4.3. Канцерогенные вещества

В 30-х годах нашего столетия в поле зрения исследователей попали канцерогенные вещества, поступающие в атмосферу с продуктами сгорания топлив, а также с газовыми выбросами нефтеперерабатывающих, коксохимических фабрик, обогатительных фабрик, терриконов угольных и сланцевых шахт.

К числу обладающих большой канцерогенной активностью и достаточно хорошо изученных веществ следует отнести в первую очередь бенз(а)пирен (3,4 бензпирен - C₂₀H₁₂), который образуется в про­цессах пиролиза угля и углеводородных топлив при температуре более 600^оС и обнаруживается в саже, дымовых газах, выхлопе автомобилей.

По некоторым данным механизм образования бенз(а)пирена протекает с участием ацетилена и других углеводородов ацетиленового ряда, образующихся при пиролизе или крекинге,

СНººººСН

¯

CH₂===CН---СН===СН₂(дивинил)®С₂₀Н₁₂(4.3)

По механизму, предложенному Н.В. Лавровым, балансовое уравнение образования бенз(а)пирена из ацетилена имеет вид

С₂Н₂®C₂₀H₁₂+ 4H₂, (4.4)

а при пиролизе метана

20 СН₄®10C₂H₂+ 60H₂®C₂₀H₁₂+ 34H₂(4.5)

Исследования показали, что существенные количества канцерогенных веществ образуются при сжигании угля в слое, сжигание же топлива в пылеугольных топках не сопровождается значительным выбросом канцерогенных веществ в атмосферу. Концентрация бенз(а)пирена в топках с неподвижной колосниковой решеткой, применяемой главным образом в установках для отопления домов и мелких котельных, на 4 порядка превосходит содержание бенз(а)пирена в котлах электростанций.

Как в отопительных котлах, так и в металлургических агрегатах и в двигателях внутреннего сгорания наблюдается четкая корреляция процесса ухудшения качества горения и выхода бенз(а)пирена. Большие количества его выделяются только при режимах горения, сопровождаемых сажеобразованием. Образование бенз(а)пирена зависит от количества кислорода и от температуры.

Опыты И.А. Шура показали, что при хорошем качестве сжигания газа концентрация бенз(а)пирена в продуктах сгорания невелика, а в ряде случаев даже ниже, чем в окружающем воздухе.

Исследования Л.М. Цирульникова показали, что бенз(а)пирен и другие канцерогенные вещества присутствуют в продуктах сгорания различных топлив в котлах электростанций, однако их влияние не столь велико, и определяют токсичность продуктов сгорания мощных ГРЭС не более чем на 3...4 %.

Исследования В.Г. Конюхова показали, что на газомазутных котлах электростанций максимальный уровень концентраций бенз(а)пирена в продуктах сгорания составляет 2,5...3,0 при сжигании газа и 90,0...100,0 при сжигании мазута, а минимальный 0,5...1,0 для газа и 3,0...5.0 мкг/100 м³для мазута. При сжигании угля выброс бенз(а)пирена выше, чем при сжигании мазута, а при сжигании мазута в смеси с газом приближается к уровню выброса на мазуте. С увеличением нагрузки от 50 до 100 % концентрация бенз(а)пирена обычно снижается.

Электростанции не создают зоны превышения ПДК по канцерогенным веществам. Такие зоны обычно создаются коксохимическими, металлургическими, нефтеперерабатывающими производствами, а также автомобильным транспортом.

Установлено, что на транспортных магистралях существуют устойчивые зоны высоких концентраций бенз(а)пирена, которые располагаются вблизи светофоров.

Концентрация С₂₀Н₁₂в жилых районах с местными отопительными системами зимой достигают 0,32...0,56 мкг/100 м³, что в 2,0...2,3 раза превышают концентрации в жилых районах с централизованным отоплением.

При сушке пищевых продуктов дымовыми газами в последних также обнаруживаются канцерогенные вещества. Так при сушке травяной муки в типовой установке АВМ-1,5, работающей на дизельном топливе, содержание бенз(а)пирена в ней увеличивается в 64 раза.

Зависимость образования бенз(а)пирена от aимеет экстремальный характер с минимумом вблизиa= 1,10, аналогично зависимости СО =f(a). В хорошо отрегулированных топочных устройствах выход бенз(а)пирена не превышает (0,2...0,4)´10^-2мкг/100 м³продуктов сгорания.

Основное количество ПАУ адсорбируется на поверхности частиц сажи и золы размером менее 200 мкм, способных проникать в дыхательные пути человека.