Монооксид углерода

После краткого обзора общих положений о предельных концентрациях будут рассмотрены некоторые газы, которые играют особую роль при загрязнении воздуха. В первую очередь следует назвать монооксид углерода, который образуется при неполном сгорании углеродсодержащих веществ. В незагрязнённой атмосфере содержится около 60 млн. т. монооксида углерода, т.е. концентрация СО в атмосфере не составляет и одной тысячной доли содержания в ней СО₂.

Небольшие количества монооксида углерода природного происхождения образуются в результате вулканической деятельности и окисления метана в атмосфере. Эта реакционная цепь пока ещё полностью не установлена, по-видимому, окисление осуществляется с помощью ОН^*-радикалов. Исходным веществом для образования этих радикалов служит тропосферный озон, который под действием ультрафиолетового излучения с длиной волны менее 310 нм выделяет возбуждённый кислород. Этот возбуждённый кислород в тропосфере с водяными парами образует радикалы ОН^*. Радикалы ОН^* окисляют метан в многостадийном процессе, где заключительной стадией является образование СО, который, видимо с помощью других радикалов ОН^*, может превращаться в СО₂.

К естественным источникам образования СО добавляются антропогенные выбросы. Это связано в первую очередь с автотранспортом, так как у двигателей внутреннего сгорания оптимальные условия окисления топлива создаются только при выходе на определённый рабочий режим. Как правило, это соответствует ¾ общей мощности двигателя; напротив, максимальные выбросы СО происходят на холостом ходу.

В больших городах, в области большого давления и температурной инверсии содержание СО может достигать 100 млн.^-1 и выше. Внутри помещений, где СО появляется в результате неполного сгорания топлива в печах и курения, его концентрация может доходить до 50 млн.^-1, что сопоставимо с нормой МЭК (максимально эмиссионная концентрация), составляющей 50 см³/м³, или 50 млн.^-1.

Монооксид углерода представляет опасность для человека прежде всего потому, что он может связываться с гемоглобином крови, а также тем, что он участвует в образовании смога. Кроме того, СО может образовывать высокотоксичные соединения – карбонилы, но пока не установлено, в какой степени реализуются в природе необходимые для этого условия.

При взаимодействии с гемоглобином крови монооксид углерода, как и кислород, занимает координационное положение 6 в геме. Сродство гемоглобина к СО в 200-300 раз выше, чем сродство к О₂ (большой разброс значений данных объясняется, очевидно, существованием различных форм гемоглобина).Концентрация 0,066% (об.) в атмосфере достаточна для того, чтобы связать половину гемоглобина. В этом случае уже могут наблюдаться серьёзные нарушения здоровья.

Скорость связывания с угарным газом СО зависит и от концентрации СО, интенсивности обмена веществ в организме человека, в том числе от частоты дыхания. В то время как насыщение гемоглобина монооксидом углерода при объёме поступающего в лёгкие воздуха 10 л/мин. содержанием 0,1% (об.) СО достигается через 6 ч, при тяжёлой работе и интенсивности дыхания 30 л/мин оно достигается уже менее чем через 2 ч.

На горожанина-курильщика, особенно в закрытых помещениях, приходится двойная нагрузка: с одной стороны, действие СО, образующегося в результате выброса промышленными предприятиями и транспортом, с другой – СО, содержащегося в табачном дыме.

Непрерывное выделение СО, наряду с его относительно длительным нахождением в атмосфере, должно было бы привести к большему увеличению концентрации СО в воздухе, чем это наблюдается фактически. Такому накоплению СО препятствуют высшие растения, водоросли и особенно микроорганизмы почвы. Высшие растения в определённой степени могут связывать СО с помощью аминокислоты серина, возможно также окисление СО в СО₂. В почве некоторые микроорганизмы также либо частично переводят СО в органические соединения, либо окисляют его в СО₂. Поэтому почва играет особую роль в удалении СО из атмосферы.