Загрязнение природной среды. Введение в экологическую химию - Фелленберг Г.
ISBN 5-03-002857-9
Скачать (прямая ссылка):
В больших городах, в области большого давления и температурной инверсий содержание QQ может достигать 100 млн _1 и выше» Внутри помещений» где Cp появляется ж ре^зудьтате неполного сгорания топлива в печах и курения, его концентрация ,может доходить до 50 млн ~ S что сопоставимо с нормой МЭК (максимально эмиссионной концентрации)» составляющей 50 см3/м3, или- 50 млн"1. ¦ •'¦,.4IV ¦ |.,.;
50
2. Изменения в атмосфере
2.2.3.2. Токсичность
Монооксид углерода представляет опасность для человека прежде всего потому, что он может связываться с гемоглобином крови, а также тем, что он участвует в образовании смога (разд. 2.2.6.3). Кроме того, СО может образовывать высокотоксичные соединения — карбонилы, но пока не установлено, в какой степени реализуются в природе необходимые для этого условия.
При взаимодействии с гемоглобином (Hb) крови монооксид углерода, как и кислород, занимает координационное положение 6 в теме*. Сродство гемоглобина к СО в 200-^300 раз выше, чем сг^дстао. ?;0?;$($!шо& разброс значений данных объясняется, очевидно, существрванием различных форм гемоглобина). Реакция гемоглобина (Hb) с O2, как и реакция с СО, подчиняется закону действующих Масс, поэтому, учитывая, что его сродство к СО в 300 раз больше, чем к O2, можно написать:
[Hb]-[CO] _ 300-Рсо ¦
[Hb]-[O2] P02 V-')
Подставляя в уравнение одинаковые количества [Hb] • [O2] и [Hb] • [СО], получаем:
Po,
Po2 = 300 • Рсо или Рсо = ~у (2.8)
Поскольку объемная концентрация O2 в воздухе составляет около 20%, находим концентрацию СО:
Рсо = ^ = 0,066% (2.9)
необходимую для того, чтобы связать столько же гемоглобина, сколько связывает и атмосферный кислород. Иначе говоря, концентрация 0,066% (об.) в атмосфере достаточна для того, чтобы связать половину гемоглобина. В этом случае уже могут наблюдаться серьезные нарушения здоровья (табл< 2.3).
Скорость связывания с угарным газом СО зависит и от концентрации СО, интенсивности обмена веществ в организме человека, в том числе от частоты дыхания. В то время как насыще-
* Гем — это комплексное соединение железа, в котором ион железа(И) соединен с протопорфириновой группой. Гем входит в состав гемоглобина, его функция заключается' в • переносе'' кислорода." — Прим. ред.
2.2. Газы
51
Таблица 2.3. Признаки отравления при различном содержании комплекса Hb • СО в крови
Концентрация СО в воздухе Содержание Клинические симптомы
Hb • CO в крови
60 млн "1 = 0,006% (об.) 10% Ослабление зрения, легкая головная боль
130 млн " 1 = 0,013% (об.) 20% Боли в голове и теле, утомляемость, временная потеря сознания
200 млн" 1 = 0,02% (об.) 30% Потеря сознания, паралич, нарушение дыхания и жизнедеятельности
660 млн " 1 = 0,066% (об.) 50% Полная потеря сознания, паралич, прекращение дыхания
750 млн" 1 = 0,075% (об.) 60% В течение часа наступает летальный исход
ние гемоглобина монооксидом углерода при объеме поступающего в легкие воздуха 10 л/мин с содержанием 0,1% (об.) СО достигается через 6 ч, при тяжелой работе и интенсивности дыхания 30 л/мин оно достигается уже менее чем через 2 ч (рис. 2.8).
Hb-CO
60
40
20
W „I, ,1.............1...................!........._!. !'¦ I__! ¦
I Z .... 3 4 . Ь G ..7.- н .. .. Рис. 2.8. Насыщение гемоглобина при различной физической нагрузке.
0.1 СО
а: тяж1'/ш parfora 311 л/мин J: легкая работа ;.!0 л/мин' о; никои • ]0лумцм
52
2. Изменения в атмосфере
На горожанина-курильщика, особенно в закрытых помещениях, приходится двойная нагрузка: с одной стороны, действие СО, образующегося в результате выброса промышленными предприятиями и транспортом, с другой — СО, содержащегося в табачном дыме. В то время как у курильщиков — промышленных рабочих в крови обнаружено в среднем 5% Hb- СО, у некурящих рабочих содержание Hb • СО не превышало 1,54?. Для уменьшения большой загазованности городов в 1960—-70-х гг. начали оборудовать в них зеленые пешеходные зоны.
2.2.3.3. Связывание СО в природе и обеззараживание воздуха
Непрерывное выделение СО наряду с его относительно длительным нахождением в атмосфере должно было бы привести к большему увеличению концентрации СО в воздухе, чем это наблюдается фактически. Такому накоплению СО препятствуют высшие растения, водоросли и особенно микроорганизмы почвы. Высшие растения в определенной степени могут связывать СО с помощью аминокислоты серина, возможно также окисление СО в СОг. В почве некоторые микроорганизмы также либо частично переводят СО в органические соединения, либо окисляют его в СОг. Поэтому почва играет особую роль в удалении СО из атмосферы.
2.2.4. Диоксид углерода
В отличие от монооксида углерода диоксид углерода образуется при полном окислении углеродсодержащего топлива. Атмосферный СОг находится в состоянии постоянного обмена с почвой, водами и живыми организмами, в результате чего создается постоянный кругооборот его в природе.
2.2.4.1. Химическое и биохимическое равновесие CO2 в атмосфере
В этом кругообороте источниками СОг служат вулканичесжие извержения, выветривание содержащих углерод горных пород, микробиологический распад органических соединений над почвой ив почве, дыхание животных и растений, лесные пожары и сжигание природного топлива. Выбросу СОг противостоят процессы его фиксации из атмосферы: фотосинтез растений, растворение в морской воде, накопление соединений, богатых углеродо***» и
