chapter fourAirborne hazards“The wo

chapter four


Airborne hazards


“The work is going well, but it looks like the end of the world.”

— S. Rowland, co-discoverer of the CFC effect, to his wife.

Introduction
When potentially noxious substances are discharged into the atmosphere at a rate that exceeds its capacity to disperse them by dilution and air currents, the resulting accumulation is air pollution. It may take the form of haze, dust, mist (which may be corrosive), or smoke and may contain oxides of sulfur and nitrogen and other gases that may irritate the eyes, respiratory tract, or skin and other substances that may be harmful to the environment or to human health. Absorption may occur in amounts sufficient to cause acute or chronic systemic toxicity. Air pollution has been greatly underestimated as a cause of illness and death. In May 2000, acting Canadian Environment Commissioner Richard Smith quoted government statistics indicating that smog adversely affected the health of 20,000,000 Canadians and caused 5000 premature deaths annually in 11 major population centers. This is in com- parison to 4936 deaths from breast cancer, 3622 from prostate cancer, 3064 from motor vehicle accidents, and 665 from malignant melanoma. Air pol- lution obviously is an important health hazard.

Types of air pollution
Air pollutants may be gaseous or particulate in nature, and particulates may be either solid or liquid. Smog is a combination of air pollutants.

Gaseous pollutants

These are derived from materials that have entered into chemical reactions or combustion processes. They include carbon-based compounds such as hydrocarbons; oxides and acids; sulfur compounds such as dioxide, trioxide,

and sulfides; nitrogen compounds (ammonia, amines, oxides); and haloge- nated substances (organic and inorganic halides).

Particulates

Particle or droplet size may range from 0.01 to 100 microns in diameter. The smaller particles are referred to as aerosols and can remain suspended, scat- tering light and behaving much like a gas. Below 10 microns, particles are capable of penetrating to all sites in the respiratory tract. Industrial particu- lates are usually solid and are carbonaceous, metallic oxides, salts, or acids and their porosity is such that they will absorb other gases and liquids.

Smog

The word is a combination of smoke and fog and is a popular term for a fairly uniform mixture of gaseous and particulate pollutants that accumulate over urban centers and persist for a prolonged period. Smog is a brown or yellow haze and usually occurs during the phenomenon of temperature inversion when a high-level mass of cold air traps warmer air beneath it to prevent mixing and dispersion. An especially bad “killer smog” occurred in London, England in 1952. It persisted for over a week and was responsible for about
4000 deaths, mostly from respiratory diseases. As a result, the Clean Air Act was passed in 1956, banning the use of soft coal for home heating.

Sources of air pollution
Air pollution may arise from natural sources and human activities. Volcanic eruptions, forest fires, and dust storms are natural sources, the importance of which should not be underestimated. The 1980 Mount St. Helen’s explo- sion in Washington state pulverized half of a mountain and released millions of tons of dust. It affected weather patterns as far east as the Great Lakes. In 1912, a similar explosion of a volcano in Alaska released about 30 times the amount of dust as Mount St. Helen. The recent eruptions of Mount Pinatubo in the Philippines, together with smoke from the Gulf oil fires, have been blamed for unusually cool summers and excessive rainfall throughout most of North America in 1991–1992. Additional major eruptions in the “ring-of-fire” are predicted for the near future.
Human sources include discharge from coal-fired electrical generating stations, nuclear generating stations, industrial emissions, and domestic heating. Transportation sources include passenger autos, trucks, diesel loco- motives, etc. Pollution may arise from all sources of combustion, industrial fuming and volatilizations, dust-making processes, photochemical reactions, biological sources (including microorganisms such as viruses, bacteria, and fungi), pollen, and chemicals from decaying organic matter. The breakdown of pollution sources in industrial countries is approximately as follows: transportation 50–60%, industry 15–20%, electric generating 10–15%, heating

15–20%, and waste disposal 3–5%. Considerable concern is arising over the problem of indoor air pollution. The hazards of side-stream cigarette smoke seem firmly established and this has led to increased restrictions on smoking in the workplace and in public buildings. Recent studies have shown that
4-aminobiphenyl, a potent human bladder carcinogen present in both main- stream and side-stream cigarette smoke, has been found in fetal hemoglobin, indicating that it crosses the placenta.
The importance of smoking as a cause of cancer cannot be overstressed. Lung cancer is now the leading cause of cancer deaths among women in Canada. In 1994, deaths of women from lung cancer approached 5600, while those from breast cancer were about 5400. Between 1982 and 1989, the overall incidence of cancer increased by 0.3% for women and 0.5% for men. In contrast, the lung cancer incidence in women increased by about 43% while in men it increased by about 8%.
Other indoor pollutants include formaldehyde gas (see Chapter 2), other toxic chemicals, particulates such as asbestos fibers and fiberglass wool, and radon-source ionizing radiation (see Chapter 12). Airtight houses and build- ings, constructed during the energy crisis of the 1970s, increase the risk of adverse health effects. Industrial indoor pollution is a special problem. In Ontario, the Ministry of Labor has jurisdiction over levels of air pollutants in the workplace and defines acceptable limits under various conditions (see Chapter 2).

Atmospheric distribution of pollutants
Air pollution generally begins as a local problem, but it can become global if the pollutants enter the atmospheric circulating system. Pollutants can enter the atmosphere in the form of gases, vapors (from volatile liquids), aerosol droplets, or fine dust particles (see Chapter 3 for a discussion of the distribution of pollutants in the biosphere).

Movement in the troposphere

The troposphere is the air mass up to an altitude of about 10 miles (mi). In the upper troposphere the winds are predominantly westerly and average
35 meters/s (mps) to disperse pollutants worldwide in about 12 days. Vertical movement circulates air north and south from the equator in systems called Hadley cells. In a band from 30°N latitude to 30°S latitude, other cells called Ferrel cells circulate air toward the poles. Speeds can reach 30 mps. Micro- scopic particles are retained for 1 or 2 months in the upper and mid-tropo- sphere and about 1 week in the lower troposphere (< 1 mi).
Airborne dioxins and similar compounds, chiefly from municipal and industrial incinerators, can be distributed over a distance of 1500 kilometers. Half of the dioxins reaching the Great Lakes came from as far away as Texas. One-twentieth of all sources of dioxins account for 85% of the dioxins

deposited in the Great Lakes region. The fetus and the breast-fed infant experience the highest body burden of dioxins.

Movement in the stratosphere

The stratosphere extends from 10 to 30 mi above the Earth. Movement occurs very slowly, at the rate of a few centimeters per second, but particles may stay for 2 or 3 years at an altitude of 20 mi and about 1 year at 11 mi. Certain gaseous pollutants such as freon, chlorofluorocarbons (CFCs), and some rare radioactive isotopes (e.g., krypton-85 from nuclear reactors has t1/2 of 10.5 yr) are not readily removed by physicochemical means and may persist in the atmosphere for very long periods. Recent studies suggest that fluorinated gases will persist in the atmosphere for 300 to 2000 years or more, depending on the chemical.

Water and soil transport of air pollutants

The subject of the exchange of pollutants among various components of the biosphere was introduced in Chapter 3. Gaseous atmospheric pollutants can be dissolved in rainwater and solid particles carried in it mechanically. Precipitation thus carries them into the soil and groundwater, and they can reach oceans, lakes, and rivers by runoff and soil erosion and deep aquifers by seepage. The oceans are the ultimate repository for pollutants, and surface evaporation may conduct them back into the atmosphere. Several studies have confirmed this biospheric circulation of toxicants. In the 1950s, atmo- spheric tests of nuclear bombs resulted in widespread dissemination of radioactive fallout. Of particular concern was the presence of strontium-90, which exhibits chemical characteristics similar to calcium, including depo- sition in bone. Strontium-90 reached significant levels in cow’s milk, in other dairy products, and in fruit and vegetables, and concern about its accumu- lation in the bones of children was a major factor in the discontinuation of atmospheric nuclear testing. The estimated North American exposure from all anthropogenic radionuclides is estimated now to be

Kết quả (Việt) 1:

chương bốnMối nguy hiểm trên không"Công việc tiến triển tốt, nhưng có vẻ như cuối thế giới."— S. Rowland, đồng khám phá ra hiệu ứng CFC, vợ của ông.Giới thiệuKhi chất khí độc hại có thể được thải vào khí quyển ở mức vượt quá khả năng của mình để tiêu diệt chúng bằng cách pha loãng và dòng không khí, kết quả tích lũy là ô nhiễm không khí. Nó có thể đi theo hình thức của mây mù, bụi, sương mù (mà có thể được ăn mòn), hoặc khói và có thể chứa oxit lưu huỳnh và nitơ và các loại khí khác có thể gây kích ứng mắt, đường hô hấp, hoặc da và các chất khác mà có thể có hại cho môi trường hoặc sức khỏe con người. Hấp thụ có thể xảy ra trong số tiền đủ để gây ra độc tính hệ thống cấp tính hoặc mãn tính. Ô nhiễm không khí đã được rất nhiều đánh giá thấp như một nguyên nhân gây ra bệnh tật và cái chết. Năm 2000, quyền Canada môi trường ủy viên Richard Smith trích dẫn số liệu thống kê chính phủ cho thấy rằng khói bất lợi ảnh hưởng đến sức khỏe của 20.000.000 Canada và gây ra 5000 ca tử vong sớm mỗi năm tại các trung tâm dân cư chính 11. Điều này là trong com-parison tới 4936 từ bệnh ung thư vú, 3622 từ ung thư tuyến tiền liệt, 3064 từ tai nạn xe cơ giới, và 665 từ khối u ác tính ác tính. Máy pol-lution rõ ràng là một mối nguy hiểm y tế quan trọng.Các loại ô nhiễm không khíMáy chất ô nhiễm có thể được khí hoặc hạt trong tự nhiên, và hạt có thể là rắn hay lỏng. Sương mù là một sự kết hợp của các chất ô nhiễm máy.Các chất ô nhiễm khíChúng có nguồn gốc từ vật liệu đã nhập vào phản ứng hóa học hoặc quá trình đốt cháy. Chúng bao gồm cacbon dựa trên hợp chất chẳng hạn như hydrocarbon; ôxít và axit; lưu huỳnh hợp chất chẳng hạn như điôxít, ôxít, và sulfua; hợp chất nitơ (amoniac, amin, oxit); và các chất haloge-nated (hữu cơ và vô cơ halua).HạtKích thước hạt hoặc giọt có thể dao động từ 0,01 đến 100 micron đường kính. Các hạt nhỏ hơn được gọi là bình xịt và có thể vẫn bị đình chỉ, scat-tering ánh sáng và cư xử giống như một chất khí. Dưới 10 micron, hạt có khả năng thâm nhập vào tất cả các trang web trong đường hô hấp. Particu-lates công nghiệp thường rắn và ôxít carbonate, kim loại, muối hoặc axit và độ xốp của họ là như vậy mà họ sẽ hấp thụ khí và chất lỏng khác.Sương mùTừ là một sự kết hợp của khói và sương mù và là một thuật ngữ phổ biến cho một hỗn hợp khá đồng phục của khí và hạt chất ô nhiễm tích lũy trong khu vực đô thị và tồn tại trong một thời gian dài. Sương mù là một đám mây màu nâu hoặc màu vàng và thường xảy ra trong hiện tượng đảo ngược nhiệt độ khi một khối lượng cấp cao của không khí lạnh bẫy ấm hơn máy bên dưới nó để ngăn ngừa pha trộn và phân tán. Một đặc biệt là xấu "kẻ giết người sương mù" đã xảy ra tại London, Anh vào năm 1952. Nó tiếp tục tồn tại cho hơn một tuần và chịu trách nhiệm về4000 người, chủ yếu là từ bệnh đường hô hấp. Kết quả là, các đạo luật không khí sạch được thông qua năm 1956, Cấm việc sử dụng than đá mềm cho trang chủ hệ thống sưởi.Trong số các nguồn ô nhiễm không khíÔ nhiễm không khí có thể phát sinh từ các nguồn tự nhiên và hoạt động của con người. Núi lửa phun trào, cháy rừng, và trận bão bụi là nguồn tự nhiên, tầm quan trọng trong đó nên không được đánh giá thấp. 1980 Mount St Helen explo-sion ở tiểu bang Washington nghiền một nửa của một ngọn núi và phát hành hàng triệu tấn bụi. Nó ảnh hưởng đến thời tiết mô hình phía đông ngũ đại hồ. Năm 1912, một vụ nổ tương tự như của một núi lửa tại Alaska phát hành khoảng 30 lần lượng bụi Mount St Helen. Tại phun trào của Núi Pinatubo ở Philippin, cùng với khói từ các đám cháy dầu vùng Vịnh, đã được đổ lỗi cho mùa hè mát mẻ bất thường và quá nhiều mưa trong suốt nhất của Bắc Mỹ năm 1991-1992. Vụ phun trào lớn bổ sung trong "ring-của-fire" được dự đoán cho tương lai gần.Con người các nguồn bao gồm xả đốt than điện tạo ra nước ngoài, hạt nhân tạo ra các trạm, khí thải công nghiệp và trong nước, Hệ thống sưởi. Giao thông vận tải nguồn bao gồm ô tô chở khách, xe tải, động cơ diesel loco-động cơ, vv. Ô nhiễm có thể phát sinh từ tất cả các nguồn của đốt, bốc khói công nghiệp và volatilizations, bụi làm quy trình, photochemical phản ứng, các nguồn sinh học (bao gồm cả vi sinh vật như vi rút, vi khuẩn và nấm), phấn hoa, và các hóa chất từ mục nát chất hữu cơ. Phân tích về các nguồn ô nhiễm công nghiệp quốc gia là khoảng như sau: giao thông vận tải 50-60%, ngành công nghiệp 15-20%, điện tạo ra 10-15%, Hệ thống sưởi 15-20%, và xử lý chất thải 3-5%. Mối quan tâm đáng kể phát sinh trong vấn đề ô nhiễm không khí trong nhà. Mối nguy hiểm của bên dòng khói có vẻ chắc chắn được thành lập và điều này đã dẫn đến tăng hạn chế về thuốc tại nơi làm việc và trong các tòa nhà công cộng. Nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng4-aminobiphenyl, một chất gây ung thư bàng quang mạnh con người trong dòng chính và bên dòng khói, đã được tìm thấy trong bào thai hemoglobin, chỉ ra rằng nó đi qua nhau thai.Tầm quan trọng của việc hút thuốc là một nguyên nhân của ung thư không thể được overstressed. Ung thư phổi bây giờ là nguyên nhân hàng đầu của tử vong ung thư ở phụ nữ ở Canada. Năm 1994, cái chết của phụ nữ từ ung thư phổi tiếp cận 5600, trong khi những người từ bệnh ung thư vú đã khoảng 5400. Từ năm 1982 đến năm 1989, tỷ lệ tổng thể của ung thư tăng 0,3% đối với phụ nữ và 0,5% cho nam giới. Ngược lại, tỷ lệ mắc bệnh ung thư phổi ở phụ nữ tăng khoảng 43% trong khi ở nam giới, nó tăng khoảng 8%.Các chất ô nhiễm trong nhà bao gồm formaldehyde khí (xem chương 2), hóa chất độc hại khác, hạt như sợi amiăng và len sợi thủy tinh, và radon-nguồn bức xạ ion hóa (xem chương 12). Kín nhà và xây dựng-ings, xây dựng trong cuộc khủng hoảng năng lượng của những năm 1970, tăng nguy cơ ảnh hưởng xấu đến sức khỏe. Công nghiệp ô nhiễm trong nhà là một vấn đề đặc biệt. Tại Ontario, bộ lao động có thẩm quyền trên cấp độ của các chất ô nhiễm máy ở nơi làm việc và xác định các giới hạn chấp nhận được trong các điều kiện khác nhau (xem chương 2).Atmospheric distribution of pollutantsAir pollution generally begins as a local problem, but it can become global if the pollutants enter the atmospheric circulating system. Pollutants can enter the atmosphere in the form of gases, vapors (from volatile liquids), aerosol droplets, or fine dust particles (see Chapter 3 for a discussion of the distribution of pollutants in the biosphere).Movement in the troposphereThe troposphere is the air mass up to an altitude of about 10 miles (mi). In the upper troposphere the winds are predominantly westerly and average35 meters/s (mps) to disperse pollutants worldwide in about 12 days. Vertical movement circulates air north and south from the equator in systems called Hadley cells. In a band from 30°N latitude to 30°S latitude, other cells called Ferrel cells circulate air toward the poles. Speeds can reach 30 mps. Micro- scopic particles are retained for 1 or 2 months in the upper and mid-tropo- sphere and about 1 week in the lower troposphere (< 1 mi).Airborne dioxins and similar compounds, chiefly from municipal and industrial incinerators, can be distributed over a distance of 1500 kilometers. Half of the dioxins reaching the Great Lakes came from as far away as Texas. One-twentieth of all sources of dioxins account for 85% of the dioxins deposited in the Great Lakes region. The fetus and the breast-fed infant experience the highest body burden of dioxins.Movement in the stratosphereThe stratosphere extends from 10 to 30 mi above the Earth. Movement occurs very slowly, at the rate of a few centimeters per second, but particles may stay for 2 or 3 years at an altitude of 20 mi and about 1 year at 11 mi. Certain gaseous pollutants such as freon, chlorofluorocarbons (CFCs), and some rare radioactive isotopes (e.g., krypton-85 from nuclear reactors has t1/2 of 10.5 yr) are not readily removed by physicochemical means and may persist in the atmosphere for very long periods. Recent studies suggest that fluorinated gases will persist in the atmosphere for 300 to 2000 years or more, depending on the chemical.Water and soil transport of air pollutantsThe subject of the exchange of pollutants among various components of the biosphere was introduced in Chapter 3. Gaseous atmospheric pollutants can be dissolved in rainwater and solid particles carried in it mechanically. Precipitation thus carries them into the soil and groundwater, and they can reach oceans, lakes, and rivers by runoff and soil erosion and deep aquifers by seepage. The oceans are the ultimate repository for pollutants, and surface evaporation may conduct them back into the atmosphere. Several studies have confirmed this biospheric circulation of toxicants. In the 1950s, atmo- spheric tests of nuclear bombs resulted in widespread dissemination of radioactive fallout. Of particular concern was the presence of strontium-90, which exhibits chemical characteristics similar to calcium, including depo- sition in bone. Strontium-90 reached significant levels in cow’s milk, in other dairy products, and in fruit and vegetables, and concern about its accumu- lation in the bones of children was a major factor in the discontinuation of atmospheric nuclear testing. The estimated North American exposure from all anthropogenic radionuclides is estimated now to be <1 mrem/yr. In 1969, contamination of Antarctic snow with DDT was identified. The only way it could have reached there was through precipitation. Presently, the most compelling concern is the problem of acid rain, the pH of which may be less than 4. Acid rain may be deposited far from its source.Types of pollutants Gaseous pollutants These include:1. Sulfur dioxide (SO2), which forms acid rain as sulfurous acid;2. Sulfur trioxide (SO3), which forms acid rain as sulfuric acid; 3. Nitrogen monoxide (nitric oxide, NO), oxidized to nitrogen dioxide(NO2), a part of photochemical smog and acid rain;4. Carbon monoxide (CO), a product of incomplete combusti