Чем опасна высокая концентрация озона. Основные свойства и способы получения озона. Каков эффект применения озона в медицине

Из-за неблагополучного состояния окружающей среды в России ежегодно погибают более 300 тыс. человек. К традиционным, существовавшим в нашей стране много лет экологическим проблемам прибавилась еще одна - проблема тропосферного (приземного) озона.

Озон: полезен вверху, вреден внизу

Трудно найти человека, который не знал бы о существовании в стратосфере Земли озоновых дыр, лишающих нас защиты от избыточного ультрафиолета Солнца, губительного для всего живого. На фоне этой глобальной проблемы, казалось бы, совершенно невинно выглядит влияние на наше здоровье другого озона, находящегося в приземном воздухе, которым мы дышим. Люди обращают внимание на загрязнение атмосферы выбросами промышленных предприятий и выхлопами автомобилей, но мало кто знает, как опасен приземный озон для человеческого организма.

Токсичность озона (О3) проявляется в результате его действия на дыхательную систему человека и животных. Озон обладает высокой химической активностью, для проявления его токсического действия достаточно минимальных концентраций. Он является почти идеальным боевым отравляющим веществом, и только по причине трудности его

получения он не оказался в числе примененных боевых газов в период Первой мировой войны. К числу его недостатков военные относят резкий запах.

Опасность приземного озона, условия его возникновения и необходимость разработки способов защиты давно тревожат общественность и правительства промышленно развитых стран.

Существует международный термин «доиндустриальный озон». Его концентрация в воздухе составляла 10-20 мкг/м3. Развитие автотранспорта привело к значительному увеличению концентрации озона в тропосфере. Этот приземный озон американцы называют «плохим», в отличие от хорошего - стратосферного. Индустриально развитые страны столкнулись с этой бедой несколько десятилетий назад, а Россия - только в конце 1990-х годов.

Как образуется озон?

Повышенный уровень приземного озона возникает лишь при определенных метеорологических условиях - в жаркую погоду.

В приземном слое атмосферы основным источником озона являются фотохимические реакции, в которых участвуют оксиды азота, летучие углеводороды (выхлопы автотранспорта и промышленные выбросы) и ряд других веществ. Эти компоненты называются предшественниками озона. Под действием ветра они могут распространяться на сотни километров. Когда уровень солнечной радиации мал (пасмурная летняя погода, осень, зима), фотохимические реакции в приземной атмосфере отсутствуют или потекают очень вяло. Но стоит увеличиться солнечной радиации, особенно в безветренную погоду, как воздух в городе и за его пределами становится особенно ядовитым.

Жарким летом 2002 г. в традиционном курортном месте дальнего Подмосковья мы фиксировали уровни озона, превышавшие 300 мкг/м3! Что означают эти цифры?

Озон - вещество высшего класса опасности, по токсичности он превосходит синильную кислоту и хлор, которые являются боевыми отравляющими веществами. Всемирная организация здравоохранения отнесла озон к веществам безпорогового действия, т. е. любая концентрация в воздухе этого газа, сильнейшего канцерогена, опасна для человека. Предельно допустимые концентрации озона в России составляют:
- для жилых зон 30 мкг/м3 (среднее за сутки) и 160 мкг/м3 (среднее за 30 мин и не более 1% повторяемости в год);
- для промышленных зон - не более 100 мкг/м3.

В станах Европейского Союза принят стандарт 110 мкг/м3 за 8 ч светлого времени суток.

В чем опасность озона для здоровья?

Озон попадает в организм со вдыхаемым воздухом. Озон оказывает общетоксическое, раздражающее, канцерогенное, мутагенное, генотоксическое действие; вызывает усталость, головную боль, тошноту, рвоту, раздражение дыхательных путей, кашель, расстройство дыхания, хронический бронхит, эмфизему легких, приступы астмы, отек легких, гемолитическую анемию (из справочника Я.М. Глушко «Вредные неорганические соединения в промышленных выбросах в атмосферу»; Л.,: Химия, 1987).

А эта информация взята с американского правительственного экологического сайта (www.epa.gov/air now (environmental Protection Agency). Ученые США определили, что каждый третий американец обладает повышенной чувствительностью к озону. Люди этой группы могут серьезно навредить своему здоровью, если не будут следить за сообщениями о содержании озона в приземных слоях атмосферы в районах мест их проживания. Такие сведения предоставляет ЕРА (Агентство по защите окружающей среды) совместно с Правительством США. Получая ее, люди оптимизируют свои решения.

Воздействие озона на здоровье человека:
- вызывает раздражение органов дыхания, кашель, тяжесть в груди; эти симптомы могут длиться несколько часов и переходить в хроническую фазу;
- уменьшает легочную функцию;
- способствует развитию астмы и увеличивает количество ее приступов;
- провоцирует возникновение аллергических реакций;
- повреждает ткани бронхов и легких;
- способствует возникновению бесплодия у мужчин;
- значительно понижает иммунитет;
- провоцирует канцерогенные и мутогенные процессы.

Ученые выявили четыре группы людей, которые подвергаются повышенному риску негативного воздействия озона:
- дети;
- взрослые, по роду занятий много времени проводящие в активном движении на открытом воздухе;
- люди, имеющие высокую чувствительность к озону (причину ученые определить пока не могут);
- пожилые люди. К этой же группе относятся больные с хроническими заболеваниями органов дыхания и сердечно-сосудистой системы.

Как защитить себя от действия приземного озона?

Если вы узнали о его повышенной концентрации, выход один - избегать нахождения на открытом воздухе; если это невозможно, максимально ограничить пребывание вне помещения, не двигаться при этом активно; не разрешать детям выходить на улицу.

Ученые Йельского университета США опубликовали данные о негативном воздействии озона на здоровье человека. Они сопоставили данные о смертности с данными о выбросах озона в 95 городах за период 1987-2000 гг. Повышение в воздухе концентрации озона на 20 мкг/м3 приводит к увеличению смертности на следующей неделе более чем на 0,5 % общего количества смертей.

В 2005 г. несколько европейских государств подписали Протокол об ограничении выбросов загрязняющих веществ. Европейские эксперты подсчитали, что при сокращении выбросов предшественников озона (оксидов азота и летучих углеводородов) примерно на 40% уменьшится количество дней, в которые происходит интенсивное образование тропосферного озона.

При уменьшении вредных выбросов промышленности и автомобильного транспорта (соответственно и уменьшения образования приземного озона) количество лет жизни, потерянных людьми из-за хронических болезней, в 2010 году будет на 2,3 млн лет меньше, чем в 1990. Показатели смертности среди детей и подростков, спровоцированных присутствием в атмосфере этого опасного газа и микрочастиц, могут сократиться приблизительно на 47 500 случаев. Вредное воздействие повышенной концентрации озона на процесс роста растений по сравнению с 1990 г. уменьшится на 44% .

В России в 1993 г. ущерб от повышенного озонового фона только по ржи и пшенице составил 150 млн долл., а в Европе - более 2 млрд.

Анализ, проведенный в ходе переговоров о заключении Протокола, показал, что предполагаемая польза от его реализации (улучшение здоровья населения, повышение урожайности в сельском хозяйстве, ограничение ущерба для строений и памятников) значительно превышает по стоимости прогнозируемые расходы (самое малое - в 3 раза) по претворению этого документа в жизнь.

Мы проводили эксперимент по одновременному измерению озона двумя одинаковыми газоанализаторами в Москве и в курортном районе дальнего Подмосковья. Оказалось, что за период летних измерений концентрации озона в городском воздухе были меньше, чем аналогичные показатели в атмосфере курортной зоны. Парадоксальный факт удалось объяснить с помощью модели образования этого газа в пригородах мегаполисов, которую разработали зарубежные ученые. Суть метода в следующем.

С подветренной стороны мегаполиса концентрации озона начинают расти с расстояния примерно 20 км от города и достигают максимальных значений при удалении от него на 50-60 км. В городской среде постоянно действуют мощные источники оксидов азота. Они вступают в реакцию с озоном и нейтрализуют его, а за городом таких источников нет и избыток озона остается в воздухе.

Эти реакции носят циклический характер и определяют равновесие в атмосфере. Таким образом, за городом фотохимическое равновесие устанавливается в сторону высоких значений озона, а в городской среде - более низких. Но это не значит, что воздух мегаполисе безопасней. За последние годы атмосфера Москвы превратилась в химический реактор, производящий очень ядовитые соединения. В присутствии двуокиси азота (а этого газа в городском воздухе всегда много) озон становится в 20 раз более токсичным. Москвичи, спасаясь на дачах от летней жары, не представляют, какой опасности подвергают свое здоровье. Единственное спасение - холодное, пасмурное и дождливое лето! Потепление климата в Московском регионе может привести к катастрофической ситуации с уровнем приземного озона, особенно если наши власти и дальше будут считать его полезным.

Следует сказать несколько слов еще об одном популярном мифе. В художественной литературе можно встретить фразу «после грозы чудесно пахнет озоном». Практически все люди, включая министра экологии, считают, что чем больше озона в воздухе, тем полезней для здоровья, дышать нужно как можно глубже. Между тем многолетние измерения озона в курортных зонах и городах всегда показывают одну картину: - после грозы и ливня в приземной атмосфере озон исчезает.

Как решают проблему тропосферного озона в США и странах Европейского союза? В Европе насчитывается более 10 тыс. станций контроля за предшественниками озона и за ним самим. Получаемая информация используется для оповещения населения. Самый посещаемый сайт в Германии - о содержании озона в воздухе. На основе полученных данных формируется политика в области охраны окружающей среды стран - членов ЕС. США и Европе уже удалось добиться ежегодного снижения концентраций озона в атмосферном воздухе.

В России нет ни одной станции контроля озона и его предшественников, хотя есть качественная аналитическая техника, для контроля уровня озона, специалисты, предлагающие способы решения этой проблемы. У властей нет ни воли, ни желания вникать в нее.

Как же реагируют на эту острейшую ситуацию чиновники, которые формируют политику природопользования, чиновники, которые строят дворцы на самой дорогой и самой опасной земле Подмосковья?

22 августа 2004 г. принят Федеральный закон № 12 «О внесении изменений в законодательные акты Российской Федерации и признании утратившими силу некоторых законодательных актов Российской Федерации в связи с принятием федеральных законов «О внесении изменений и дополнений в Федеральный закон «Об общих принципах организации законодательных (представительных) и исполнительных органов государственной власти субъектов Российской Федерации» и «Об общих принципах организации местного самоуправления в Российской Федерации».

Название закона, казалось бы, указывает на то, что изменения должны касаться органов государственной власти и местного самоуправления. Мы же убедились в том, что этот закон внес существенные изменения в жизнь всех граждан России, причем далеко не позитивного характера. Тенденция изменений в области природоохранного законодательства не внушает оптимизма, она демонстрирует факт самоустранения органов государственной власти от выполнения обязательств перед обществом по обеспечению экологической безопасности и ликвидации правовых гарантий и практических механизмов охраны окружающей среды. Важнейшим негативным аспектом принятых изменений является лишение природоохранной деятельности государственной финансовой поддержки, а также антиконституционные изменения в части разграничения полномочий между федеральными органами власти и органами власти субъектов РФ.

Ликвидированы правовые механизмы защиты атмосферного воздуха в городах.

Федеральные власти сняли с себя ответственность за жизнь и здоровье миллионов горожан.

Федеральный закон «Об охране атмосферного воздуха»

Качество воздушной среды является одним из определяющих факторов состояния окружающей среды. Общая тенденция развития законодательства в этой области демонстрирует отход от соблюдения конституционных гарантий права граждан на благоприятную окружающую среду.

Состояние атмосферного воздуха таких городов, как Москва, Новокузнецк, Череповец, Кемерово, Челябинск, Екатеринбург, является катастрофическим. Люди, проживающие в городах, вынуждены дышать токсичными выбросами промышленных предприятий, превышающими предельно допустимые нормы в сотни раз. Последние изменения, внесенные в Федеральный закон «Об охране атмосферного воздуха», лишают их даже теоретической возможности изменить ситуацию в будущем.

Возможно, судьба значительной части населения России, обеспечивающего благосостояние страны, не волнует ни исполнительную, ни законодательную власти. Однако собственная жизнь, казалось бы, не должна быть безразлична даже власть имущим. Существует мнение, что Москва находится в особом положении и трудности, переживаемые в регионах, москвичам не знакомы, а уж правительство, президент и депутаты Государственной думы вообще живут на другой планете. Во многом такое мнение обоснованно, но только не в ситуации с воздухом. И бомж, и президент, и председатель правительства, живя в Москве, дышат одним воздухом.

В Федеральный закон «Об охране атмосферного воздуха» внесены изменения, свидетельствующие о полной ликвидации системы защиты воздушной среды.

Статья 8 (утратила силу)

«Специально уполномоченный федеральный орган исполнительной власти в области охраны атмосферного воздуха в установленном порядке осуществляет деятельность в области охраны атмосферного воздуха совместно с другими федеральными органами исполнительной власти в пределах их компетенции и взаимодействует с органами исполнительной власти субъектов Российской Федерации».

Статья 9 (утратила силу)

«1. Юридические лица, имеющие источники выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух, а также вредного физического воздействия на атмосферный воздух, разрабатывают и осуществляют в области охраны атмосферного воздуха мероприятия по охране атмосферного воздуха.

2. С учетом мероприятий по уменьшению выбросов вредных (загрязняющих) веществ, данных мониторинга атмосферного воздуха, результатов контроля выбросов вредных (загрязняющих) веществ, результатов расчетов рассеивания выбросов вредных (загрязняющих) веществ специально уполномоченный федеральный орган исполнительной власти в области охраны атмосферного воздуха, его территориальные органы разрабатывают соответствующие федеральные целевые программы, программы субъектов Российской Федерации и местные программы охраны атмосферного воздуха.

Мероприятия по охране атмосферного воздуха не должны приводить к загрязнению других объектов окружающей природной среды.

3. Проекты программ охраны атмосферного воздуха могут выноситься на обсуждение граждан и общественных объединений в целях учета их предложений при планировании и осуществлении мероприятий по улучшению качества атмосферного воздуха.

Статья 10 (утратила силу)

«Финансирование программ охраны атмосферного воздуха и мероприятий по его охране осуществляется в соответствии законодательством Российской Федерации.»

Анализируя внесенные в законодательство изменения, можно сделать следующие выводы:

1. Ликвидирован специально уполномоченный орган по охране атмосферного воздуха, фактически снята ответственность с федеральной власти за ужасающее состояние воздушной среды огромного количества российских городов с развитой промышленностью. Состояние воздуха в них представляет угрозу не только для здоровья, но и для жизни людей (ст. 8)

2. Ликвидированы программы охраны атмосферного воздуха (ст. 9).

3. С юридических лиц, имеющих источники выбросов вредных веществ, снята обязанность по охране атмосферного воздуха.

4. С федеральных органов власти и властей субъектов Российской Федерации снята обязанность по разработке и реализации программ и проведению мероприятий по охране атмосферного воздуха.

5. Ликвидирован контроль общественности и ее участие в планировании и осуществлении программ по охране атмосферного воздуха.

6. Ликвидировано финансирование программ и мероприятий по охране атмосферного воздуха (ст. 10).

Признание указанных статей утратившими силу делает бессмысленным само существование в России Закона об охране атмосферного воздуха.

Без гарантий правовой защиты оставлено население всех промышленных городов России, проживающих в условиях катастрофического загрязнения атмосферы.

А.М.Чучалин, О.А. Яковлева, В.А. Миляев, С.Н. Котельников.

Озон - самое эффективное средство для очистки воздуха от таких загрязнений как:

Беда в том, что мы быстро привыкаем к плохому воздуху, и через некоторое время перестаём замечать неприятные запахи. С бурным ростом промышленности и уровня урбанизации мы всё меньше дышим чистым воздухом и всё более привычным для нас становится загрязненный воздух нашей повседневной жизни. Никакое количество вентиляции, даже очень дорогостоящей, не в состоянии поддерживать воздух в хорошем состоянии, если не используется озонирование воздуха. Зачастую удаление неприятных запахов с помощью проветривания является абсолютно невозможным, и все же они должны быть удалены.

Вот где озон приходит на помощь. Очистка воздуха озоном имеет много преимуществ. Этот способ очень надежен, очень эффективен и недорог.

• Озон эффективно уничтожает все известные вирусы, бактерии, грибки. Он обладает высокой диффузионной способностью и быстро распространяется по всему объёму помещения, проникая в углы и щели, где воздух практически не движется.
• Озон взаимодействует со многими ядовитыми и неприятно пахнущими химическими соединениями не оставляя опасных побочных продуктов.
• Озон уничтожает пахнущие соединения в отличие от химических средств, которые лишь маскируют запахи и сами являются токсичными и даже канцерогенными загрязнителями воздуха.
• Избыточное количество озона быстро превращаются в молекулярный кислород.

Использование озона в доме:

• Дезинфекция воздуха во время эпидемий и болезней.
• Уничтожение токсичных веществ и запахов, выделяемых краской, мебелью, обоями, коврами, моющими средствами.
• Быстрое устранение запахов сигаретного дыма и сгоревшей пищи, пожара.
• Борьба с запахами домашних животных, кухни, туалета.
• Устранение запаха сырости.
• Предохранение от гниения, борьба с плесенью, удаление грибка в подвалах, погребах, овощехранилищах, банях, местах содержания животных.
• Увеличение срока хранения продуктов и ликвидация запахов в холодильнике.
• Борьба с насекомыми.
• Восстановление уровня естественной ионизации воздуха в помещении.
• Устранение пылевых клещей и аллергенов.
• Устранение запаха в обуви.

Озон находит широчайшее применение во всех областях коммерческой деятельности человека.
Часто можно услышать что озон ядовит. Это правда, как и правда то, что любое лекарство ядовито в больших концентрациях, а в малых оно лечит. Так и озон, в малых концентрациях он является лекарством, а в больших вызывает отравление. Теоретически считается, что летальный исход может наступить при вдыхании озона в течении 60 минут при его концентрации в воздухе превышающей ПДК в 500 раз. Но за всю историю искусственного производства озона (более 120 лет) не зафиксировано ни одного случая смерти от отравления озоном, в отличие от других ядовитых веществ, от которых ежегодно умирают миллионы людей.
Доказано, что озон не обладает канцерогенностью и мутагенностью. Он нейтрализует большинство токсинов которые обладают такими свойствами.
Озон в больших концентрациях может обжигать слизистые оболочки органов дыхания. Такие концентрации в домашних условиях можно получить используя оборудование для коммерческого и промышленного назначения. Иногда люди покупают такое оборудование для различных целей т.к. оно доступно по цене. Такое оборудование можно использовать в квартирах только в отсутствии людей. Бытовые озонаторы не способны достигать опасных концентрации озона в воздухе, так как они малопроизводительны.
При правильном применении озон не только безопасен, но и полезен.
Озонированная вода безопасна при любом содержании озона.

Концентрация озона и последствия воздействия.
Данные IOA (International Ozone Association)

ppm = Parts per million - частей на миллион. У озона 1ppm примерно равен 2мг/м3

0,001 ppm.
Наименьшее значение концентрации озона, обнаруживаемое гиперчувствительными людьми. Слишком низкая концентрация, чтобы точно измерить лучшим электронным оборудованием.
. 0,003 ppm - 0,010 ppm.
Порог восприятия запаха озона средним человеком на свежем воздухе. Легко обнаруживается большинством нормальных людей. Эти концентрации могут быть измерены с достаточной точностью. Уровни озона в типичных жилых и офисных помещениях оборудованных нормально работающими очистителями воздуха при низком уровне озона с наружи помещения. Высокая концентрация уровня озона на улице может повлиять на уровень содержания озона в воздухе внутри помещения.
. 0,001 до 0,125 ppm.
Типичные концентрации озона в естественной атмосфере. Эти уровни концентрации изменяются с высотой, временем суток, атмосферных условий и местности.
. 0,020 до 0,040 ppm.
Средняя обобщённая концентрация окислителей в некоторых крупных городах в 1964 году. Более 95 процентов окислителей приходится на озон.
. 0,040 ppm.
Предел для различных устройств домашнего использования в США. Измеряется как устойчивая концентрация озона в тестовой комнате.
. 0,050 ppm.
Предельно допустимая концентрация озона рекомендовано ASHRAE в кондиционерах и вентиляциях для помещении.
. 0,050 ppm.
Предельно допустимая концентрация озона производимая электронными очистителями воздуха и аналогичными устройствами для жилых помещений в соответствии с Федеральным законом США для пищевых продуктах, лекарствах и косметических. (Примечание: Держите этот показатель в виду при выборе озонаторов воздуха для дома.)
. 0,100 ppm. (1 х ПДК)
Предельно допустимая концентрация (ПДК) озона в промышленных рабочих зонах: допустимое воздействие на человека - 8 часов в день, 6 дней в неделю.Нормы США. В России в два раза ниже.
. 0,100 ppm.
Максимально допустимый предел концентрации озона для промышленных и общественных объектов в Англии, Японии, Франции, Нидерландах и Германии.
. 0,150 до 0,500 ppm.
Типичная пиковая концентрация озона в крупных городах.
. 0,200 ppm. (2 х ПДК)
. Длительное воздействие на человека в условиях профессионально проводимого эксперимента не приводит к заметным побочным эффектам. Пороговый уровень озона, при котором ощущается раздражение в носу и горле, находится в районе 0,300 мг / кг.
. 0,300 ppm.
Уровень озона, при котором некоторые чувствительные виды растений стали проявлять признаки воздействия.
. 0,500 ppm. (5 х ПДК)
Уровень озона, при котором Лос-Анджелес, Калифорния, заявляет о своей Смог-предупреждение № 1. Может вызывать тошноту у некоторых людей.
. 1,00 до 2,00 ppm. (10 - 20 х ПДК)
Лос-Анджелес, Калифорния, заявляет о Смог-предупреждение № 2 при 1,00 ppm. концентрации озона и смог-предупреждение № 3 на 1,500 ppm. Добровольцы, находящиеся в течение 2 часов при этой концентрации озона, чувствовали симптомы, которые могут привести к временной нетрудоспособности. Симптомы ослабевают после нескольких дней. Симптомами являются головная боль, боль в груди, и сухость дыхательных путей.
. 1,40 до 5,00 ppm.
Фасоль подвергшаяся от 1,4 до 5,0 ppm концентрации озона в течение 70 минут показал некоторые признаки серьезной травмы зрелых листьев.
. 5,00 до 25,00 ppm. (50 - 250 х ПДК)
Эксперименты показали, что 3 часа воздействия в озоном в концентрации 12 ppm, смертельны для морских свинок. Сварщики, которые были подвержены воздействием озона в концентрации до 9 ppm, плюс других загрязнителей воздуха получали отек легких. Через 2 - 3 недели они восстанавливались и рентген показывал, что лёгкие были в норме. Но спустя 9 месяцев они по-прежнему жаловались на быструю утомляемость и отдышку при физических нагрузках.
. 25,00 ppm. и выше
Концентрация озона, которая является опасной для жизни человека при воздействии в течении 2-3-х минут, неизвестна, но на основе экспериментов на животных, воздействие при концентрация 50 ppm.(в 500 раз выше ПДК) в течение 60 минут, вероятно, будет фатальным.

В начале мая 1978 г. в Лондоне было зарегистрировано небывалое высокое содержание озона в городском воздухе – 18:1 000 000, т.е. на 1 млн частей воздуха приходилось 18 частей озона.

Казалось бы, ничего плохого в этом нет. Озонированный во время грозы воздух почти все воспринимают как отличающийся особой свежестью и чистотой. Таким он и является на самом деле, но только до тех пор, пока количество озона не превышает определенного предела. В высоких концентрациях он токсичен для живых организмов.

Для человека вредной считается доза 0,2–0,3 мг/м3. Предельно допустимая концентрация (ПДК) озона в воздухе, установленная Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ), составляет 6 частей на 1 млн. Таким образом, в тот майский день содержание этого газа в воздухе Лондона превысило ПДК в три раза. (Для сравнения укажем, что фоновое, обычное, содержание озона в воздухе Южной Англии составляет 2–4 части на 1 млн.)

Ясно, что никакая, даже сверхмощная гроза не может стать причиной появления такого количества озона, следовательно избыточное его количество – плод деятельности человека. Этот газ широко применяется для дезинфекции, обеззараживания питьевой воды, дезодорирования дурно пахнущих веществ, для очистки промышленных стоков, отбеливания тканей. Он используется во многих технологических процессах, например, в органическом синтезе различных жирных кислот, эпоксидных смол.

В повышении концентрации озона в атмосфере повинны и предприятия топливно-энергетического комплекса. Они выбрасывают в воздух большое количество сернистого газа и окислов азота, молекулы которых под влиянием ультрафиолетовых лучей солнечного спектра способны переходить в активное состояние с выделением атомарного кислорода. Последний реагирует с молекулярным кислородом воздуха, в результате чего и образуется озон – важнейший компонент так называемого фотохимического смога.

О том, как действует на человека этот густой туман – аэрозоль вредных веществ, содержащихся в выбросах и копоти, озона и токсичных металлов, – напоминать излишне. Во многих крупных промышленных городах в дни смога наблюдается значительное увеличение смертности вследствие обострения хронических заболеваний сердечно-сосудистой системы, дыхательных путей и т.п.

Конечно, обнаружить смог нетрудно. Но как заметить регулярное увеличение количества озона в воздухе? В этом могут помочь растения.

Наиболее чувствительны к озону виноград, цитрусовые, табак, шпинат, редис, фасоль, картофель, томаты, люцерна. Как правило, повреждение озоном винограда сопровождается возникновением темно-коричневых пятен на верхней стороне взрослых листьев. Причем более старые из них повреждаются сильнее, чем молодые. В районе великих озер (США), где концентрация озона составляет 0,2 мг/м3, листья винограда не только теряют зеленую окраску, но и преждевременно опадают.

У клевера и райграса под влиянием повышенных доз этого фотооксиданта значительно сокращается сама поверхность листа – на 50 и 35% соответственно. Изменяется и внешний вид листьев. Сначала они становятся серебристыми и глянцевитыми, затем хлоротичными с участками некроза. Кончики их обесцвечиваются, становятся белыми.

Изучение поврежденных листьев винограда и петунии выявило общую закономерность: озон оказывает преимущественное влияние на мякоть листа (так называемую столбчатую паренхиму). Первым симптомом внутриклеточных повреждений является разрушение хлоропластов и скопление продуктов распада в виде общей однородной, неструктурированной массы.

Изменения структуры хлоропластов сказываются на интенсивности фотосинтеза. Особенно заметно снижается скорость усвоения углерода углекислого газа под воздействием озона у подсолнечника.

Японские исследователи установили, что озон влияет не только на сам фотосинтез, но и на распределение его продуктов в клетке. По мнению большинства из них, первичной мишенью действия озона является клеточная мембрана, проницаемость которой резко изменяется. Например, у сои под влиянием озона внутриклеточные мембраны становятся более чувствительными к красителям, чем мембраны неповрежденных растений. А у петунии под действием озона значительно ускоряется выход из клеток ионов калия, что легко обнаруживается, поэтому он был рекомендован как количественный показатель влияния озона на растения.

Другим показателем влияния озона на растения может служить изменение их дыхания. Так, после двухчасового пребывания опытных растений в атмосфере с повышенным содержанием озона скорость дыхания снижается на 60%.

Результатом подобных изменений является снижение темпов роста и урожайности растений, в том числе сельскохозяйственных культур. Потери урожая картофеля могут достигать 50%, люцерны – 33–42%. У петунии фотооксидант вызывает уменьшение диаметра и веса цветков.

Установлено, что не только различные виды, но и разные сорта одного и того же вида растений неодинаково реагируют на воздушные загрязнения. Почему же одни из них оказались более чувствительны к озону, чем другие? Специальные эксперименты показали, что растения устойчивых сортов отличаются скоростью физиологических реакций на повышение концентрации озона. Они быстрее закрывают устьица и поэтому меньше накапливают токсичный газ.

Разумеется, для целей биологического мониторинга нужны особо чувствительные сорта растений. К таковым относится, например, фасоль сорта Пинто, которая очень чутко реагирует на избыток озона и паров оксиацетилнитрата в воздухе. Специально выведены сорта табака, отличающиеся повышенной чувствительностью к этому оксиданту. В 1967–1968 гг. в отдельных районах ФРГ загрязненность воздуха озоном определяли, анализируя симптомы повреждений индикаторных растений – табака сорта BeIC3.

В 1981 г. для более точного учета повреждений индикаторных растений озоном был предложен метод, включающий два этапа:

– фотографирование поврежденных листьев в природных условиях (в поле);

– измерение, проводимое на негативах с помощью телевизионной камеры, соединенной с вычислительной машиной. Использование зеленого светофильтра при фотографировании листьев позволяет получать негативы, на которых некротические участки выглядят как темные пятна на белом фоне, размеры которых точно подсчитывают с помощью вычислительной техники.

Действие озона на культуру ткани табака в искусственной питательной среде приводило к тому, что ее кусочки становились коричневыми.

Другим характерным признаком действия озона на растения является угнетение (до полного прекращения) прорастания пыльцы. Этот феномен также предложено использовать в качестве биотеста на повышение концентрации озона. По скорости роста пыльцевых трубок можно определять содержание озона в воздухе.

Работы в этом направлении продолжаются, что свидетельствует о важном значении, придаваемом во всем мире биомониторингу присутствия в атмосфере озона – чрезвычайно распространенного и опасного токсиканта.

Заметнее всего ПДК увеличен в Звенигороде

«Не бываю я нигде, не дышу озоном...», - пела когда-то Алла Пугачева. В 80-х, когда была написана эта песенка, концентрации озона в московском воздухе действительно, была безопасна и подышать озоном было все равно, что глотнуть свежего воздуха. Теперь эта песня с научной точки зрения неверна. Начиная середины 90-х в российском воздухе отмечаются такие концентрации О3, что не только дышать им, - простые прогулки во дворе в определенные периоды времени следует ограничивать. По сути мы уже 15 лет живем в измененной среде обитания, не понимая, что воздух в городе может быть свежим, но не может быть чистым. Страшную правду открыли «МК» специалисты кафедры «Процессы и аппараты химической технологии» МАМИ под руководством члена-корреспондента РАН, профессора Владимира Систера.

Сразу объясним читателям, что речь в данном случае пойдет не о том высотном озоне, который защищает нашу планету от вредного ультрафиолета в стратосфере, где он образуется от воздействия солнечного излучения на атмосферный кислород и является естественным «щитом» от космических лучей. Озон, воспетый Примадонной, - озон тропосферный, образующийся в приземном слое атмосферы в результате фотохимических реакций, в которые вступают на свету окислы азота, углеводородов, углерода, серы. Но главным их источником все же принято считать именно автомобили. Итак, вдыхая свежий воздух на подмосковной дачной веранде, нужно помнить, что пряный запах грозы не всегда полезен для здоровья. Он безопасен и порой приносит пользу (вспомним озонаторы в больничных палатах) лишь в малых концентрациях.

Предельно допустимыми в воздухе считаются 30 микрограмм озона на кубический метр (30 мг/м3), - поясняет заместитель заведующего кафедрой, доцент Андрей ЦЕДИЛИН. - Это давно установили в Роспотребнадзоре и Институте гигиены труда и профзаболеваний. Но у нас почти повсеместно этот уровень превышен. А ведь озон входит в первую группу высокотоксичных веществ, таких, как плутоний, ртуть, зоман, оксиды углерода, серы...

Иными словами озон гораздо вреднее, чем автомобильные выбросы? Почему тогда мы раньше не знали про эту опасность?

Мы об этом знали, просто изучать проблему стали сравнительно недавно. Сейчас повсеместно идет урбанизация, и за счет нее у нас постепенно меняется состав атмосферы. К примеру, в 50-е годы прошлого века у нас вообще не было понятия «экология»... Что касается уровня озона, у нас эти работы начались только в 90-е годы, когда специалисты стали регистрировать повышенный уровень этого газа. Без человеческого участия этого повышения не происходит, - к примеру, над морем (пожалуй, единственным местом на Земле, где озон остался в прежних количествах, он всегда регистрируется на уровне около 17 мкг/м3).

Озон - везде и в высоких концентрациях. По крайней мере в Москве мы в течение 7 лет регистрируем повышенные концентрации озона как в внутри помещений, так и на придомовых территориях. Но больше озона оказалось в Подмосковье, к примеру, в традиционно самом чистом Звенигороде ПДК оказался превышен в два (!) раза. Это странно. Казалось, что в Москве его должно быть больше. Но курьез объясняется просто - столица (мы проводили замеры в Южном Медведково, Раменках, Косино, Зеленограде) сильно запылена, а молекулы озона очень чувствительны к пыли и часть их просто разрушается.

- Действительно ли озон имеет «запах грозы»?

Так говорят. Но наши замеры показали, что после грозы, а точнее после сильного ливня уровень озона наоборот падает, потому что этот канцероген боится влажности.

-К чему приводят отравления озоном?

При наличие озона в концентрации 60, 80 мкг/м3 и больше озон начинает отравлять организм, выжигая ткани легких и бронхов, снижая наш иммунитет. После перехода уровня 30 мкг/м³ фиксируется большее звонков в службу «скорой помощи». После того, как пройден уровень 70 мкг/м³ дальнейшее возрастание средней концентрации озона повышает среднюю смертность на 0,4 %, средняя концентрация озона 100 мкг/м³ повышает смертность еще на 1–2 %, и далее.

- В какое время озона на улицах больше?

В весенне-летний период, потому что при повышенной температуре и более ярком солнце лучше идут фото-химические реакции.

- Что может спасти нас: маски, поливальные машины на улицах?

Прежде всего надо организовать полный мониторинг по городу и по мере увеличение уровня озона в том или ином районе оповещать людей. К примеру, в США (где нормы мягче, чем у нас: у них тревогу бьют, начиная от 70мкг/м3) давно создана такая система. Когда ПДК озона превышена, местное радио сообщает об этом, советуя гражданам того или иного округа не пользоваться автомобилем, не проводить лако-красочные работы, стараться находиться в помещениях. Такую систему надо вводить и у нас, другого способа защитить себя от этого канцерогена нет.

Озон является аллотропной формой кислорода с химической формулой О3. При нормальных температуре и давлении он представляет собой газ голубого цвета с характерным запахом (по-гречески озон - пахнущий). При температуре кипения равной -111,9°С озон превращается в жидкость темно-синего цвета, а при температуре плавления -192,5°С озон кристаллизуется в темно-фиолетовые игольчатые кристаллы. Основное технологическое применение озона связано с его исключительными окислительными свойствами. По своим окислительным возможностям озон стоит за фтором, гидроксильным радикалом и атомарным кислородом, опережая такие широко известные вещества как хлор, перекись водорода. При разложении озона образуется атомарный кислород, окислительные свойства которого еще более значительные. Благодаря этому, озон в настоящее время находит все более широкое применение при подготовке питьевой воды, очистке сточных вод, обработке воды в плавательных бассейнах, очистке отходящих газов, в сельском хозяйстве.

Гигиенические нормы и правила работы с озоном

По параметрам острой токсичности озон относится к 1 классу опасности. Согласно ГОСТ 12.1.007-76 предельно допустимая концентрация (ПДК) озона в воздухе рабочей зоны - 0,1 мг/м3, максимальная разовая ПДК озона в атмосферном воздухе - 0,16 мг/м3, средняя суточная ПДК озона в атмосферном воздухе - 0,03 мг/м3. При вдыхании высоких концентраций озона (9 мг/м3) и выше может появиться кашель, раздражение глаз, головная боль, головокружение и загрудинные боли. Возможно появление бронхоспазма и даже начальных стадий отека легких (при многочасовом воздействии высоких концентраций).

К счастью, характерный запах озона органолептически начинает ощущаться уже при концентрациях 0,004-0,015 мг/м3, т.е. существенно ниже гигиенического норматива. Поэтому в аварийной ситуации персонал, работающий с озоном, может без вреда для здоровья отключить установку, включить вентиляцию и покинуть помещение до полного его проветривания. При правильной организации технологического цикла озоновой дезинфекции кулера может быть достигнута достаточно высокая степень использования озона. Можно ожидать, что количество непрореагировавшего озона не будет превышать 25% от производительности генератора озона.

Однако, учитывая вышесказанное, пренебрегать этой величиной недопустимо. Так, при работе озонатора с производительностью 0,5 г/час в течение 10 минут и эффективности использования озона 75% количество озона, поступившего в атмосферу, составит около 20 мг.

Таким образом, для помещений объемом менее 100 м3 средняя концентрация озона составит более 0,2 мг/м3, что превышает значение максимальной разовой ПДК озона в атмосферном воздухе. Технология применения озона должна быть организована таким образом, чтобы остаточный озон не поступал в помещение, а конвертировался в кислород в так называемом деструкторе озона - необходимом элементе любой установки озонирования. Деструктор представляет собой стакан, заполненный специальным катализатором разложения озона. Проходя через слой катализатора, озон практически мгновенно превращается в кислород. Деструктор озона может быть установлен на горловину кулера, через которую газ выходит в атмосферу.