, сравнялась с вырабатываемой термоядерной мощностью. Это достижение имело огромное моральное значение.
На установку, которая будет последним шагом перед станцией, придется истратить миллиарды долларов, и родилась мысль строить ее сообща. Идея такой кооперации была выдвинута нашей страной (Евгений Велихов, 1990) и поддержана США, Японией и Объединенной Европой.
Работы решено было вести таким образом, чтобы максимально соблюсти и общие интересы, и интересы каждой из стран. Согласно принятой схеме, средства, которые участник должен был вложить в проект, он тратил внутри страны, способствуя таким образом развитию собственных высоких технологий. Результаты работ должны были представляться на общее обозрение, подвергаться общей критике и, в итоге, переходить в общее пользование.
Проект получил название ИТЭР (Интернациональный термоядерный энергетический реактор). Сегодня он завершен, и его строительство может начаться через два года. В основе его лежит принцип токамака – системы, впервые предложенной и реализованной в нашей стране.
Некоторые представления о масштабах ИТЭРа дает рисунок.
Рис.4. Интернациональный термоядерный реактор (ИТЭР)
Сечение плазменного шнура в нем имеет диаметр около пяти метров, а текущий по плазме ток достигает 20 млн. ампер. Камера окружена надежной радиационной защитой толщиной около метра. Ближе к плазме расположен так называемый бланкет – оболочка, содержащая литий. Термоядерные нейтроны, летящие из области горения, застревают в нем и, во-первых, отдают ему свою энергию, а во-вторых, нарабатывают тритий – одну из составляющих топлива. Циклопические катушки тороидального магнитного поля должны быть сверхпроводящими, что потребует постоянного охлаждения их жидким гелием.
Важнейшая особенность проекта ИТЭР – он технически реалистичен, то есть основан на уже существующих технологиях – все чертежи могут быть прямо переданы в производство, а многие ключевые элементы конструкции уже испытаны в натуральном масштабе.
Хочется верить, что эра экологически опасных ТЭС и АЭС скоро закончится, и наступит время новых электростанций – термоядерных. Но несмотря на то, что проект ИТЭР уже почти готов; несмотря на то, что уже на первых действующих экспериментальных термоядерных реакторах получена мощность, превышающая 10 МВт – уровень первых атомных электростанций, первая термоядерная электростанция заработает не ранее, чем лет через двадцать, потому что ее стоимость очень велика. Например, для постройки ИТЭРа требуется, по самым скромным подсчетам, от 8 до 10 млрд. долларов и 10 лет работы. Эти цифры вызывают глубокое смущение у участников проекта, США даже вышли из него.
Но близится энергетический кризис, специалисты отводят нынешнему энергетическому благоденствию срок не более 20 лет. Стороны-учредители ИТЭРа это понимают и пришли к соглашению продолжить работы над проектом еще в течение двух лет, с тем, чтобы попытаться снизить его стоимость хотя бы в два раза.
Проблема энергосбережения
Кроме всего прочего, важной, с точки зрения экологии, является проблема энергосбережения. За счет внедрения энергосберегающих технологий, в развитых странах удалось значительно уменьшить количество потребляемой электроэнергии.
Помимо этого, в развитых странах внедряется энергосберегающий проект. Он заключается в том, чтобы разъяснить населению, как пользоваться энергией, чтобы не тратить ее впустую. У нас в стране тоже есть похожий проект. Он называется «СПИРЭ» — проект по использованию ресурсов и энергии. Его цель в том, чтобы учащиеся смогли лучше узнать об энергии и правильно ее использовать.
Приложение.
Свойства загрязняющих веществ, образующихся при сгорании топлива на ТЭС
Оксиды азота
Важнейшими являются NO и NO2, поскольку остальные не являются биологически значимыми.
Оксиды азота занимают второе место после диоксида серы по вкладу в увеличение кислотности осадков. В дополнение к косвенному воздействию (кислотный дождь) длительное воздействие диоксида азота в концентрации 470-1880 мкг/м3 может подавлять рост некоторых растений (например, томатов). Значимость атмосферных эффектов оксидов азота связана с ухудшением видимости. Диоксид азота играет важную роль в образовании фотохимического смога
Оксиды азота могут отрицательно влиять на здоровье сами по себе и в комбинации с другими загрязняющими веществами. Пиковые концентрации действуют сильней, чем интегрированная доза. Кратковременное воздействие 3000-9400 мкг/м3 диоксида азота вызывает изменения в легких. Помимо повышенной восприимчивости к респираторным инфекциям, воздействие диоксида азота может привести к бронхостенозу (сужение просвета бронхов) у чувствительных людей. Исследования показали, что для болеющих астмой повышается риск отрицательных легочных эффектов при содержании диоксида азота, значительно меньшем, чем тот, на который не наблюдается реакции у здоровых людей.
Оксид серы (IV)
Высокие концентрации диоксида серы вызывают серьезное повреждение растительности. Острое повреждение, вызванное диоксидом серы, отражается в появлении белесых пятен на широколистных растениях или обесцвеченных некротических полос на листьях с продольным жилкованием. Хронический эффект проявляется как обесцвечивание хлорофилла, приводящее к пожелтению листьев, появлению красной или бурой окраски, которая в нормальных условиях маскируется зеленой. Независимо от формы проявления, результатом является снижение продуктивности и замедление роста. Лишайники особенно чувствительны к SO2 и используются как биоиндикаторы при определении его избыточных количеств в воздухе. Однако диоксид серы не всегда вызывает повреждение: в сульфатдефицитных местностях дополнительные небольшие уровни SO2 могут благотворно влиять на растения, однако происходящее параллельно некоторое подкисление почвы может потребовать дополнительного известкования.
Таблица 5
Ожидаемое влияние загрязнения воздуха диоксидом серы на здоровье людей (ВОЗ)
Эффект | Среднесуточная концентрация диоксида серы, мкг/м3 |
---|---|
Повышенная смертность среди пожилых людей или хронических больных | 500 |
Ухудшение состояния пациентов с респираторными заболеваниями | 250 |
Повышение частоты респираторных симптомов у основной популяции и повышенная частота респираторных заболеваний у детей | 100 |
Оксид углерода (II)
Снижает способность крови переносить кислород к тканям. СО связывается с гемоглобином, образуя карбоксигемоглобин. Существуют данные, что содержание карбоксигемоглобина 1-2% влияет на поведение и может усугублять симптомы сердечно-сосудистых заболеваний (чтобы снабжение тканей кислородом оставалось на прежнем уровне, необходимо усиленное кровоснабжение). Содержание 2-5% приводит к нарушению психомоторных функций, а более 5% – нарушению сердечной деятельности и дыхания. Содержание карбоксигемоглобина более 10% приводит к головной боли, утомляемости, сонливости, снижению работоспособности, коме, остановке дыхания и смерти.
Полиароматические углеводороды (полиядерные ароматические углеводороды, ПАУ)
Полиядерные ароматические углеводороды — большая группа органических соединений, содержащих два бензольных кольца или более. Они относительно мало растворяются в воде, но хорошо – в жирах. Существует несколько сотен ПАУ; наиболее известен бенз[а]пирен.
Бенз[а]пирен является местным канцерогеном. Исследования в основном отмечают развитие рака легких в результате поступления ПАУ с воздухом; меньше сообщений о канцерогенности ПАУ, поступивших с пищей, хотя абсолютное количество может быть намного большим, чем в случае поступления с воздухом.
Используемая литература
Перейти к оглавлению | ||||||