Источники поступления формальдегида и его воздействие на живой организм

Аннотация

Л. М. Усманова, В. И. Сафарова Источники поступления формальдегида и его воздействие на живой организм. В статье описаны источники поступления формальдегида: антропогенные и природные.

Содержание работы

Возрастающие масштабы антропогенного воздействия на окружающую среду требуют повышенного, внимания к вопросам охраны атмосферного воздуха. Воздушному бассейну отведена ведущая роль, во всех процессах, протекающих на планете. И не вызывает сомнения тот факт, что состояние атмосферы оказывает влияние на здоровье человека. По оценкам специалистов оно на 30–40 % зависит от качества окружающей среды. Это весьма приблизительная оценка, так как в каждом конкретном регионе эти цифры могут существенно различаться.

Особенностью загрязнителей атмосферного воздуха является их преимущественная локализация в сравнительно небольших географических регионах — городах и других промышленных центрах. Результаты наблюдения за концентрацией загрязняющих веществ в воздухе городов, выявление высоких уровней загрязнения служат информационной основой для реализации задач по государственному контролю источников выброса вредных веществ. Скорость накопления загрязнения на сегодняшний день значительно превышает возможности самоочищения атмосферы, ведет к изменению климата, поэтому контроль и выявление источников, изучение процессов, происходящих в атмосфере, и принятие мер к снижению загрязнения или его полному устранению можно считать жизненно важной задачей.

В России в последние годы растет количество городов с повышенным содержанием формальдегида в атмосфере. Формальдегид относится к малым газовым примесям воздуха, его концентрация в атмосфере на 6–8 порядков ниже, чем концентрация основных компонентов — азота, кислорода, аргона, углекислого газа. Он входит в список, тех специфических веществ, которые характерны для промышленности, транспорта и энергетики, каждого города, и подлежит контролю на федеральном уровне наряду с бенз(а)пиреном, диоксидом азота и серы, оксидом углерода, взвешенными веществами, свинцом, углеводородами [1]. В Западной Европе формальдегид принадлежит к числу 28 особо опасных соединений, включенных в международный, реестр потенциально токсичных химических веществ.

Формальдегид представляет собой бесцветный газ, с резким запахом. Чистый газообразный формальдегид относительно стабилен. При температуре 80– 100, при температурах ниже 80^оС он полимеризуется с образованием, различных твердых форм. Процесс полимеризации ускоряется в присутствии полярных растворителей, кислот и щелочей. Основная часть товарного формальдегида поставляется в виде формалина — водно-метанольного раствора, содержащего 35–37 % формальдегида и 6–11 % метанола, или водного раствора (37 %  формальдегида). Основным путем поступления формальдегида в организм является ингаляционный, дополнительным — курение. Несравнимо меньше, его попадает в организм с водой. Некоторое количество формальдегида естественного происхождения содержится в сырых продуктах (мясе, фруктах, овощах). Концентрация его может увеличиться в результате обработки, например при копчений.

Формальдегид оказывает многообразное токсическое действие на живые организмы. Степень и характер воздействия зависят от его продолжительности, концентрации формальдегида, способа контакта (вдыхание, прикосновение, поступление через желудочно-кишечный тракт и т. д.), а также индивидуальной чувствительности организма. Постоянное воздействие высококонцентрированного вещества может привести к мутации органов. Опасность формальдегида как мутагена заключается в том, что он не только индуцирует соматические мутации, опасные для жизни организма, но и в том, что эти мутации накапливаются, передаются потомству и появляются на следующих поколениях [3]. Оказывает побочное действие на ЦНС, вызывая головные боли, утомление и подавленность. Симптомами отравления являются бледность, депрессия, затрудненное дыхание, головная боль, нередко судороги по ночам. Потенциально он может вызывать астму и астматические приступы. Формальдегид накапливается в организме и трудно выводится. Вредное воздействие формальдегида может проявляться в разный промежуток времени и это зависит от иммунитета человека — могут пройти месяцы, иногда годы. Сильному негативному воздействию склонны дети [2].

Источники поступления формальдегида делятся на природные и антропогенные, которые в свою очередь подразделяются на первичные и вторичные. Первичные источники выделяют формальдегид, вторичные — выделяют органические соединения, из которых в окружающей среде при определенных условиях может образоваться формальдегид. Формальдегид, в свою очередь, вступает во взаимодействие с примесями, присутствующими в атмосферном воздухе, образуя другие токсичные соединения или трансформируясь в конечном итоге до оксида углерода (II) и воды.

Основными природными источниками являются растительность, вулканические газы, лесные пожары и выделения животных. При извержении вулканов в атмосферу выбрасывается огромное количество газов, паров воды, твердых частиц, пепла и пыли. После затухания вулканической деятельности общий баланс газов в атмосфере постепенно восстанавливается. Существенно загрязняют атмосферу крупные лесные пожары. Чаще всего они возникают в засушливые годы. Природные источники метана преобладают водно-болотных угодий. Выбросы водно-болотных угодий метана включают в себя около 80 % от общего природного источника метана, с выпуском метана из термитов, гидратов метана. Общие годовые выбросы метана из природных источников, по оценкам, составит около 250 млн тонн. Работа Франка Кепплера в 2006 предположил, что растительность также может быть главным природным источником метана. Его исследование показало, что до трети выбросов природного метана на самом деле может возникнуть из этого источника. Тогда текущая оценка в процентах для выбросов водно-болотных угодий метана, вероятно, будет завышена [4].

Выбросы метана в результате деятельности человека считается, что превышают выбросы метана из природных источников, ежегодные выбросы составляют около 320 млн. тонн. Основные антропогенные источники вытекают из потерь, возникающих при добыче нефти, угля и газа, в результате переработки отходов, со свалок, выращивание риса и сжигания биомассы. Антропогенные источники включают непосредственные эмиссии при производстве и промышленном использовании и вторичные (окисление углеводородов, выбрасываемых стационарными и мобильными источниками). Атмосфера промышленных городов характеризуется очень высокими концентрациями формальдегида. Наиболее высокие концентрации вещества наблюдаются в городских застройках в часы пик или в условиях фотохимического смога. В мире производят 5 млн. т. формальдегида, который является реагентом для ряда важных синтезов. Образуется он не только в результате антропогенной деятельности, но и в естественных природных процессах, участвует в синтезе фотохимических продуктов во время смога. Поэтому его концентрация в атмосфере меняется по сезонам, достигая максимума в летние месяцы.

Источником образования формальдегида в городах главным образом является автомобильный транспорт, в результате работы двигателей которого формальдегид выделяется в выхлопах совместно с другими недогоревшими углеводородами. Количество загрязняющих веществ в выхлопах автомобиля зависит от его общего состояния, особенно от состояния двигателя — источника наибольшего загрязнения. В выхлопных газах двигателей тракторов и стационарных резерв­ных электрогенераторов с дизельными двигателями содержатся 11 альдегидов (от формальдегида до гексаналя), при этом различия имеются только в интенсивности выбросов отдельных соединений. Экспериментами установлено, что выделение формальдегида карбюраторными двигателями автобусов, работающих на газе в 20 раз ниже, чем двигателями автобусов, использующих в качестве топлива солярку. Формальдегид наряду с другими продуктами сгорания топлива содержится также в выбросах путевой техники на железнодорожном транспорте, в выхлопных газах газотурбинных двигателей самолетов. При этом высокие концентрации оксида углерода и углеводородов характерны для работы газотурбинных установок при пониженных режимах — холостом ходе, рулении, приближении к аэропорту, заходе на посадку, тогда как содержание оксидов азота возрастает при режимах, близких к номинальному.

Источниками углеводородов в атмосфере, кроме отработавших газов автотранспорта, служат потери при добыче, транспортировке и переработке, нефти и сжиженного газа, очистка сточных вод, лакокрасочная промышленность, производство полэтилена, газотурбинные двигатели самолетов, автозаправочные станций, предприятия теплоэнергетики и др. Так, в результате работы только одной буровой скважины в атмосферу поступают до 2 т углеводородов и сажи, 30 т оксидов азота, 8 т оксидов углерода, 5 т диоксида серы в год [5].