Вихлопні гази

Вихлопний газ (газ, що виходить із вихлопних труб механічного транспортного засобу) — відпрацьоване в тепловому двигуні робоче тіло. Є продуктами окислення і неповного згоряння вуглеводневого чи інших видів палива. Вихлопні гази містять певну кількість (залежно від палива, типу двигуна та його технічного стану) токсичних і шкідливих компонентів. Викиди вихлопних газів — основна причина перевищення гранично допустимих концентрацій токсичних речовин і канцерогенів в атмосфері великих міст (особливо в Лондоні), утворення смогів, які є частою причиною отруєння в замкненому просторі.

Кількість забруднювальних речовин, що виділяються в атмосферу з вихлопними газами, визначається складом і об’ємами їх викидів.

Об’єми викидів вихлопних газів

Орієнтовно визначається залежно від витрати палива автомобілями. Споживання палива механічними транспортними засобами залежно від їх пробігу нормується і зазвичай вказується виробниками (це одна зі споживчих характеристик транспортного засобу), наприклад:

• k — карбюраторний двигун
• i — інжекторний двигун
• D — дизельний двигун
• Густинабензину при +20 °C коливається від 0,69 до 0,81 г/см³
• Густинадизельного палива при +20 °C за ГОСТ 305-82 не більше 0,86 г/см³

Для визначення сумарного обсягу газів, що виходять із глушника, можна орієнтуватися на такі значення — один літр спалюваного бензину призводить до утворення приблизно 16 кубометрів або 16000 літрів суміші різних газів.

Склад вихлопних газів двигунів внутрішнього згоряння

Вплив складників вихлопних газів на здоров’я людини

Монооксид вуглецю (чадний газ) — це токсична речовина, яка, потрапляючи у легені та у кров, «зв’язує» кров’яні тільця, що призводить до кисневого голодування тканин організму і до смерті. Але найбільшу небезпеку становлять оксиди азоту, які приблизно в 10 разів небезпечніші, ніж чадний газ. Потрапляючи на слизові оболонки та у кров, оксиди азоту утворюють азотні і азотисті кислоти та інші небезпечні для здоров’я і життя сполуки. Частка токсичності альдегідів відносно невелика і становить 4-5 % від загальної токсичності вихлопних газів. Токсичності різних вуглеводнів значно відрізняється між собою, проте особливістю є те, що ненасичені вуглеводні у присутності діоксиду азоту під впливом сонячного проміння фотохімічно окислюються, утворюючи отруйні кисневмісні сполуки — складові частини смогу.

Якість допалювання токсичного монооксиду вуглецю на сучасних каталітичних нейтралізаторах така, що вміст СО після нейтралізатора, зазвичай, знижується менше 0,1 %.

Виявлені у вихлопних газах поліциклічні ароматичні вуглеводні — сильні канцерогени. Серед них найбільш вивчений бензопірен, крім нього знайдені похідні антрацену:

• 1,2—бензантрацен;
• 1,2,6,7—дибензантрацен;
• 5,10—диметил—1,2—бензантрацен.

Крім того, зважаючи на наявність сірки та сірчаних сполук у дизельних паливах, та частково у бензинах, до складу відпрацьованих газів можуть входити оксиди сірки, а у разі застосування етилованих бензинів — свинець (тетраетилсвинець), бром, хлор, та їх сполуки. Вважається, що аерозолі галоїдних сполук свинцю можуть піддаватися каталітичним і фотохімічним перетворенням, беручи участь в утворенні смогу.

Тривалий контакт із середовищем, отруєним вихлопними газами автомобілів, викликає загальне ослаблення організму — імунодефіцит. Крім того, безпосередньо токсичні і шкідливі гази можуть стати причиною різних захворювань. Наприклад, дихальної недостатності, гаймориту, ларинготрахеїту , бронхіту, бронхопневмонії, раку легень. Крім того, вихлопні гази викликають атеросклероз судин головного мозку. Опосередковано через легеневу патологію можуть виникнути і різні порушення серцево-судинної системи.

Отруєння в замкненому просторі

Доволі частими є випадки отруєння вихлопними газами в тому числі зі смертельними наслідками автомобілістів у гаражах, закритих стоянках і всередині автомобілів (витоку в салон) за недостатньої чи відсутньої вентиляції. Для боротьби з такими випадками вводяться норми на вентиляцію споруд, пов’язаних з експлуатацією та обслуговуванням автомобілів, а також рекомендації автомобілістам.

Законодавче регулювання

• Контролюється якісний склад виробленого і реалізованого палива (в Україні це стандарти на паливо, регіональні вимоги, в Європі нормативи ЄВРО).
• Передбачений контроль відповідності конструкції двигунів і їх систем та транспортних засобів, на яких вони встановлюються, до вимог вмісту токсичних компонентів у вихлопних газах (в Україні — це Правила ЄЕК ООН з відповідними рівнями вимог (рівень Євро-2), які введені в дію як державні стандарти України, в Європі — це Директиви ЄС , які є відповідниками цих же Правил ЄЕК ООН з відповідними рівнями вимог (рівні Євро-4, Євро-5 — для відповідних категорій транспортних засобів)).
• Передбачений періодичний контроль за відповідністю технічного стану транспортних засобів, які перебувають в експлуатації, та їх обслуговування, регулювання і ремонт у разі необхідності. При цьому, передбачено контролювати вміст СО, який здійснюється в режимі холостого ходу із мінімальною та підвищеною частотами обертання колінчастого вала двигуна (бензинові двигуни) та димності відпрацьованих газів, який здійснюється в режимах вільних прискорень холостого ходу (дизелі). В Україні для бензинових двигунів передбачено контролювати вміст СО та СН за ДСТУ 4277:2004, а для дизельних двигунів — димність за ДСТУ 4276:2004) у зазначених режимах.
• У деяких регіонах вводяться обмеження на рух великовантажного автотранспорту (наприклад у м. Києві).
• У окремих регіонах вводяться більш жорсткі норми до викидів шкідливих і токсичних компонентів у вихлопних газах (наприклад, у окремих штатах США, у окремих префектурах КНР тощо).
  • Вважається, що поширення подібних норм на райони з нормальною екологічною обстановкою може створювати зайві витрати.

  Шляхи зниження викидів і токсичності

  Стимулом до скорочення обсягів викидів передбачається зацікавленість у скороченні витрати палива (значна стаття витрат у автомобільному транспорті).

  • Колосальний вплив на кількість викидів (не врахуючи кількість спалювання палива) відіграє організація руху автомобілів у місті (значна частина викидів відбувається в пробках і на світлофорах). При вдалій організації можливе застосування менш потужних двигунів, рух на невисоких (економічних) проміжних швидкостях.
  • Істотно знизити вміст вуглеводнів у вихлопних газах, більш ніж в 2 рази, можливо застосуванням як палива попутних нафтових (пропан, бутан), або природногогазів, при тому, що головний недолік природного газу — низький запас ходу, для умов руху в містах є не настільки значущим.
  • Крім складу палива, на токсичність впливає технічний стан та налаштування двигуна (особливо дизельного — викиди сажі можуть збільшуватися до 20 разів і карбюраторного — до 1,5-2 разів змінюються викиди оксидів азоту).
  • Значно знижено викиди (знижено витрату палива) в сучасних конструкціях інжекторних систем впорскування палива, які працюють на стабільно збіднених сумішах неетильованого бензину, встановленням каталітичних нейтралізаторів, застосуванням двигунів, які працюють на газових паливах, агрегатів з нагнітачами і охолоджувачами повітря, застосуванням гібридних приводів. Однак подібні конструкції сильно подорожчують автомобілі.
  • Випробування, проведені SAE, показали, що ефективний спосіб зниження викидів оксидів азоту (до 90 %) і в цілому токсичних компонентів вихлопних газів — упорскування в камеру згоряння води.

  Див. також

  • Димовий газ
  • Смог
  • Леткі органічні речовини
  • Викиди
  • Забруднення
  • Отруєння чадним газом
  • Система рециркуляції вихлопних газів
  • Обов’язковий технічний контроль транспортних засобів
  • Відпрацьований газ

  Посилання

  • Відпрацьовані гази // Словник-довідник з екології : навч.-метод. посіб. / уклад. О. Г. Лановенко, О. О. Остапішина. — Херсон : ПП Вишемирський В. С., 2013. — С. 38.
  • Допалювач // Універсальний словник-енциклопедія. — 4-те вид. — К . : Тека, 2006.

  Вміст вихлопних газів автотранспорту

  Вплив вихлопних газів на здоров’я людини

  • Вдихання вихлопних дизельних газів провокує ішемію міокарда і порушує фібринолітичну активність крові[Архівовано 5 березня 2016 у Wayback Machine.]
  • Вихлопні гази негативно впливають на показники зовнішнього дихання[Архівовано 13 березня 2016 у Wayback Machine.]
  • Перша допомога при отруєнні чадним газом

  13.3: Забруднення зовнішнього повітря

  Забруднення повітря означає введення в атмосферу речовин, які мають шкідливий вплив на людину, інші живі організми та навколишнє середовище або у вигляді твердих частинок, крапель рідини або газів. Забруднення повітря може бути наслідком природних процесів, таких як пилові бурі, лісові пожежі та виверження вулканів, або внаслідок людської діяльності, такої як спалювання біомаси, викиди транспортних засобів, видобуток корисних копалин, сільське господарство та промислові процеси. Удосконалені технології та державна політика допомогли зменшити більшість видів забруднення зовнішнього повітря в багатьох промислово розвинених країнах, включаючи США, в останні десятиліття. Однак якість зовнішнього повітря все ще залишається проблемою в менш промислово розвинених країнах, особливо в мегаполісах швидко індустріалізованих країн, таких як Китай та Індія.

  Зовнішні забруднюючі речовини можуть надходити зі стаціонарних (точкових) джерел або мобільних (неточкових) джерел (рис. \(\PageIndex\) ). Стаціонарні джерела мають фіксоване розташування, наприклад, димові труби електростанції, спалювання, будівельні майданчики, сільськогосподарські угіддя та поверхневі шахти серед інших. Мобільні джерела забруднювачів повітря переміщуються з місця на місце, виділяючи забруднюючі речовини. Приклади мобільних джерел включають транспортні засоби, літаки, кораблі та поїзди.

  Малюнок \(\PageIndex\) : Зображення, що показують різні джерела забруднення повітря, включаючи природні та антропогенні, стаціонарні та мобільні. Джерело: Усі зображення, отримані з Вікісховища Commons.wikimedia.org/wiki/air_plutronment

  Забруднюючі речовини поділяються на два основних типи залежно від того, як вони виникли, а саме первинні та вторинні забруднювачі. Первинними забруднювачами є ті, що виділяються безпосередньо з джерела в повітря у шкідливій формі. Первинними забруднювачами, які становлять майже всі проблеми забруднення повітря, є окис вуглецю (58%), летючі органічні сполуки (ЛОС, 11%), оксиди азоту (15%), діоксиди сірки (13%) та тверді частинки (3%). Вторинні забруднювачі утворюються через реакції між первинними забруднювачами та нормальними атмосферними сполуками Наприклад, приземний озон утворюється над міськими районами через реакції, що живиться від сонячного світла, між первинними забруднювачами (оксидами азоту) та іншими атмосферними газами, такими як ЛОС.

  Критерії забруднюючих речовин

  Відповідно до Закону про чисте повітря Агентство з охорони навколишнього середовища (EPA) встановлює стандарти якості повітря для захисту здоров’я населення та навколишнього середовища. EPA встановило національні стандарти якості повітря для шести поширених забруднювачів повітря, а саме: 1) окис вуглецю; 2) наземний озон; 3) діоксид азоту; 4) діоксид сірки; 5) свинець; і 6) тверді частинки (також відомі як забруднення частинок). З шести забруднювачів забруднення частинками та приземний озон є найбільш поширеними загрозами здоров’ю. EPA називає ці забруднювачі «критеріями» забруднювачів повітря, оскільки воно регулює їх шляхом розробки критеріїв на основі здоров’я людини та/або екологічно обґрунтованих критеріїв (науково обґрунтованих керівних принципів) для встановлення допустимих рівнів. Набір лімітів, заснованих на здоров’ї людини, називається первинними стандартами. Ще один набір лімітів, призначених для запобігання екологічної та майнової шкоди, називається вторинними стандартами.

  1. Оксид вуглецю (СО): це безбарвний газ без запаху, що виділяється в процесі згоряння, зокрема, неповного згоряння палива. На національному рівні та, особливо в міських районах, більшість викидів CO в навколишнє повітря надходять з мобільних джерел. СО може спричинити шкідливі наслідки для здоров’я, зменшуючи доставку кисню до органів організму (наприклад, серця та мозку) та тканин. При надзвичайно високих рівнях СО може стати причиною смерті.
  2. Приземний озон (O ₃): являє собою безбарвний газ зі злегка солодкуватим запахом, який не виділяється безпосередньо в повітря, а створюється при взаємодії сонячного світла, тепла, оксидів азоту (NO _x) і летких органічних сполук (ЛОС). Озон, ймовірно, досягне нездорового рівня в спекотні сонячні дні в міських умовах. Викиди від промислових об’єктів та електромереж, вихлопних газів автомобілів, парів бензину та хімічних розчинників є одними з основних джерел NO _x та ЛОС.
  3. Діоксид азоту (NO ₂): є однією з групи високоактивних газів, відомих як «оксиди азоту» або «оксиди азоту (NO _x)». Інші оксиди азоту включають азотну кислоту та азотну кислоту. NO ₂ – це газ від жовтувато-коричневого до червонувато-коричневого, що погано пахне, який є основним фактором смогу та кислотних дощів. Оксиди азоту виникають, коли атмосферний азот і кисень реагують при високих температурах, створених двигунами внутрішнього згоряння Більшість викидів у США є наслідком згоряння двигунів транспортних засобів, електромереж та промислового згоряння.
  4. Діоксид сірки (SO ₂): Діоксид сірки є однією з групи високоактивних газів, відомих як «оксиди сірки». Найбільшими джерелами викидів _{SO 2} є спалювання викопного палива на електростанціях (73%) та інших промислових об’єктах (20%). Менші джерела викидів _{SO 2} включають промислові процеси, такі як видобуток металів з їх руд та спалювання палива з високим вмістом сірки локомотивами, великими судами та позашляховою технікою.
  5. Свинець (Pb): це метал, який природним чином міститься в навколишньому середовищі, а також у виготовлених продуктах. Основні джерела викидів свинцю історично були з палива в автомобільних транспортних засобах (таких як легкові та вантажні автомобілі) та промислових джерел. В результаті регуляторних зусиль EPA щодо видалення свинцю з бензину викиди свинцю з транспортного сектора різко скоротилися на 95 відсотків між 1980 і 1999 роками, а рівень свинцю в повітрі знизився на 94 відсотки за цей період часу. Основними джерелами викидів свинцю сьогодні є рудно-металургійна обробка і поршнево-моторні літаки, що працюють на етилованому авіаційному бензині. Сьогодні найвищі рівні свинцю в повітрі зазвичай виявляються поблизу свинцевих плавильних заводів.
  6. Твердий матеріал (PM), іноді відомий просто як «частинки», відноситься до твердих частинок і крапель рідини, підвішених у повітрі, яким ми дихаємо. Забруднення твердими частинами складається з різних компонентів, включаючи кислоти (нітрати та сульфати), органічні хімічні речовини, метали, частинки ґрунту або пилу та алергени (спори пилку та цвілі). Розмір частинок безпосередньо пов’язаний з їх потенціалом спричинення проблем зі здоров’ям. Частинки діаметром 10 мікрометрів або менше зазвичай проходять через горло і ніс і потрапляють в легені. EPA групує їх на два типи: “вдихаються грубі частинки» діаметром більше 2,5 мікрометрів і меншими за 10 мікрометрів і “дрібними частинками» діаметром 2,5 мікрометра і меншими. Наскільки мало 2,5 мікрометра? Подумайте про єдиному волоссі з голови. Середній людський волосся становить близько 70 мікрометрів в діаметрі, що робить його в 30 разів більше, ніж найбільша дрібна частка (рис. \(\PageIndex\) ). Наші дихальні системи обладнані для фільтрації більших частинок з повітря після його вдихання. Однак легкі вразливі як для грубих частинок (ПМ ₁₀), так і дрібних частинок (ПМ _2,5). Вони можуть прослизнути повз природних захисних сил дихальної системи і проникнути глибоко в легені, а деякі можуть навіть потрапити в кров. Грубі частинки надходять із дорожнього пилу, тоді як дрібні частинки надходять із процесів горіння.

  Летючі органічні сполуки

  Летючі органічні сполуки (ЛОС) – це вуглецевмісні хімічні речовини, що виділяються у вигляді газів з природних і людських джерел. Природні джерела ЛОС включають рослини, найбільше джерело, і бактерії в кишках термітів і жуйних тварин. Ці сполуки, як правило, окислюються до чадного газу та вуглекислого газу в атмосфері. ЛОС викликають велике занепокоєння, оскільки вони є попередниками для утворення озону, вторинного забруднювача повітря.

  Велика кількість синтетичних органічних хімічних речовин, таких як бензол, толуол, формальдегід, вінілхлорид, хлороформ та феноли широко використовуються як інгредієнти в незліченних побутових продуктах. Фарби, знімачі фарби, лаки, багато очищення, дезінфікування, косметичні, знежирення та хобі продукти містять ЛОС. Паливо також складається з органічних хімічних речовин. Всі ці продукти можуть виділяти органічні сполуки під час їх використання, і, певною мірою, при їх зберіганні. «Новий автомобільний запах», характерний для нових автомобілів, – це складна суміш десятків ЛОС. Крім того, концентрації багатьох ЛОС стабільно вищі в приміщенні (до десяти разів вище), ніж на відкритому повітрі. Вони часто несуть відповідальність за синдром хворого будівлі, захворювання, що виникає внаслідок забруднення приміщень, в якому конкретна причина не виявлена.

  Смог

  Смог – це суміш забруднювачів повітря (діоксид сірки, оксиди азоту, озон та тверді частинки), які часто утворюються над міськими районами внаслідок спалювання викопного палива. Термін був придуманий з термінів «дим» і «туман», що стосуються коричневого серпанок, який забруднює повітря, значно зменшуючи видимість і ускладнюючи деяким людям дихання (Малюнок \(\PageIndex\) і \(\PageIndex\) ). Існує два основних види смогу: промисловий і фотохімічний смог. Промисловий смог виробляється переважно шляхом спалювання викопного палива, яке виробляє вуглекислий газ (від повного згоряння), монооксиди вуглецю (від часткового згоряння), сірку та ртуть. Сірка реагує з іншими хімічними речовинами в атмосфері, утворюючи кілька сполук сірки, включаючи діоксид сірки. Ці сполуки поряд з твердими частинами складають промисловий смог. Фотохімічний смог утворюється, коли сонячне світло керує хімічними реакціями між первинними забруднювачами автомобілів та нормальними атмосферними сполуками. Продукт являє собою суміш з більш ніж 100 різних хімічних речовин з найбільш поширеним є приземного рівня озону. Про цей вид смогу буде більш детально розказано в розділі 13.5.

  Ілюстрація \(\PageIndex\) : Смог над містом Алмати, Казахстан. Фото Ігоря Єфімова. Джерело: ВікіВікісховище Вікісховище.wikimedia.org/wiki/c. діа/файл: smog_ over_Almaty.jpg

  Малюнок \(\PageIndex\) : Смог над Сантьяго в Чилі. Джерело: Німецька Вікіпедія Commons.wikimedia.org/wiki/c. #/Медіа/Файли: antiago30std.jpg

  Промисловий смог

  Промисловий смог або смог лондонського типу в основному є продуктом спалювання великої кількості вугілля з високим вмістом сірки. Закони про чисте повітря, прийняті в 1956 році, значно зменшили утворення смогу в Сполученому Королівстві; однак, в інших куточках світу лондонський тип смог все ще дуже поширений. Основною складовою смогу лондонського типу є сажа; однак ці смоги також містять велику кількість летучої золи, діоксиду сірки, хлориду натрію і частинок сульфату кальцію. Якщо концентрації досить високі, діоксид сірки може реагувати з гідроксидом атмосфери з утворенням сірчаної кислоти, яка випаде в осад у вигляді кислотних дощів.

  \[SO_2 + OH \rightarrow HOSO_2 \label \]

  \[HOSO_2 + O_2 \rightarrow HO_2 + SO_3 \label \]

  \[SO_3 + H_2O \rightarrow H_2SO_4 \label \]

  Занепокоєння щодо шкідливого впливу кислотних дощів призвели до сильного тиску на промисловість, щоб мінімізувати викид SO ₂ та NO. Наприклад, на вугільних електростанціях зараз використовуються «скрубери» SO ₂, які уловлюють SO ₂ своєю реакцією з вапном (СаО) для отримання дигідрату сульфіту кальцію (CaSO ₃ ·2H ₂ O; рис. \(\PageIndex\) ).

  Малюнок \(\PageIndex\) : Принципова схема системи мокрого скруббера. У вугільних електростанціях SO ₂ може бути видалений («очищений») з відпрацьованих газів шляхом його реакції з вапном (СаО) і розпиленням води з отриманням дигідрату сульфіту кальцію (CaSO ₃ · 2H ₂ O). Видалення SO ₂ з газів перешкоджає його перетворенню в SO ₃ і подальшу реакцію з дощовою водою (кислотними дощами). Системи очищення зараз зазвичай використовуються для мінімізації впливу на навколишнє середовище великомасштабного спалювання викопного палива.

  токсичні забруднювачі

  Токсичні забруднювачі повітря, також відомі як небезпечні забруднювачі повітря, – це ті забруднювачі, які, як відомо або підозрюються, спричиняють рак або інші серйозні наслідки для здоров’я, такі як репродуктивні ефекти або вроджені дефекти, або несприятливий вплив на навколишнє середовище. Приклади токсичних забруднювачів повітря включають бензол, який міститься в бензині; перхлоретилен, який виділяється з деяких об’єктів хімчистки; метиленхлорид, який використовується як розчинник та знімач фарби в ряді галузей промисловості; та інші, такі як діоксин, азбест, толуол та метали, такі як кадмій, ртуть, хром та сполуки свинцю.

  Більшість токсичних речовин повітря походять з людських джерел, включаючи мобільні джерела (наприклад, автомобілі, вантажівки, автобуси) та стаціонарні джерела (наприклад, заводи, нафтопереробні заводи, електростанції), а також внутрішні джерела (наприклад, деякі будівельні матеріали та миючі розчинники). Деякі токсичні речовини повітря також виділяються з природних джерел, таких як виверження вулканів та лісові пожежі. Вплив токсичних речовин повітря відбувається головним чином через дихання, але деякі токсичні забруднювачі повітря, такі як ртуть, можуть осаджуватися на ґрунтах або поверхневих водах, де вони засвоюються рослинами і потрапляють всередину тварин і в кінцевому підсумку збільшуються через харчовий ланцюг. Як і люди, тварини можуть відчувати проблеми зі здоров’ям, якщо з часом піддаються впливу досить високих кількостей токсичних речовин повітря.

  Вплив забруднення повітря на здоров’я людини

  Всесвітня організація охорони здоров’я (ВООЗ) та інші міжнародні агентства визнають забруднення повітря основною загрозою здоров’ю людини. Численні наукові дослідження пов’язували забруднення повітря з різними проблемами зі здоров’ям (Таблиця \(\PageIndex\) ), включаючи: загострення респіраторних та серцево-судинних захворювань; зниження функції легенів; збільшення частоти та вираженості дихальних симптомів, таких як утруднене дихання та кашель; збільшення сприйнятливість до респіраторних інфекцій; вплив на нервову систему, включаючи мозок, такі як втрата IQ та вплив на навчання, пам’ять та поведінку; рак; і передчасна смерть. Безпосередні наслідки забруднення повітря можуть проявитися після одноразового впливу або багаторазового впливу. Інші наслідки для здоров’я можуть проявлятися або через роки після того, як сталося вплив, або лише після тривалих або повторних періодів впливу.

  Безпосередні наслідки забруднення повітря включають подразнення очей, носа та горла, головні болі, запаморочення та втома. Такі негайні наслідки, як правило, короткочасні і піддаються лікуванню. Іноді лікування полягає в простому усуненні впливу людини на джерело забруднення, якщо його можна виявити. Симптоми деяких захворювань, включаючи астму, пневмоніт гіперчутливості та лихоманку зволожувача повітря, також можуть проявитися незабаром після впливу деяких забруднювачів повітря в приміщенні.

  Таблиця \(\PageIndex\) : Джерела і вплив на здоров’я критеріїв забруднюючих речовин

  Забруднювач	Джерела	Вплив на здоров’я
  Приземний озон (O 3)	Вторинний забруднювач зазвичай утворюється в результаті хімічної реакції летючих органічних сполук (ЛОС) і NO x в присутності сонячного світла.	Знижує функцію легенів і викликає респіраторні симптоми, такі як кашель і задишка; посилює астму та інші захворювання легенів, що призводять до збільшення вживання ліків, госпіталізації, відвідування відділення невідкладної допомоги (ЕД) та передчасної смертності.
  Тверді частинки (PM)	Викидаються або утворюються в результаті хімічних реакцій; спалювання палива (наприклад, спалювання вугілля, дров, дизеля); промислові процеси; сільське господарство (оранка, спалювання полів); і грунтові дороги.	Короткочасне опромінення може посилити захворювання серця або легенів, що призводять до респіраторних симптомів, збільшення вживання ліків, госпіталізації, відвідування ЕД та передчасної смертності; тривале опромінення може призвести до розвитку захворювань серця або легенів та передчасної смертності.
  Свинець	Металургійні заводи (металургійні заводи) та інші металургійні галузі; спалювання етилованого бензину в літаках з поршневими двигунами; сміттєспалювальні заводи; виробництво акумуляторів.	Пошкоджує нервову систему, що розвивається, що призводить до втрати IQ та впливає на навчання, пам’ять та поведінку у дітей. Серцево-судинні та ниркові ефекти у дорослих та ранні наслідки, пов’язані з анемією.
  Оксиди азоту (NO x)	Спалювання палива (наприклад, електромережі, промислові котли та транспортні засоби) та спалювання дров.	Посилити захворювання легенів, що призводять до респіраторних симптомів, госпіталізації та відвідування ЕД; підвищена сприйнятливість до респіраторної інфекції.
  Окис вуглецю (СО)	Спалювання палива (особливо транспортних засобів), промислові процеси, пожежі, спалювання відходів та спалювання деревини в житлових приміщеннях.	Зменшує кількість кисню, що надходить до органів і тканин організму; посилює серцеві захворювання, що призводить до болю в грудях та інших симптомів, що призводять до госпіталізації та відвідувань ЕД.
  Діоксид сірки (SO 2)	Спалювання палива (особливо вугілля з високим вмістом сірки); електромережі та промислові процеси; і природні джерела, такі як вулкани.	Посилює астму і посилення респіраторних симптомів. Сприяє утворенню частинок з супутніми наслідками для здоров’я.

  Джерело: www.epa.gov

  Імовірність негайних реакцій на забруднювачі повітря залежить від декількох факторів. Вік і раніше існуючі медичні умови є двома важливими впливами. Деякі чутливі особи, здається, мають більший ризик впливу на здоров’я, пов’язаних із забрудненням повітря, наприклад, ті, хто має раніше існуючі захворювання серця та легенів (наприклад, серцева недостатність/ішемічна хвороба серця, астма, емфізема та хронічний бронхіт), діабетики, дорослі люди похилого віку та діти. В інших випадках, чи реагує людина на забруднювач, залежить від індивідуальної чутливості, яка надзвичайно варіюється від людини до людини. Деякі люди можуть стати сенсибілізованими до біологічних забруднювачів після багаторазового впливу, і, схоже, деякі люди також можуть бути сенсибілізовані до хімічних забруднювачів.

  Резюме

  • Забруднення повітря означає введення в атмосферу речовин, які мають шкідливий вплив на людину, інші живі організми та навколишнє середовище або у вигляді твердих частинок, крапель рідини або газів.
  • Основними джерелами забруднення повітря є викиди газів від автомобілів, що працюють на викопному паливі, та продукти їх реакції (CO, NO _x, озон), а також тверді частинки, SO ₂ та ЛОС.
  • Приклади токсичних забруднювачів повітря включають бензол, який міститься в бензині; перхлоретилен, який виділяється з деяких об’єктів хімчистки; метиленхлорид, який використовується як розчинник та знімач фарби в ряді галузей промисловості; та інші, такі як діоксин, азбест, толуол та метали такі як кадмій, ртуть, хром та сполуки свинцю.
  • Смог – це суміш забруднювачів повітря (діоксид сірки, оксиди азоту, озон та тверді частинки), які часто утворюються над міськими районами внаслідок спалювання викопного палива. Термін був придуманий з термінів «дим» і «туман», що стосуються коричневого серпанок, який забруднює повітря, значно зменшуючи видимість і ускладнюючи деяким людям дихання.
  • Численні наукові дослідження пов’язували забруднення повітря з різними проблемами зі здоров’ям.

  Автори та атрибуція

  • Libretext: Introduction to Environmental Science (Zendher et al.)
  • TextMap: General CHemistry (Averill and Eldredge)
  • Template:ContribAgnewM
  • Wikipedia

  Як брудне повітря повільно змінює наш організм

  Провести дві години в підвалі лікарні, вдихаючи вихлопні гази дизельного двигуна, – не найкращий початок дня.

  Та саме цим займається Джулія, відома також як піддослідна COPA-03. Вона сидить в герметичній скляній камері розмірами 1,2 на 1,8 м і 2,1 м заввишки і дивиться канал Netflix на своєму айпаді.

  Час від часу Джулія сідає на велотренажер, щоб змінити ритм дихання. Обсяг вихлопних газів, які вони вдихає, приблизно дорівнює ступеню забруднення повітря у таких великих містах, як Мехіко чи Пекін.

  За допомогою цього дослідження науковці намагаються зрозуміти, що відбувається з людським організмом, коли він дихає забрудненим повітрям, і як допомогти людям, які особливо до нього вразливі.

  Останнім часом ситуація зі шкідливими атмосферними викидами викликає дедалі більше занепокоєння у всьому світі.

  Всесвітня організація охорони здоров’я прогнозує, що до 2030 року хронічне обструктивне захворювання легень (ХОЗЛ) стане третьою з основних причин передчасної смерті у світі.

  Цю хворобу зазвичай спричинює куріння, але останні дослідження свідчать, що якщо пацієнт не курить, причиною захворювання може бути забруднене повітря, зокрема з дизельними вихлопними газами.

  Автор фото, iStock

  У 2015 році автомобільний гігант “Фольксваген” зізнався, що підробляв тести на забруднення повітря

  У самому лише Лондоні через погану якість повітря вмирає майже 100 тисяч людей щороку. Хоча в періоди надзвичайної забрудненості атмосфери, як-от під час Великого смогу 1952 року, рівень смертності був набагато вищий.

  Дизельні вихлопні гази – найпоширеніший забруднювач повітря в країнах, що розвиваються. Для них є звичайною картина, коли вантажівка випускає клуби чорного диму, зазначає доктор Джеремі Гірота з канадського Університету Британської Колумбії.

  Саме такими газами (щоправда, змішаними з відфільтрованим повітрям) дихає Джулія в камері, підключеній до дизельного генератора, упродовж двох годин. Після цього її відвозять на таксі в лікарню Святого Павла, де вона знову сідає на велотренажер.

  Потім вона проходить в іще меншу камеру, розміром як телефонна будка, де лаборант просить її подихати певним чином у спеціальну трубку.

  Роботу легень Джулії реєструють приладом у вигляді синусоїд на екрані, а в лабораторії досліджують зміни у складі її крові і сечі, а також у легеневої функції.

  Експеримент, в якому дівчина бере участь, – не для людей зі слабкими нервами. Пульмонолог Кріс Карлстен бере зразок її легеневої тканини, вставивши їй у горло спеціальну трубку і вколовши анестезію.

  Вплив забрудненого повітря на організм людини зазвичай досліджують, порівнюючи симптоми різних хвороб із довгим списком токсинів, здатних їх викликати.

  Але на практиці такий підхід виявляється досить малоефективним, адже міське повітря – це збірна солянка найрізноманітніших газів і дрібних часток.

  Саме тому експериментальне дослідження канадських учених є надзвичайно цінним. Науковці Карлстен і Гірота, під керівництвом яких проходить експеримент, вивчають негативний вплив токсичних часток на організм людини в режимі реального часу.

  Автор фото, Science Photo Library

  Під час експериментів дослідники використовують забруднене повітря, схоже на атмосферу мегаполісів

  Попереднє дослідження, проведене Карлстеном, показало, що лише дві години вдихання забрудненого повітря впливає на гени людини.

  Про зміни у структурі ДНК, яка відповідає за нашу унікальність, не йдеться, але, як вважають науковці, в послідовність нашого геному вбудовується певний хімічний елемент.

  Чи оборотні наслідки?

  Йдеться про так звані епігенетичні зміни, пояснює доктор Девіс Діас-Санчес з науково-дослідної лабораторії при Агентстві з охорони навколишнього середовища США.

  За його словами, такі екологічні фактори, як атмосферне забруднення, неправильне харчування і стрес “можуть вмикати або вимикати певні гени, а також впливати на взаємодію між генами і клітинами”.

  Чи оборотні епігенетичні зміни, спричинені забрудненим повітрям, науковцям поки невідомо. Можливо, вони носять тимчасовий характер, але досліджень, які б це підтвердили, поки що бракує.

  Навіть, якщо ці зміни й тимчасові, реакція людського організму на вплив брудного повітря викликає занепокоєння, каже доктор Ніл Алексіс із відділення педіатрії та центру екологічної медицини, дослідження астми і легеневої біології при Університеті Північної Кароліни.

  Однією з реакцій наших легень є запальний процес – тобто організм включає захисний механізм.

  Проте, за словами доктора Алексіса, в тривалому запальному процесі легенів немає нічого хорошого, тому запалення потрібно або лікувати, або усувати подражник.

  Забруднене повітря також перешкоджає повноцінному диханню. У людей із захворюваннями дихальних шляхів, такими як ХОЗЛ або астма, імунна система вже і так відчуває навантаження. В результаті чого проблеми з диханням або загострюються, або навпаки – дихання стає надміру інтенсивним.

  Це шкідливо в обох випадках, зазначає доктор Алексіс.

  Автор фото, iStock

  Брудне повітря впливає на наш організм на клітинному рівні

  За оцінками пана Карлстена, щонайменше у 15% випадків ХОЗЛ спричиняє забруднене повітря. Це важливе зауваження, бо на відміну від астми, ХОЗЛ є більшим соціальним і економічним тягарем для держави.

  При астмі порушується прохідність дихальних шляхів, але її можна лікувати. А при ХОЗЛ у павутиноподібній тканині легень виникає безліч необоротних розривів.

  “Легенева тканина залишається на місці, але в ній з’являються великі “діри”, які більше не здатні до газообміну, в результаті чого у кров не потрапляє достатньо кисню”, – пояснює Хірота.

  Звичайно, найефективнішим способом уникнути негативного впливу забрудненого повітря є зупинити викиди шкідливих речовин в атмосферу, відзначає Діас-Санчес.

  Але в багатьох випадках домогтися цього практично неможливо. Тому так важливо виявляти групи населення, найбільш уразливі до впливу забрудненого повітря. Це дозволить розробити методи цільової терапії.

  “Зараз ця галузь інтенсивно розвивається, – зазначає Діас-Санчес. – Якихось п’ять років тому подібних досліджень майже не було, але з часом їхня актуальність тільки зростатиме”.

  Саме тому клаустрофобний експеримент, в якому бере участь Джулія, як і дослідження за участю десятків інших добровольців, у майбутньому допоможуть очистити повітря наших міст.

  Прочитати оригінал цієї статті англійською мовою ви можете на сайті BBC Future.