С. Л. Давыдова, доктор химических наук
Разве должно быть иначе:
Мы платим за все, не нужно и сдачи.
И. Бродский
1 Материалы Всероссийской научной конференции «Влияние загрязнения окружающей среды на здоровье человека» / Под ред. Гичева Ю.П. — Новосибирск, 2002.
Все процессы в биосфере взаимосвязаны, и человек всего лишь незначительная часть биосферы, хотя и называет себя Homo Sapiens (человек разумный). Разум выделил человека из животного мира, дав ему огромное преимущество. Но на протяжении веков мы стремились не приспособиться к природной среде, а сделать ее удобной для своего существования. Только за последние полвека пришло осознание того, что любая деятельность человека оказывает негативное влияние на окружающую среду, а ухудшение ее состояния опасно для всех живых существ, в том числе и для него самого. Увы, в настоящее время хозяйственная деятельность человека все еще остается основным источником загрязнения биосферы. Различные газообразные, жидкие, твердые химические вещества, находящиеся в сырье и отходах, попадая в почву, воздух или воду, переходят по экологическим звеньям из одной цепи в другую и оказываются в конце концов в организме человека1.
Человек загрязняет атмосферу в течение тысячелетий. Однако последствия от употребления дров, древесного угля в раннем периоде были незначительны. Приходилось мириться с тем, что дым мешает дыханию, что сажа ложится черным покровом на стенах жилища. Само загрязнение воздуха не представляло проблемы, ибо люди обитали небольшими группами в обширной нетронутой природной среде. Так было вплоть до начала XX в. За последнюю сотню лет при развитии промышленности появились такие производственные процессы, последствия которых человек не мог предвидеть. Возникли города- миллионеры Мехико, Шанхай, Каир, Дели, Нью-Йорк с населением порядка 20 млн. чел., рост которых теперь уже нельзя остановить. Практически все города России с населением более миллиона человек (включая Санкт-Петербург и Москву) должны быть отнесены к I или II категориям («наиболее высокое» и «очень высокое») экологического неблагополучия.
Медики и экологи установили прямую связь между ростом числа людей, болеющих аллергией, бронхиальной астмой, раком и другими заболеваниями, и ухудшением экологической обстановки в данном регионе.
Вещества, загрязняющие природную среду, разнообразны. В зависимости от своей природы, концентрации, времени действия на организм человека они могут вызывать самые неблагоприятные последствия. Кратковременное воздействие небольших концентраций таких веществ может вызывать головокружение и тошноту. Попадание в организм человека больших концентраций может привести к потере сознания, острому отравлению и даже к смерти. Примерами подобного действия могут являться смог от выхлопа машин, образующийся в крупных городах в безветренную погоду, или аварийные выбросы в атмосферу от нефтедобывающих и нефтеперерабатывающих предприятий. Признаками хронического отравления являются нарушение нормального поведения и привычек, а также нейропсихические отклонения: быстрое утомление или чувство постоянной усталости, сонливость или бессонница, апатия, ослабление внимания, рассеянность, сильные колебания настроения.
Атмосферные загрязнители разделяют на первичные (поступающие непосредственно в атмосферу) и вторичные (являющиеся результатом превращения последних в атмосфере). Так, поступающий при нефтепереработке сернистый газ SO2 окисляется в атмосфере до серного ангидрида SO3, который взаимодействует с парами воды и образует серную кислоту. Подобным образом в результате химических, фотохимических, физико- химических реакций между загрязняющими веществами и компонентами атмосферы образуется большое количество веществ. Главными источниками загрязнения на планете являются сегодня тепловые электростанции, нефтехимические предприятия, котельные установки, потребляющие более 70% ежегодно добываемого твердого и жидкого топлива, — они-то и дают основные вредные вещества пирогенного происхождения.
2 Давыдова С.Л., Тагасов В.И. Нефть как топливный ресурс и загрязнитель окружающей среды. — М.:Изд-во РУДН,2004.
Предприятия нефтяной отрасли при соответствующих условиях загрязняют окружающую среду множеством опасных веществ разной токсикологической значимости. В качестве загрязнителей, помимо собственно природных углеводородов и продуктов их переработки, рассматриваются также катализаторы, ингибиторы, щелочи и кислоты. К этому списку нужно добавить и вещества, образующиеся при химическом превращении нефтей и нефтепродуктов, а также поверхностно-активные и иные вспомогательные вещества, применяемые при добыче и переработке сырой нефти2.
Токсичность нефтепродуктов и выделяющихся из них газов определяется, главным образом, сочетанием углеводородов, входящих в их состав. Тяжелые бензины являются более токсичными по сравнению с легкими, а токсичность смеси углеводородов выше токсичности ее отдельных компонентов. Значительно возрастает токсичность нефтепродуктов при переработке сернистых нефтей. Наиболее вредной для организма человека является комбинация углеводорода и сероводорода. В этом случае токсичность проявляется быстрее, чем при изолированном их действии.
Все углеводороды влияют на сердечно-сосудистую систему и на показатели крови (снижение содержания гемоглобина и эритроцитов), также возможно поражение печени, нарушение деятельности эндокринных желез. Особенности воздействия паров нефти и ее продуктов связаны с ее составом. Нефть, бедная ароматическими углеводородами, по своему действию приближается к бензиновым фракциям. Большое воздействие оказывает жидкая нефть на кожу, вызывая дерматиты и экземы.
При попадании паров автомобильного бензина через дыхательные пути или в результате всасывания в кровь из желудочно-кишечного тракта, происходит частичное растворение жиров и липидов организма. Бензин поражает центральную нервную систему, может вызвать острые и хронические отравления, иногда со смертельным исходом. Все виды бензина обладают выраженным действием на сердечно-сосудистую систему. Раздражение рецепторов вызывает возбуждение в коре головного мозга, которое вовлекает в процесс подавления органы зрения и слуха. При остром отравлении бензином состояние напоминает алкогольное опьянение. Оно наступает при концентрации паров бензина в воздухе 0.005-0.01 мг/м3. При концентрации 0.5 мг/м3 смерть наступает почти мгновенно. В результате частых повторных отравлений бензином развиваются нервные расстройства, хотя при многократных воздействиях небольших количеств может возникнуть привыкание (понижение чувствительности).
Общее действие керосина сходно с действием бензина, хотя раздражающее влияние его паров на слизистые ткани значительно сильнее. По токсическим концентрациям пары керосина близки к парам бензина, но они воздействуют и на кожу подобно мазутам, газойлям, смазкам, вызывая дерматиты и экземы.
Предельные углеводороды химически наиболее инертны, но все же являются токсикантами. С увеличением числа атомов углерода сила наркотического воздействия их растет, зато собственное воздействие ослабляется ничтожной растворимостью в воде и крови. Характерна неустойчивость реакций центральной нервной системы, возникающая под влиянием паров углеводородов. Это проявляется не только при высоких, но и при низких (пороговых) концентрациях. Токсичность усиливается в присутствии H2S и при повышении температуры.
Природный газ обычно рассматривается как безвредный, но по действию он идентичен влиянию предельных углеводородов, и главная опасность его связана с удушьем при недостатке кислорода. Это может происходить при большом содержании СИ, в воздухе, когда парциальное давление и удельное содержание кислорода резко уменьшаются. Природные газы, содержащие H2S, очень токсичны. Известно большое число смертельных отравлений такими газовыми смесями. Освобожденный от H2S природный газ при концентрациях около 20% не дает токсического эффекта.
Сероводород H2S — газ с неприятным запахом, который ощущается даже при незначительных концентрациях (10-6 моль/л), хотя прямой пропорциональности между его концентрацией и интенсивностью запаха не наблюдается. Плотность H2S по отношению к воздуху составляет 1.912, ввиду чего он скапливается в низких местах (ямах, колодцах, траншеях). Он легко растворяется в воде и переходит из свободного в растворенное состояние. В организм сероводород поступает через органы дыхания и в небольших количествах через кожу и желудок. Он реагирует при соприкосновении с влажной (слабо щелочной) поверхностью слизистых оболочек, и образующиеся сульфиды оказывают прижигающее действие.
H2S действует на центральную нервную систему, окислительные процессы и кровь. В небольших количествах сероводород угнетает центральную нервную систему, в умеренных — возбуждает, в больших — вызывает паралич дыхательного и сосудистого центров. H2S оказывает также отрицательное воздействие на механизмы окислительных процессов, снижает способность крови насыщаться кислородом. При хроническом отравлении H2S способность гемоглобина к поглощению кислорода уменьшается до 80-85%, при остром — до 15%, наблюдается и снижение окислительной способности тканей. Привыкания к сероводороду не наступает, но повышается чувстви тельность. После перенесенных легких отравлений повторные становятся возможны при меньших его концентрациях. При комбинированном воздействии в сочетании с различными углеводородами может изменяться характер его токсического влияния. Суммарный эффект комбинированного действия смеси из отдельных компонентов превосходит сумму действия этих компонентов в отдельности (так называемое синергическое действие).
Органические меркаптаны RSH — высокотоксичные соединения. Они образуются при термическом воздействии на содержащуюся в нефти серу. Меркаптаны обнаруживаются в воздухе нефтегазопромысловых и перерабатывающих заводов в меньших концентрациях, чем сероводород. Меркаптаны обладают ярко выраженным специфическим запахом, благодаря чему они могут быть обнаружены в воздухе даже при концентрации 2 · 10-9 мг/м3, поэтому их используют для одорирования природного газа.