Возможные источники поступления токсикантов в атмосферу

В результате выполненных исследований НИИ ГПЭЧ, сформирован список приоритетных специфических загрязнителей атмосферного воздуха г.о. Тольятти. Основными токсичными специфическими загрязнителями воздуха можно считать: ацетон, бензол, бутилацетат, стирол и метилстиролы, метилметакрилат, бензальдегид, фенол, толуол, ксилолы, алкилбензолы с молекулярной массой 120 – 148 а.е.м., нафталин, бензойная кислота ацетофенон, бензофенон, галогенуглеводороды: хлороформ, 1,2-дихлорэтан, трихлорэтилен, четыреххлористый углерод. Эти органические соединения, с высокой долей вероятности, можно отнести к промышленным загрязнителям и компонентам автомобильного топлива и продуктам его сгорания. К списку можно добавить пиридин, фталевую кислоту и фенилмалеиновый ангидрид, 2,6-ди-терт-бутил-1,4-бензохинон. В воздухе города отмечены разнообразные кислород содержание соединения спирты: бутанол, октанол, 2-этилгексанол, изопренол, карбоновыми кислоты (уксусная, метилуксусная, пропионовая, масляная, изомасляная, валериановая, изовалериановая, капроновая) и альдегиды с длиной углеводородной цепочки от С₅ до С₁₂. Присутствие этих соединений в воздухе может быть связано с процессами гниения мусора (бытовых отходов). Процессы разложения бытовых отходов проходят в основном под воздействием бактерий: ацидогенов и метаногенов. Ацидогены производят первичное разложение мусора на летучие карбоновые кислоты, метаногены перерабатывают летучие карбоновые кислоты в метан CH₄ и диоксид углерода CO₂.

В ряде работ методом ГХ-МС показано наличие в воздухе свалок бытового мусора соединений, содержащих оксигенированные группы, такие как карбоновые кислоты и спирты, что указывает на высокую вероятность того, что разложение отходов на свалке находится в ацидогенной фазе. Это предположение может быть спорным, однако, в данном исследовании было отмечено увеличение содержания карбоновых кислот в летние месяцы. Для выявления истинных источников загрязнения воздуха в городе Тольятти работы по его исследованию следует продолжать. Выполнение таких сложных исследований возможно при оснащении современным приборным оснащением лабораторий, занимающихся анализом воздушной среды. Для многих выше перечисленных веществ установлены нормативы содержания в атмосферном воздухе. Ряд соединений имеют неприятный запах, обладают канцерогенными, тератогенными и мутагенными свойствами. Летучие органические загрязнители и их возможные источники приведены в таблице 19.

 

 

Таблица 19 — Возможные источники поступления токсикантов в атмосферу

 

Вещество	Возможный источник поступления в атмосферу
Азота оксид	Горение практически всех твердых горючих материалов, предприятия производства азотной кислоты
Азота диоксид	Горение практически всех твердых горючих материалов, предприятия производства азотной кислоты
Серы диоксид	Горение серосодержащих веществ, предприятия производства серной кислоты (обжиг пирита и колчедана), ТЭЦ
Углерода оксид	Горение топлива в печах и двигателях внутреннего сгорания
Аммиак	Производство минеральных удобрений, производство азотной кислоты, хладагент
Сероводород	Добыча и переработка нефти, химические процессы, бытовые отходы
Сажа	Дизели, авиационные турбины, тепловые энергетические установки, лесные пожары
Взвешенные вещества	отрасли металлургического, химического и текстильного производства, строительство, автотранспорт
Предельные и непредельные углеводороды	Топливо, добыча и переработка нефти, производства органического синтеза
Бензол	Широко применяется в промышленности, является исходным сырьём для производства лекарств, различных пластмасс, синте­тической резины, красителей. Входит в состав сырой нефти
Толуол	Сырье для производства бензола, бензойной кислоты, нитрото­луолов (тринитротолуола), толуилена, диизоцианатов, бензилхло­рида и других органических веществ. Растворитель в химическом синтез для многих органических веществ и полимеров, входит в состав различных товарных растворителей для лаков и красок
м -, п -, о -Ксилолы	Автомобильный транспорт, выбросы лакокрасочных производств. Применяются в качестве растворителей. ПДК ксилолов в воздухе рабочей зоны 150 мг/м^3
Этилбензол	Производство стирола. Получение ацетофенона жидкофазным каталитическим окислением, как растворитель и компонент высокооктановых бензинов
Стирол	Промышленное получение стирола и производство полимеров
α-Метилстирол	Является одним из связующих мономеров в синтезе α-метилстирольных каучуков, так и может выделяться в значительных количествах при горении резины на основе этих каучуков
Фенол	Производство бисфенола фенолформальдегидных смол, нейлона, капрона, антиоксидантов, ПАВ. Производство лекарств, антисептиков, пестицидов
Ацетофенон	Ацетофенон и некоторые его производные используются как душистые вещества в парфюмерии
Формальдегид	Производство синтетических смол, органический синтез
Ацетальдегид	Производство органических веществ, полимеров, образуется при окислении
Изопрен	Предприятия производства каучуков

Продолжение таблицы 19

 

Вещество	Возможный источник поступления в атмосферу
Дивинил	Предприятия производства каучуков
Циклогексан	Сырье для получения капролактама, адипиновой кислоты и циклогексанона; растворитель эфирных масел, восков, лаков, красок, экстрагент в фармацевтической промышленности
Триметилбензол (мезитилен)	Компонент топлива, используют в производстве промежуточных продуктов красителей
Бензальдегид	Продукт окисления топлива
Циклогексанол	Предприятия производства капролактама
Циклогексанон	Предприятия производства капролактама
Метанол	Растворитель, синтез органических веществ (например, метил- трет -бутилового эфира)
Бенз(а)пирен	Побочный продукт сгорания топлива
Нафтол	Синтез органических веществ
Трихлорметан (хлороформ)	Используется на промышленных предприятиях как экстрагент и растворитель
Гексаналь	Продукт сгорания компонентов бензина
Бензойная кислота	Бензойную кислоту и её соли используют при консервировании пищевых продуктов, в парфюмерии. Производные хлор- и нитробензойные кислоты, широко применяются для синтеза красителе
Нафталин	Сырье для химической промышленности: синтеза фталевого ангидрида, тетралина, декалина, разнообразных производных нафталина. Производные нафталина применяют для получения красителей и взрывчатых веществ, в медицине
Метилнафталины	Могут присутствовать в дизельном топливе
Нонаналь	Продукт сгорания компонентов бензина
Деканаль	Продукт сгорания компонентов бензина
Трихлорэтилен	Трихлорэтилен широко применяется в промышленности и быту. Используется для улучшения свойств инсектицидов; для обезжиривания металлов, для химической чистки тканей
Ацетон	Ацетон — промышленный растворитель при производстве лаков, взрывчатых веществ, лекарственных средств. Является исходным сырьем в многочисленных химических синтезах
Этилацетат	В промышленности используется как растворитель, из-за малой токсичности и приемлемого запаха. Как растворитель полиуретана, нитроцеллюлозы, ацетилцеллюлозы, жиров, восков, для чистки печатных плат, в смеси со спиртом — растворитель в производстве искусственной кожи
Бутилацетат	Растворитель нитроцеллюлозы, хлоркаучука, глифталевых смол и др. плёнкообразующих веществ, применяемых в лакокрасочной промышленности. Входит в состав многих многокомпонентных растворителей 646 и 648.
1,2-Дихлорэтан	Полупродукт для получения винилхлорида, этиленгликоля, тиокола

 

 

Продолжение таблицы 19

 

Вещество	Возможный источник поступления в атмосферу
1-Бутанол	Применяют как растворитель в лакокрасочной промышленности, в производстве смол и пластификаторов: дибутилфталата, трибутилфосфата, для получения бутилацетата и бутилакрилата и эфиров с гликолями
Октанол	Применяют как компонент парфюмерных композиций, отдушек и пищевых эссенций. Бинарная система н-октанол — вода также применяется в фармацевтической химии
Изопренол (3-метилбут-3-ен-1-ол)	Продукт основного органического синтеза производится в качестве промежуточного многотоннажного химического продукта
2-Этилгексанол	75 % 2-этилгексанола расходуется на синтез пластификаторов, 14 % — на получение 2-этилгексилакрилата, для производства эмульсионных красок, адгезивов, чернил для печати, ~ 10 % — на получение добавок к смазкам и маслам, менее 5 % — в синтезе поверхностно-активных веществ
Уксусная кислота	Пищевая промышленность, растворитель в производстве ацетилцеллюлозы, ацетона
Пропионовая кислота	Пропионовая кислота и её производные применяют в производстве: гербицидов (пропанол, дихлорпрол), (ибупрофен, феноболин и др.), душистых веществ, пластмасс (поливинилпропионат), растворителей, винилпластификаторов и ПАВ (гликолевые эфиры)
Бутановая кислота	Масляная кислота используется в производстве ацетобутиратов целлюлозы, пищевых и кормовых добавок
Пентановая кислота	Среди изомеров валериановой кислоты наибольшее значение имеет 3-метилбутановая кислота (изовалериановая кислота), которую получают из валерианового корня или синтетически, применяется для синтеза лекарственных веществ: валидола, бромура ла и др., а также для химического синтеза рацематов аминокислоты валина
Фенилацетилен	Продукт для промышленного синтеза
Фталевая кислота и фенилмалеиновый ангидрид	Предприятия производства фталатов
Бензамид	Фармацевтическая промышленность
Дифенилэтандион	Химическая промышленность. Используется как химикат для синтеза
2,6-Ди-трет-бутил-1,4-бензохинон	2,6-ди-трет-бутил-1,4- бензохинон применяется в качестве антиоксиданта для изучения скорости выведения микрозагрязнителей из ливневых и сточных вод, как окислитель, катализатор полимеризации, как метаболит бутилгидрокситолуола (ионола)
4,4-Диметил-1,3-диоксан	Является промежуточным веществом при синтезе изопрена из формальдегида и изобутанола, также используется в парфюмерной промышленности
Пентаналь	Продукт сгорания компонентов бензина
Гептаналь	Продукт сгорания компонентов бензина
Октаналь	Продукт сгорания компонентов бензина

ВЫВОДЫ

 

1. По результатам статистической обработки измерений атмосферного воздуха методами количественного химического анализа определены вещества, концентрация которых в атмосферном воздухе г. Тольятти оказалось наибольшей (по частоте превышения ПДКм.р.): фенол, стирол, этилбензол; однократно были зафиксированы превышения ПДКм.р.: оксид углерода, метанол, взвешенные вещества. При этом наиболее часто высокие значения концентраций фиксировались в Центральном районе города при северном ветре, что коррелирует с жалобами населения.

2. При статистическом анализе с применением контрольных карт Шухарта (по веществам, контролируемым ПЭЛ в автоматическом режиме: оксид углерода, азота оксид, азота диоксид, аммиак, серы диоксид, взвешенные частицы, взвешенные частицы, фенол, бензол, толуол, этилбензол, о- ксилол, ацетон и метанол) были выявлены отклонения от среднестатистических концентраций загрязняющих веществ, указывающих на наличие в момент отбора проб факторов, не характерных для остального периода наблюдения. При этом 71% отклонений зафиксированы при наличии жалоб от населения.

3. В результате выполненных исследований совместно с НИИ ГПЭЧ с использованием современных высокоинформативных методов физико-химического анализа (газовая хроматография и хроматомасс-спектрометрия с предварительным концентрированием) сформирован список приоритетных загрязнителей атмосферного воздуха г.о. Тольятти. Основными токсичными загрязнителями воздуха можно считать: ацетон, бензол, бутилацетат, стирол и метилстиролы, метилметакрилат, бензальдегид, фенол, толуол, ксилолы, алкилбензолы с молекулярной массой 120 – 148 а.е.м., нафталин, бензойная кислота ацетофенон, бензофенон, галогенуглеводороды: хлороформ, 1,2-дихлорэтан, трихлорэтилен, четыреххлористый углерод. Эти органические соединения, с высокой долей вероятности, можно отнести к промышленным загрязнителям и компонентам автомобильного топлива и продуктам его сгорания. К списку можно добавить пиридин, фталевую кислоту и фенилмалеиновый ангидрид, 2,6-ди-терт-бутил-1,4-бензохинон. В приложении Е представлен единый сводный состав атмосферного воздуха в целом по городскому округу Тольятти.

4. Появление характерного запаха в городской черте обусловлено наличием следующих соединений: пентаналь, гексаналь, гептаналь, нонаналь, деканаль, уксусная, масляная, изомасляная, валериановая, капроновая, каприловая и пеларгоновая кислоты, толуол, ксилолы, бензальдегид, ацетофенон. Масляная, изомасляная и валериановая кислоты обладают очень неприятным запахом – резкий запах прогорклого масла, присутствуя в воздухе даже в незначительных количествах, могут вызвать неприятные ощущения.

Помимо этого, отдельно можно отметить ряд веществ, специфичных для атмосферного воздуха г. Тольятти: 4,4-диметил-1,3-диоксан, диэтилкарбонат, 2,5-диметил-2,5-гександиол, фенол, метоксифенилоксим, бензамид. Данные вещества обнаружены при многократных отборах проб воздуха и в некоторых случаях могут являться маркерами для определения источника их выброса или же являются продуктами вторичных трансформаций компонентов выбросов в атмосфере.

5. В основном жалобы на неприятный запах, возникающий в разных районах г. Тольятти при наступлении неблагоприятных метеорологических условий, вероятно, обусловлен выбросами предприятий, сосредоточенных в северном промышленном узле (летучие мономеры, растворители, абсорбенты, промежуточные и побочные продукты синтеза каучука, капролактама, синтетических смол, выбросы очистных сооружений и др.). Индивидуальные компоненты этих выбросов обладают сильным запахом, однако среди них не обнаруживаются высокотоксичные вещества, относящиеся к первому классу опасности.

6. В большинстве проб атмосферного воздуха г. Тольятти, отобранных в 2019–2020 г.г., обнаружены длинноцепочечные алифатические альдегиды и карбоновые кислоты, а также бензальдегид и бензойная кислота. Их наличие в пробах может объясняться как процессами гниения бытовых отходов под воздействием бактерий (ацидогенов, метаногенов), так и об­ра­зованием из компонентов атмосферных аэрозолей в процессе ана­лиза.

7. В период проведения исследований основные результаты НИР были обнародованы в средствах массовой информации г.о. Тольятти (ссылки и фотоматериалы представлены в приложении Ж).

 

РЕКОМЕНДАЦИИ, НАПРАВЛЕННЫЕ НА УЛУЧШЕНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ОБСТАНОВКИ В Г.О. ТОЛЬЯТТИ, СВЯЗАННОЙ С КАЧЕСТВОМ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА

 

В основу предложений легли результаты, полученные при проведении натурных измерений атмосферного воздуха, а также анализ практик других городов, имеющих аналогичные проблемы и жалобы населения, связанные с качеством атмосферного воздуха. Предлагаемые мероприятия систематизированы в разрезе следующих основных блоков:

- Блок мероприятий, направленных на снижение выбросов загрязняющих веществ от автотранспорта;

- Блок мероприятий, направленных на снижение выбросов от промышленных предприятий;

- Блок мероприятий, направленных на озеленение и благоустройства города;

- Блок мероприятий, направленных на организацию мониторинга загрязняющих веществ;

- Блок мероприятий, связанных с совершенствованием имеющихся законодательных актов;

- Блок мероприятий, направленных на популяризацию экологических вопросов.