Вред сажи для здоровья

Действие сажи на организм человека

Сажа (технический углерод)

Сажа (технический углерод) известна как надежный индикатор загрязнения воздуха продуктами горения. Однако лишь недавно было выяснено, что сажа также является одним из короткоживущих факторов воздействия на климат, внося свой вклад в разогревание земной атмосферы.

В настоящем докладе представлены результаты систематического обзора научных данных о влиянии сажи, находящейся в атмосферном воздухе, на здоровье человека.

Эпидемиологические исследования дают достаточные доказательства статистической связи сердечно-сосудистой заболеваемости и смертности с воздействием сажи.

Из результатов токсикологических работ следует, что сажа может выступать в качестве универсального переносчика самых разнообразных химических агентов различной степени токсичности в организм человека.

Хотя сажа, по-видимому, не является основным, непосредственно токсичным компонентом мелкодисперсных взвешенных частиц, сокращение уровней воздействия взвешенных частиц, содержащих сажу, должно снизить их негативное воздействие на здоровье, а также будет способствовать смягчению (митигации) процессов изменения климата.

Предлагаемый обзор представит особый интерес для специалистов в области гигиены окружающей среды, занимающихся вопросами оценки и сокращения неблагоприятных воздействий загрязнения воздуха на здоровье, а также может быть использован в качестве научной аргументации при разработке и внедрении стратегий митигации изменения климата.

Сажа: негативное влияние на здоровье человека

О пагубном воздействии выхлопных газов на организм человека, а точнее на легкие, сказано и написано немало. Особенно опасными являются следующие составляющие выхлопных газов: CO, CO2, NO, NO2.

Благодаря последним исследованиям стало известно, что и обычная сажа также весьма опасна для человека и окружающей среды.

Давно замечено, что люди, проживающие неподалеку от автомобильных магистралей Екатеринбурга, чаще остальных страдают заболеваниями легких. Сегодня к этим недугам добавились еще и сердечно-сосудистые заболевания. Как оказалось, виной тому — выбрасываемая в атмосферу сажа.

По словам ученых, пагубное воздействие сажи объясняется следующим. Болезни сердечно-сосудистой системы возникают вследствие вдыхания частиц, содержащихся в выхлопных газах, что связано с наличием особых радикалов в двигателе.

Размер опасных частиц ничтожен — меньше микрона. В связи с этим при вдыхании они легко попадают в кровоток и могут оказывать прямое воздействие на сосуды.

Увы, человечество еще не придумало, как можно полностью избавиться от негативного влияния выхлопных газов и продуктов сгорания.

Владельцы транспортных средств с дизельными двигателями могут оказать посильную помощь в снижении уровня загрязнения окружающей среды. Для этого можно предпринять, например, следующие меры — покупать дизельное топливо оптом, отличающееся высоким качеством.

Что такое Сажа?

• Сажа — продукт неполного сгорания или термического разложения углеводородов (природных или промышленных газов, жидких продуктов нефтяного или каменноугольного происхождения) состоящий из сферических частиц чёрного цвета.
• Сырьём для производства сажи служат природный газ, ацетилен, жидкие углеводороды, а также остатки от перегонки нефти и каменноугольные смолы, содержащие большое количество конденсированных ароматических соединений.
• Сажа, образующаяся при горении в промышленных и бытовых печах, а также при работе двигателей внутреннего сгорания (дизелях), выбрасывается вместе с продуктами горения в атмосферу в виде вредных дымов.
• Сажевые частицы не взаимодействуют с кислородом воздуха и поэтому удаляются только за счёт коагуляции ( увеличение, сгущение ) и осаждения на землю, которые идут очень медленно.
• Сажа относятся к 3 классу опасности. Входит в категорию частиц опасных для лёгких, так как частицы менее 5 микрометров в диаметре не отфильтровываются в верхних дыхательных путях.

Опасность и вред сажи для человека

В целом проблема загрязнения воздуха городов мира взвешенными частицами диаметром менее 10 мкм, называемые обычно РМ-10, признана одной из важнейших и находится на постоянном контроле Всемирной Организации Здравоохранения.

Дым от дизельных двигателей, состоящий в основном из сажи, считается особенно опасным из-за того, что его частицы приводят к раку.

Исторически известна так называемая болезнь трубочистов — рак кожи. Это объясняется тем, что такой компонент сажи как 3,4-бензпирен является сильным канцерогеном.

Сажа образуется в результате работы двигателей автомобилей и грузовиков, воздушных судов, железнодорожных составов, лесных и торфяных пожаров, а также печей, в которых сжигают древесину или уголь.

Огромное количество сажи образуется при сжигании мусора в состав которого входят остатки строительных материалов, шины автомобилей, пластмасса и множество других неорганических компонентов.

Сажа является мощным канцерогеном и как дисперсионная пыль разносится ветрами на тысячи километров, и обладая во много раз более мощным негативным фактором, чем углекислый газ.

При вдыхании сажи ее частицы вызывают негативные изменения в системе дыхательных органов человека, ухудшаются течения хронических заболеваний, особенно заболеваний легких, например, хронического бронхита.

Появляются признаки ишемии (нарушения кровоснабжения сердца) при физической нагрузке у людей с заболеваниями сердца.

Сажа в воздухе опасна для беременных женщин, она может вызывать мутации органов, передающиеся детям.

К такому выводу пришли исследователи из канадского университета McMaster — биолог Джеймс Куинн (James Quinn) и его коллеги.

Сажа также негативно влияет на развитие маленьких детей.

Американские ученые из Гарвардского университета во главе с руководителем исследовательской группы Шакирой Франко Сулья определили влияние загрязненности атмосферы на коэффициент интеллекта.

Дети, живущие в городах с интенсивным автомобильным движением, то есть с высоким уровнем загрязнения воздуха, имеют IQ ниже, чем у детей, живущих в более экологически чистых населенных пунктах.

Как заявила Ш.Ф.Сулья, плохая экология вредит интеллекту подростка также, как если бы его мать выкуривала во время беременности по 10 сигарет ежедневно.

В исследовании приняли участие более 200 детей Бостона в возрасте 8-11 лет. Ученые установили соотношение между познавательной функцией ребенка и степенью загрязнения атмосферы сажей, попадающей в воздух с автомобильными выхлопами. Чем больше сажи вдыхает ребенок, тем хуже результаты его интеллектуальных тестов.

По результатам исследования, значительное содержание сажи в воздухе снижает IQ в среднем на 3-4 пункта.

Сажа при попадании в организм человека вызывает негативные последствия в дыхательных органах. Если относительно крупные частицы сажи размером 2-10 мкм легко выводятся из организма, то мелкие размером 0,5-2 мкм задерживаются в легких, дыхательных путях, вызывают аллергию.

Как любая аэрозоль, сажа загрязняет воздух, ухудшает видимость на дорогах, но, самое главное, на ней адсорбируются тяжелые ароматические углеводороды, в том числе бенз(а)пирен.

Сернистый ангидрид SO2 ¾ бесцветный газ с острым запахом.

Раздражающее действие на верхние дыхательные пути объясняется поглощением SO2 влажной поверхностью слизистых оболочек и образованием в них кислот. Он нарушает белковый обмен и ферментативные процессы, вызывает раздражение глаз, кашель.

Свинец присутствует в отработавших газах в виде мельчайших частиц размером 1-4 мкм, которые длительное время сохраняются в атмосфере. Попадание свинца в организм человека вызывает серьезные поражения органов пищеварения, центральной и периферийной нервной системы и другие тяжелые заболевания.

Главная опасность ¾ способность свинца накапливаться в организме человека, так как он практически не выводится.

В Приложении 6 к Инструкции о порядке исчисления и уплаты в бюджет налога за использование природных ресурсов (экологического налога) приведены объемы выбросов загрязняющих веществ при сжигании основных видов топлива (таблица 7.1).

Таблица 7.1 – Объемы выбросов загрязняющих веществ при сжигании основных видов топлива

Применение сажи

Сажа широко применяется во многих отраслях техники.

Более 90% всей производимой сажи потребляет резиновая и прежде всего шинная промышленность (введение сажи в резину значительно повышает её сопротивление разрыву и истиранию).

В крупных масштабах сажа используется в производстве чёрных лаков и эмалей и чёрных печатных красок для полиграфии.

Сажа широко употребляется также как наполнитель для получения различных изделий из пластмасс, для изготовления копировальной бумаги, лент для пишущих машин, крема для обуви, грима, косметических красок и др.

В производстве сухих электрических элементов применяется так называемая ацетиленовая сажа (получается при термическом или взрывном разложении ацетилена); она отличается наиболее развитой вторичной структурой и высокой электропроводностью.

В технике для нагрева многих печей, в частности мартеновских принимаются специальные меры для повышения концентрации сажи в пламени, так как тепловое и световое излучение пламени обусловлено именно наличием в нём сажи.

Источник

Малоизвестный вред печного отопления домов для здоровья человека

Вред печного отопления

Дрова, уголь и другие виды твердого топлива использовался для отопления жилищ и приготовления пищи во всех существовавших человеческих цивилизациях. До появления новых источников энергии в XX веке печное отопление было основным видом отопления домов по всему миру. И сегодня первое, с чем ассоциируется загородный дом или дача – это очаг с пылающими поленьями, дарящий дому тепло и уют. Испокон веков печи были основным способом отопления на Руси — будь то простая крестьянская изба или Императорский дворец. Однако и в настоящее время печное отопление в России не спешит сдавать свои позиции: результаты переписи населения в 2010 году показали, что печное отопление является основным в 40% сельских домохозяйств (дома и квартиры), в 14% домохозяйств в поселках и в 6% городских жилищ. По сравнению с результатами переписи населения России 2002 года число домохозяйств, использующих печное отопление, снизилось на четверть. Для сравнения в 2008-2009 годах только 1% домовладений в Великобритании имели печное отопление на дровах или угле. В Германии и Франции доля таких жилищ составляла 4%, а в США 2%. В небогатой Литве доля домовладений с печным отоплением гораздо выше – 23%. Основным источником энергии для отопления домов в зарубежных странах служит магистральный газ (34-82% домовладений) и электроэнергия (9-35%). Печное отопление, как самый дешевый вид, традиционно используют семьи с низкими и средними доходами. В период экономических кризисов количество домовладений с печным отоплением возрастает. В индустриально неразвитых странах Африки и Юго-восточной Азии дровяные печи используются для отопления и приготовления пищи в 77% и 61% домовладений, соответственно. Обычно, чем ниже уровень жизни семей, использующих печное отопление, тем хуже качество отопительных приборов, больше нарушений правил их установки и эксплуатации и хуже вентиляция помещений. В среднем до сих пор примерно 40% человеческой популяции до сих пор использует дрова и уголь для отопления домов, нагрева воды и приготовления пищи.

Несмотря на то, что печное отопление является, пожалуй, самым доступным видом отопления, а дрова являются возобновляемым и зачастую почти бесплатным энергетическим ресурсом при самостоятельной заготовке, Европейский союз, США, Канада и другие развитые страны принимают ряд законодательных и экономических мер для сокращения числа существующих систем печного отопления, замену старых печных отопительных систем на современные и недопущения их появления в новых домах в их традиционном виде дровяных печей старой конструкции. Например, в некоторых округах в Калифорнии разрешено использовать печи, камины и водонагреватели на дровах только в том случае, если они являются основным источником тепла в доме.

Почему же развитые страны стараются по возможности сократить отопление на дровах? Очевидные ответы – это низкий КПД традиционных дровяных печей, неудобство использования печного отопления с невозможностью автоматизации, неудобство или невозможность использования печного отопления пожилыми людьми или людьми с ограниченным возможностями, высокая пожароопасность дровяных отопительных систем и риски отравления угарным газом при нарушении свободного дымоудаления. Серьезным аргументом сокращения печного отопления является и сокращение выброса парниковых газов в атмосферу. Всего одна дровяная печь устаревшей конструкции выделяет столько же твердых частиц в атмосферу, сколько 5 одновременно работающих старых дизельных двигателей. Не случайно европейская программа «202020», предусматривает 20% сокращение выбросов парниковых газов, 20% потребление энергии из возобновляемых источников и увеличение на 20% энергоэффективности в период до 2020 года) и перспективный переход на бескарбоновую энергетику (сокращение использования углеродосодержащих видов топлива на 80% в период до 2050 года).

Однако, все эти факторы, хотя и являются весьма значимыми, уступают основному, практически неизвестному в России негативному аспекту использования печного отопления: в причинении существенного вреда здоровью людей, выражающемуся в провоцировании серьезных заболеваний, приводящих к преждевременной смерти, таких как онкологические заболевания, заболевания дыхательной и сердечнососудистой системы. Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) включила продукты горения твердого органического топлива, попадающие во внутреннюю атмосферу дома в топ-10 ведущих рисков возникновения заболеваний дыхательной системы (удельный вес 2,7% среди всех остальных рисков), приводящих к преждевременной смерти ежегодно 2 миллионов человек от воспалительных заболеваний легких, хронической обструктивной болезни легких, рака легких и других видов онкологических заболеваний. Хотя долгое время считалось, что недолговременное (недели и месяцы) воздействие продуктов горения не оказывает такого существенного вреда здоровью, как постоянная многолетняя экспозиция, последние исследования показали, что даже кратковременное воздействие продуктов горения – в частности, твердых взвешенных частиц, способны вызывать не только заболевания органов дыхания, но и сердечнососудистой системы. Так исследования на добровольцах показали, что даже кратковременное воздействие продуктов сгорания древесины приводит к увеличению сворачиваемости крови, увеличения жесткости артерий, развитию системного воспаления и нарушений в сосудистых стенках, что в совокупности является предрасполагающими факторами для сердечнососудистых заболеваний.

С чем связана опасность воздействия на человека продуктов горения?

При сжигании древесины и угля в печах, каминах и котлах в окружающую атмосферу и во внутреннее пространство дома поступает целый ряд загрязнителей, оказывающих вредоносное воздействие на организм человека. При идеальных условиях горения, весь углерод в древесине и других видах топлива при освобождении энергии будет полностью превращается в диоксид углерода (СО2). Это идеальная 100% эффективность сгорания. К сожалению, эффективность горения традиционных дровяных печей может составлять от 15% до 60%, а современных печей с дожигом дымовых газов или с использованием катализатора – от 75% до 88% у лучших образцов. При горении топлива в неидеальных условиях, включая низкие температуры сгорания, недостаток кислорода (условия, возникающие в т.н. «печах длительного горения», печах с «тлеющим режимом») неоптимальную циркуляцию воздуха, перегрузка топки дровами, использование дров с влажностью более 20% образуется и поступает в атмосферу большое количество вредных твердых и газообразных продуктов неполного сгорания. Продукты горения древесины содержат не менее 14 канцерогенных соединений и 4 соединения, потенциирующих возникновение рака. Не случайно и сажа бытовая отнесена Международным агентством по исследованию рака (IARC, 2012) к веществам, канцерогенным для человека, а сам процесс сжигания органического топлива для отопления дома или приготовления пищи является вероятным канцерогеном (IARC, 2010). Загрязнение внутренней среды дома происходит всегда, несмотря даже на полноценно работающий дымоход. В плотной жилой застройке существенным фактором загрязнения внутренней среды жилищ является инфильтрация эмиссии продуктов горения от соседских домов с печным отоплением. Наиболее подвержены рискам возникновения заболеваний и преждевременной смерти в связи с хронической экспозицией продуктам неполного сгорания древесины и угля женщины и дети. Воздействие продуктов горения древесины и угла на беременных связано с увеличением количество мертворождений и снижения массы тела новорожденных младенцев.

Вредные для здоровья продукты горения древесины и угля.

1.Твердые взвешенные частицы PM2,5, BC, OC

Твердые частицы диаметром 2.5 мкм и менее (PM2,5) является одним из основных загрязнителей воздуха, образующихся в результате сжигания твердого топлива. Негативное воздействие этих частиц на организм человека наиболее хорошо изучено, и показатель их эмиссии является объектом экологических нормативов. Твердые взвешенные частицы древесного дыма оказывают негативное воздействие за счет прямого токсического действие на клетки, за счет окислительного стресса, нарушения обновления поврежденных клеток и токсического воздействию на генетический материал, в результате чего повышается риск возникновения онкологических заболеваний.

Концентрация частиц PM2,5 уменьшается в дымовых газах при увеличении эффективности горения (более полном сгорании топлива). Воздействие частиц PM2,5 является одной из основных причин преждевременной смертности людей, вызванной воздействием неблагоприятных факторов среды обитания. По классификации Международного агентства по исследованию рака (IARC, 2014) Концентрация частиц PM2,5 во внутренней среде дома во время протопки и, особенно, во время приготовлении пищи на огне возрастает до сотен и тысяч мкг/м 3 при ПДК, рекомендованной ВОЗ для среднесуточной концентрации 25 мкг/м 3 . По статистике ВОЗ, при увеличении концентрации твердых взвешенных частиц в воздухе на каждые 10 мкг/м 3 суточная смертность возрастает на 0.2-0.6%.

Угольные частицы BC – один из компонентов частиц PM2,5. Состоящий из черного угля, обладающих наиболее вредоносным воздействием на организм человека за счет адсорбции и переноса газообразных полициклических ароматических углеводородов, являющихся по классификации IARC канцерогенами I и 2 группы (бензопирена (группа 1), бензаантрацен (группа 2В), дибензоантрацен (группа 2А). Даже увеличение эффективности горения не приводит к сокращению концентрации BC частиц.

Частицы недоокисленного органического углерода OC – частицы, вступающие в отсроченные химические реакции в атмосфере.

Дровяное отопление вносит существенный вклад и в загрязнение окружающей среды. Например, в Хельсинки в 2005-2009 годах вклад дровяного отопления в выбросы в атмосферу частиц РМ2,5 за шесть месяцев холодного сезона составил 19-28% в черте города и 31-66% в пригородах. В 2010 году печное отопление было ответственно за эмиссию в атмосферу 21% твердых взвешенных частиц в Центральной Европе и 13% в Восточной Европе.

Соли: калия сульфаты, калия хлориды и карбонаты цинка. При увеличении эффективности горения увеличивается эмиссия солей.

Газообразные загрязнители.

Продукты горения древесины содержат целый ряд газообразных загрязнителей воздуха, оказывающих негативное влияние на состояние здоровья: угарный газ, полициклические ароматические углеводороды, оксиды азота, летучие органические соединения (такие как акролеин, формальдегид (канцероген 1 группы), бензол (канцероген 1 группы), бутадиен (канцероген 1 группы), кислородсодержащие органические соединения (хиноны, фенолы и органические кислоты и спирты). Сжигание угля часто проводит к эмиссии оксида серы. Кроме того при сжигании угля происходит интенсивное загрязнение воздуха фтором, мышьяком, ртутью и свинцом.

Например, при протопке печи или при приготовлении пищи на огне внутри сельского дома концентрация бензпирена (канцероген 1 группы) возрастает до 70 нг/м 3 при норме по рекомендациям ВОЗ 0, 12 нг/м 3 ; концентрация формальдегида (канцероген 1 группы) возрастает до 26 мкг/м 3 при норме по рекомендациям ВОЗ 9,9 мкг/м 3 (для зимнего время); концентрация бензола (канцероген 1 группы) возрастает до 30-45 мкг/м 3 при норме по рекомендациям ВОЗ 1,7 мкг/м 3

Из всего спектра вредных веществ, выделяющихся при горении наиболее выраженным канцерогенным действием обладают PM2,5 и полициклические ароматические углеводороды.

Сочетанное вредоносное действие печного отопления и радиоактивных почвенных газов.

В сочетании с проживанием в малоэтажных домах в радоноопасных районах, при отсутствии защиты дома от радона, в легкие помимо твердых взвешенных частиц попадают радиоактивные частицы изотопов альфа-активного дочернего 214Po (полония-214) и 218Po (полония-218), повреждающие клетки за счет радиоактивного излучения при распаде. Запыленность атмосферы дома с сочетании с повышенной концентрацией радона значительно увеличивает риски возникновения рака легких и преждевременной смерти.

Кроме того, использование печей, каминов и котлов, расположенных внутри общего контура дома (а не в изолированных котельных или в отдельных постройках) создает понижение давления внутри здания, по сравнению с окружающей дом атмосферой, особенно при отсутствии отдельного приточного воздуховода для отопительного прибора, забирающего атмосферный воздух не от поверхности земли и не из подпола (к сожалению, такая схема подачи воздуха к отопительным приборам практически не используется в России). В этом случае, значительно увеличивается поступление (инфильтрация через щели и поры, поступление по воздуховодам с невысоким воздухозабором) радиоактивных почвенных газов от поверхности земли и из подполий за счет градиента давлений.

Источник