< Попер   ЗМІСТ   Наст >

Метали в повітрі

Важкі метали виступають у повітрі у формі газу або в твердому стані. У газоподібному вигляді, тобто у вигляді пари, у повітрі виступають метали із високою щільністю пари, наприклад, ртуть. При кімнатній температурі щільність випарувань ртуті складає 2,6 ppm, що пояснює існування випарувань ртуті в повітрі та їхню роль у вищезгаданому біогеохімічному циклі (рис. 2.2 у розділі 2.2). Більш поширеною формою існування металів у повітрі є аерозолі і пили. З-поміж них так званий суспендований пил – фракція з діаметром часток менш ніж 2 рм, у регіонах із розвиненою промисловістю і транспортом у ньому знаходяться значні кількості іонів важких металів. У загальній емісії пилів паливно-енергетична промисловість дає близько 60 % пилу, у той час як металургія заліза і сталі – близько 10 %. Пил містить також такі метали, як свинець, кадмій, нікель, мідь, цинк, хром. Токсичність металів, що містяться у суспендованому пилу, окреслюється за допомогою так званого коефіцієнта токсичності, що визначається як співвідношення гранично допустимої концентрації оксиду вуглецю або оксиду сірки (IV) у повітрі та гранично допустимої концентрації цього металу в повітрі. Коефіцієнт токсичності для свинцю відносно СО складає 400, що означає, що свинець в понад ніж 400 разів є більш токсичним ніж оксид вуглецю, у той час як для нікелю щодо S02 коефіцієнт токсичності дорівнює 203. Величини коефіцієнтів токсичності подано в табл. 2.1.

Разом з повітрям, яким ми дихаємо, суспендований у ньому пил потрапляє до організму людини. Кількість металів, що потрапляє таким шляхом до організму, є значною, у чому переконує зіставлення цієї кількості із сумарним вмістом цього металу в організмі людини (табл. 2.11).

Таблиця 2.11

Коефіцієнти токсичності елементів, що перебувають у вугіллі, до SO2

Назва елементу

Символ

Коефіцієнт токсичності (КТ)

Властивості

Синергізм (+) або антагонізм (-) з іншими елементами

мутагенні

канцерогенні

Миш'як

As

160,0

+

+

Берил

Be

6 253,0

+

Fe (+)

Хром

О+6

160,0

+

Хром

Cr+3

25,2

+

+

Цинк

Zn

16,9

+

+

Фтор

F

40,0

і

Кадмій

Cd

640,0

+

+

Zn, Со, Se (-)

Кобальт

Со

168,8

+

Літій

Li

40,6

+

Мідь

Cu

106,7

Нікель

Ni

203,0

+

+

Свинець

Pb

320,0

+

+

Ртуть

Hg

1 600,0

+

Селен

Se

1 042,2

+

Талій

Tl

?

+

К (?), Se (-)

Титан

Ті

16,9

+

Залізо

Fe

2,0

+

Діоксид сірки (VI)

SO2

1,0

Таблиця 2.12

Вміст окремих важких металів в організмі людини в залежності від їхнього добового потрапляння із суспендованого пилу за Дж. Намешніком [21]

Метал

Добове потрапляння до організму людини [мг/доба]

Вміст в організмі людини [мг]

Сu

0,07-5,0

100,0

Cd

0,01-0,06

9,0-40,0

Pb

0,1-0,5

120,0

Cr

0,03-0,1

6,0

Mo

0,1-0,5

9,0

Mn

2,0-9,0

12,0

Со

0,005-0,04

1.2

Ni

0,2-0,6

10,0

Шкідливий вплив металів на організм людини відображено в табл. 2.13, а в табл. 2.14 подано їхню допустиму концентрацію в повітрі.

Таблиця 2.13

Шкідливий вплив слідових елементів на здоров'я людини за Дж. Намешніком [21]

Метал

Токсичний вплив

Система циркуляції

Система кровоносна

Нервова система

Дихальна система

Система травлення

Нирки

Відставання опірності організму

Pb

X

X

X

X

X

X

Zn

X

X

X

X

Ni

X

X

X

Cr

X

X

X

X

As

X

X

X

X

X

Mn

X

X

X

X

X

X

Cd

X

X

X

X

X

X

Hg

X

X

X

X

Метали, що перебувають у суспендованому пилу, впливають на швидкість перебігу фотохімічних процесів, що їх зазнають газоподібні забруднення повітря. Відносно найкраще вивчено механізм каталітичного окислення SO2 на етапі утворення кислотних дощів. Окислення SO2 може відбуватися за двома схемами:

  • а) окислення у твердих частках (суспендований пил);
  • б) окислення у рідкій фазі (краплі дощу).

Таблиця 2.14

Допустимі концентрації металів у повітрі за даними ВОЗ [13]

Метал

Допустима концентрація [μг/м3]

Територія

Територія, що спеціально охороняється

30 хв

24 год

середньорічна

30 хв

24 год

середньорічна

Миш'як*

0,05

0,01

0,05

0,01

Хром (VI)

2,0

0,4

0,5

0.08

Кадмій**

0,22

0,01

0,2

0,001

Марганець*

4,0

1,0

2,0

0,5

Мідь*

20,0

5,0

0,6

6,0

2,0

0,3

Нікель

100,0

25,0

100,0

25,0

Свинець***

1,0

0,2

0,5

0,1

Ртуть****

0,3

0,04

0,1

0,02

Ванадій*

1,0

0,25

0,1

0,005

Примітка

VI – на ступені окислення +6 у суспендованому пилу;

* – у суспендованому пилу;

** – сума кадмію та його сполук у суспендованому пилу;

*** – сума свинцю та його сполук у суспендованому пилу й в аерозолях;

**** – на газовій фазі і в суспендованому пилу.

Примітка 16. Оксиди заліза, свинцю, кальцію, алюмінію, осаджені на поверхні частки пилу, прискорюють процес окислення. Діють вони як активні центри у гетерогенному каталізі. Інтенсивність їхньої каталітичної дії змінюється за такою послідовністю:

Примітка 17. Окислення у рідкій фазі відбувається за допомогою кисню, а іони важких металів (Fe3+, Mn2+, Cu2+, VO22+) виконують роль специфічних каталізаторів цього процесу. У присутності іонів Fe3+, Мп2+ окислення киснем протікає із швидкістю, яку можна порівняти із швидкістю окислення озоном.

Вплив забруднення іонами металів на фотохімію забруднень повітря є значним на територіях із розвиненою промисловістю й урбанізацією. Разом із дощем або снігом частки суспендованого пилу потрапляють на поверхню ґрунту і вод, що призводить до їхнього вторинного забруднення (табл. 2.15).

Таблиця 2.15

Допустиме осадження речовин, що забруднюють повітря

Тип забруднення

Територія

Територія, що спеціально охороняється

Кадмій

10 мг/м2•рік

10мг/м2•рік

Свинець

100 мг/м2•рік

100 мг/м2•рік

Пил загалом

200 г/м2•рік

40 г/м2•рік

 
< Попер   ЗМІСТ   Наст >