Твердые частицы, выбрасываемые через дымовые трубы при сжигании угля заводами, ТЭЦ и котельными, состоят из золовых частиц, несгоревшего топлива (коксовые частицы) и сажи.

При сжигании жидкого топлива образуются нефтяной кокс и сажа; при сжигании газового топлива – сажа.

Максимальный размер золовых частиц может достигать 500 мкм, минимальный – до 1 мкм. Частицы размером до 1 мкм образуются в атмосфере в результате конденсации, размером более 1 мкм могут образовываться в топках котлов в процессе горения топлива.

Зола, обладая свойством слипания, в большинстве случаев образует довольно крупные частицы. Фазово-минералогические исследования состава золы различных топлив показали, что основой всех ее видов является стекло: кристаллическая фаза – кварц, гематит, магнетит и различные силикаты кальция. В золе почти всегда присутствуют частицы несгоревшего топлива, которые имеют более крупные размеры. В этом случае состав таких частиц более сложен. В их состав входят соединения серы, углерода, водорода.

В настоящее время в крупных городах на предприятиях сжигается газ. В крупных котельных системы золоулавливания и высотные трубы в значительной мере позволяют уменьшить выбросы частиц в атмосферу. Для отопительных и коммунально-бытовых котельных оптимальным вариантом также можно считать перевод их на газообразное топливо. В этом случае можно достичь снижения выброса частиц в 100–200 раз по сравнению с твердым топливом при отсутствии золоуловителей. При сжигании жидкого топлива образуются мелкодисперсный нефтяной кокс и сажа, обладающие высокими токсическими свойствами.

При медленном разложении из сажи выделяется бенз(а)пирен. Принято считать, что сажа в чистом виде представляет собой продукт конденсации углерода, а мелкодисперсный кокс образуется в процессе сжигания жидкого топлива путем конденсации и полимеризации в основном тяжелых углеводородных соединений и содержащихся в мазуте карбенов и карбомидов. Опасные свойства сажи объясняются, видимо, присутствием в ней (или входящих в ее состав) сложных углеводородов типа бенз(а)пирена.

Образование и рост сажевых частиц зависят прежде всего от наличия достаточного количества окислителя в зоне горения, а также способа и качества смешения топлива с окислителем (воздухом).

Несмотря на то, что частицы сажи составляют менее 10 % общей массы техногенных загрязнителей атмосферы, ущерб от этого загрязнителя существен. Твердые частицы причиняют вред здоровью человека, поражая легкие, способствуют повышению скорости химических и фотохимических реакций в атмосфере, уменьшают прозрачность воздуха, увеличивают количество осадков и туманов, изменяют температурный уровень среды, отрицательно влияют на почву и растительность.

Степень воздействия пыли во многом зависит от размера частиц и их концентрации, а также химического состава. Главным образом загрязняют атмосферу частицы размерами от 0,1 до 10 мкм. При размерах менее 0,1 мкм частица проявляет свойства молекулы, частицы размером от 1 до 20 мкм могут длительное время находиться в атмосфере, следуя потокам воздуха. При размерах более 20 мкм время витания частиц незначительно и они быстро выпадают на землю.

При исследовании атмосферы городов было обнаружено, что частицы размерами до 1 мкм составляют не более 3 % массы всех частиц, в то время как количество этих частиц очень велико.

Подобные частицы способны проникать в легкие, в связи с чем существенную роль приобретают методы подавления выделения именно таких частиц. Попадая в атмосферу, они играют роль ядер конденсации, влияющих на образование облаков, дождя, снега.

Между интенсивностью выбросов частиц и количеством дождей имеется прямая зависимость: в промышленных городах в воскресные и нерабочие дни уменьшается количество осадков.

Взвешенные частицы сами по себе могут быть химически инертными или активными. Они способны поглощать химически активные вещества или образовывать химически активные соединения и вызывать токсический эффект, если частица токсична вследствие своего химического или физического строения, препятствует физиологическим процессам очистки респираторного тракта или является носителем токсичного вещества.

Инертные частицы загрязняют территории городов, фасады зданий и сооружений, внутренние помещения, а также одежду и ткани.

Частицы пыли вызывают коррозию металлов либо непосредственно, либо за счет воздействия разъедающих химических веществ, входящих в ее состав.

В настоящее время еще недостаточно изучен вопрос о влиянии твердых частиц на растительность. Однако установлено, что цементная пыль, образуя корки на листве, приводит растения к гибели, а окислы магния, попадая в почву, замедляет рост растений.

При общем загрязнении воздушного бассейна множеством загрязнителей трудно определить влияние на окружающую среду того или иного компонента отдельно. В табл. 3 приводятся ориентировочные американские данные о влиянии взвешенных частиц на человека и среду.

Следует отметить, что большинство мелкодисперсных частиц обладает канцерогенной активностью.

К изложенному выше можно добавить, что частицы пыли накапливаются в местах интенсивного сжигания топлива, в том числе моторного в двигателях автомобилей, и наиболее опасны зимой, когда для обогрева жилища в холодных странах, к которым относится Россия, приходится сжигать больше топлива. От автомобилей до последнего времени выделялось много свинца, входящего в состав бензина. В настоящее время от этой составляющей топлива (тетраэтилсвинца) многие развитые страны отказались. В состав пыли могут входить никель, кадмий, бериллий; но они, к счастью, относительно редки; зато волокна асбеста, обладающие, как известно, канцерогенными свойствами, в городской атмосфере встречаются повсеместно. Пыль может быть и радиоактивной. Это следствие испытаний ядерного оружия и ядерных катастроф. Пыль «дарит» нам улица, но есть аэрозоли, которые характерны и для дома. Применяемые в квартире аэрозоли, растворители красок и асбестовая изоляция содержат в себе хлориды метилена, являющиеся канцерогенами.

 

Таблица 3

 

Часто так называемая «бытовая» пыль вызывает аллергию. Например, дочь автора в детстве часто испытывала боли в носоглотке, но после удаления из квартиры по требованию врача коллекции сурьмяных минералов (гордости хозяина), почувствовала себя значительно лучше. Другой пример – соседка автора очень страдала от аллергии на бытовую пыль и почувствовала себя значительно лучше только после приобретения и применения мокрого пылесоса.

Измерить содержание пыли в воздухе квартиры очень трудно, так как известно, что это величина переменная. Однако для этих целей вполне можно применить один из пылемеров, например ПРИЗ-2, выпускаемый отечественной промышленностью. По заказам населения подобную работу может, в частности, проводить фирма «Экосервис».