Токсикологическая характеристика оксидов азота

Министерство образования и науки Российской Федерации

ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра   промышленной экологии и безопасности жизнедеятельности

 

 

 

 

                             Допускаю к защите

                                                   Руководитель ______  С.В. Иванова

 

 

 

 

КУРСОВАЯ     РАБОТА

по  дисциплине

 Физиология человека  и токсикология

на тему

 Токсикологическая характеристика оксидов азота

 

 

 

Выполнил студент группы БТПб-12-1    _______________  

                                                       

 

Нормоконтроль                                             _______________ С.В. Иванова

                                                            

 

Курсовая работа защищена  с оценкой      _______________

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Иркутск – 2013 г. 

 

Министерство образования и науки Российской Федерации

ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра промышленной экологии и безопасности жизнедеятельности

 

 

 

 

ЗАДАНИЕ

НА КУРСОВУЮ РАБОТУ

 

По курсу        «Физиология человека и токсикология»   (2 курс, 3 семестр )

Студенту группы             БТПб-12-1

Тема курсовой работы   «Токсикологическая характеристика оксидов азота»

Исходные данные:  материалы периодической печати, статистические сборники, научная и учебная литература, официальные сайты сети Интернет

Рекомендуемая литература:

1. Куценко С.А. Основы токсикологии : научно-метод. издание / С.А.Куценко. – СПб : Изд-во ООО Фолиант, 2004. – 720 с.

2. Основы токсикологии : учеб. пособие / П.П.Кукин [и др.]. – М. :  Высш.шк., 2008. – 279 с.

3. ГН 2.1.7.2041-06. Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве.

4. ГН 2.1.6.1338-03. Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест.

5. ГН 2.1.5.2280-07. Дополнения и изменения 1 к гигиеническим нормативам «Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования. ГН 2.1.5.1315-03».

 

 

 Дата выдачи задания                                                 « 9  »  сентября   2013 г.

 

 Дата представления  работы руководителю             « 2 »   декабря    2013 г.

 

Руководитель курсовой работы ________________________С.В. Иванова

 
СОДЕРЖАНИЕ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

 

Актуальность выбранной тематики заключается в том, что живя в техносфере, человек постоянно сталкивается с разным родом опасностей, которые влияют на состояние здоровья. Одним из таких опасностей является оксид азота, который действует на организм немеханическим путем, может вызывать структурно-функциональные нарушения со стороны органов дыхания. Вещества, к которым порог чувствительности органов дыхания существенно ниже, чем у других органов и систем, и клиника поражения,  характеризуеющаяся нарушениями прежде всего органов дыхания.

      Цель курсовой работы: изучить токсикологическую характеристику оксидов азота.

Задачи курсовой работы:

1. Рассмотреть глобальную проблему загрязнения оксидами азота.
2. Изучить токсикологическую и химико-физическую характеристику оксидов азота.
3. Рассмотреть негативное влияние оксидов азота на живые организмы.
4. Рассмотреть детоксикацию организма и лечение при отравлении оксидами азота.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Роль оксидов азота  глобальной проблеме загрязнения

 

 

1.1 История проблемы загрязнения оксидами азота и пути их поступления в атмосферу

Человек загрязнял атмосферу тысячелетиями, однако последствия употребления огня, которым он пользовался весь этот период, были незначительными. Начальное загрязнение воздуха не представляло проблемы, люди обитали небольшими группами, сохраняя нетронутой природную среду. И даже значительное сосредоточение людей на сравнительно небольших территориях не сопровождалось серьезными последствиями. За последние 100 лет ситуация значительно ухудшилась.          В настоящее время выделяются три основные источника загрязнения атмосферы: промышленность, транспорт и котельные, которые потребляют более 70 % ежегодно добываемого твердого и жидкого топлива. Доля каждого из этих источников в общем загрязнении воздуха в разных регионах различна. Общепризнано, что наиболее сильно загрязняют воздух теплоэлектростанции (ТЭС), вместе с дымом выбрасывающие в воздух сернистый и углекислый газ, а также металлургические предприятия, особенно цветной металлургии, в результате деятельности которых в воздух попадают оксиды азота, сероводород, хлор, фтор, аммиак, соединения фосфора, частицы и соединения ртути и мышьяка. В этот список можно включить, кроме того, химические и цементные заводы. Оксиды азота в значительном количестве выделяются при работе ТЭС, двигателей внутреннего сгорания и в процессе травления металлов азотной кислотой. Производства взрывчатых веществ и азотной кислоты также являются источниками выбросов оксидов азота в атмосферу [7].

Природные поступления в атмосферу оксидов азота связаны главным образом с электрическими разрядами, при которых образуется NО, впоследcтвии-NО2. Значительная часть оксидов азота природного происхождения перерабатывается в почве микроорганизмами, т. е. включена в биохимический круговорот. Для экологически благополучных районов России естественная фоновая концентрация оксидов азота равна 0,08 мкг/м3 (Арктика) – 1,23 мкг/м3 (средние широты), что существенно ниже ПДК, равного 40 мкг/м3 [7].

К основным загрязнителям воздушного бассейна, образующимся при сжигании природного газа, мазута, угля, торфа и других видов органического топлива, относятся высокотоксичные соединения – оксиды азота. Оксиды азота техногенного происхождения образуются при сгорании топлива, особенно если температура превышает 1000 °С.

При высоких температурах часть молекулярного азота окисляется до оксида азота NO, который в воздухе немедленно вступает в реакцию с кислородом, образуя диоксид NO2 и тетраоксид диазота N2O4. Они оказывают вредное воздействие на здоровье человека и окружающую среду и вносят основной вклад в показатель токсичности дымовых газов, образующихся при сжигании топлива. 

Проблема загрязнения воздуха оксидами азота касается практически всех промышленных предприятий и решается в индустриально развитых странах на правительственном уровне путем разработки соответствующей нормативной базы и законодательного утверждения стандартов по выбросам NxOy. В мировой практике для очистки дымовых газов от оксидов азота используются, в основном, дорогостоящие каталитические методы. Например, затраты на внедрение установки каталитической очистки дымовых газов энергетического котла ТЭЦ составляют десятки миллионов долларов США. В масштабах нашей страны использование этой технологии представляется экономически нецелесообразным. Поэтому для кардинального решения проблемы уменьшения выбросов оксидов азота в атмосферу с дымовыми газами тепловых агрегатов необходимо использование более дешевых и высокоэффективных технологий очистки газов [7]. 

Техногенные мировые выбросы оксидов азота в атмосферу составляют в год около 70 млн. т. (природные выбросы оксидов азота, по некоторым оценкам, равны в год 700 млн. т.), примерно 30% их приходится на долю США, 25% – на долю стран Западной Европы и лишь несколько процентов – на долю России. Суммарные антропогенные выбросы оксидов азота в атмосферу больше. Дополнительный источник таких выбросов – сельское хозяйство, интенсивно использующее химические удобрения, в первую очередь содержащие соединения азота. Вклад этой отрасли мирового хозяйства в загрязнение атмосферы оксидами азота учесть трудно, по некоторым данным, поступление оксидов азота в атмосферу с сельскохозяйственных полей сопоставимо с промышленными выбросами. В России около 25% выбросов оксидов азота дает сжигание топлива на предприятиях электро- и теплоэнергетики, столько же – на предприятиях металлургической, машиностроительной и не связанной с процессами горения топлива химической отраслей промышленности (например, получение азотной кислоты и взрывчатых веществ). Главный источник техногенных оксидов азота в атмосфере – автотранспорт и другие виды моторного транспорта (около 40%).

Чистота атмосферного воздуха планеты – одно из приоритетных направлений природоохранной деятельности национальных правительств, которая развивается в рамках программы, принятой на ХIX специальной сессии Генеральной Ассамблеи Организации Объединенных Наций в июне 1997 г.

Международными соглашениями установлены критические нормы выбросов диоксида серы и оксидов азота, ниже которых их воздействие на наиболее чувствительные компоненты экосистем не обнаруживается, а также ряд рекомендаций по осуществлению снижения этих выбросов.

Основными на сегодняшний день методами снижения загрязнения атмосферы, в том числе кислотообразующими выбросами, являются разработка и внедрение различных очистных сооружений и правовая защита атмосферы.

Ведутся исследования по снижению загрязнений от выхлопных газов автомобилей. Наибольшие трудности здесь вызывает именно уменьшение выбросов оксидов азота, которые помимо образования кислотных осадков ответственны за появление фотохимических загрязнителей (фотохимический смог) и разрушение озонового слоя в стратосфере. Для решения этой проблемы ведутся работы по созданию различных каталитических конвертеров, преобразующих оксиды азота в молекулярный азот.          Международными соглашениями установлены критические нормы выбросов оксидов азота, ниже которых их воздействие на наиболее чувствительные компоненты экосистем не обнаруживается, а также ряд рекомендаций по осуществлению снижения этих выбросов.

Основными на сегодняшний день методами снижения загрязнения атмосферы, в том числе кислотообразующими выбросами, являются разработка и внедрение различных очистных сооружений и правовая защита атмосферы. Ведутся исследования по снижению загрязнений от выхлопных газов автомобилей. Наибольшие трудности здесь вызывает именно уменьшение выбросов оксидов азота, которые помимо образования кислотных осадков ответственны за появление фотохимических загрязнителей (фотохимический смог) и разрушение озонового слоя в стратосфере. Для решения этой проблемы ведутся работы по созданию различных каталитических конвертеров, преобразующих оксиды азота в молекулярный азот [7].

 

 

2 Характеристика соединений оксидов азота

 

 

В природе оксиды азота образуются при лесных пожарах. Высокие концентрации оксидов азота в городах и окрестностях промышленных предприятий связаны с деятельностью человека. В значительном количестве оксиды азота выделяют ТЭС, транспорт, производство азотной и серной кислот, бактериальное разложение силоса, сгорание ископаемого топлива и двигатели внутреннего сгорания. Выделяются оксиды азота и при травлении металлов азотной кислотой. Производство взрывчатых веществ и азотной кислоты . Азота оксиды физиологически активны. Так, N2O - средство для наркоза, в высоких концентрациях вызывает удушье. Другие азота оксиды сильно ядовиты: NO действует на центральную нервную систему, в больших концентрациях превращает оксигемоглобин в метгемоглобин; NO2 и N2O4 разрушающе действуют на легкие, в тяжелых случаях вызывают отек, понижают кровяное давление. При длительной работе в атмосфере, содержащей эти оксиды, развиваются различные хронические заболевания [5].

 

2.1 Токсикологическая и химико-физическая характеристика оксида азота

Оксид азота - несолеобразующий оксид азота. В нормальных условиях он представляет собой бесцветный газ, плохо растворимый в воде. Сжижается с трудом; в жидком и твёрдом виде имеет голубой цвет. Единственный из оксидов азота, который можно получить непосредственно из свободных элементов соединением азота с кислородом при высоких температурах (1200—1300 °C) или в электрическом разряде. В природе он образуется в атмосфере при грозовых разрядах (тепловой эффект реакции −180,9 кДж) [5].    Физико-химические свойства оксида азота:     Плотность 1,3402 г/куб. дм. Температура плавления -163,7 °С, температура кипения -151,8 °С. Оксид азота окисляется кислородом воздуха до диоксида азота, крайне незначительно растворяется в воде. Агрегатное состояние в воздухе - пары.

Оксид азота водой, разбавленными растворами кислот и щелочей не взаимодействует. При обычных условиях быстро окисляется до NO2, с повышением температуры скорость реакции уменьшается. Это обусловлено тем, что с О2 взаимодействие молекулы димера N2O2, содержание которого с повышением температуры уменьшается. Окисляется, например  хроматами и перманганатами, до HNO3. С солями многих металлов образует нитрозокомплексы, например нитропруссид Na2[Fe(NO) (CN)5] - важный аналитический реагент. Образование комплексного соединения  бурого цвета при взаимодействии NO с FeSO4 в растворе качественная реакция на NO:    [Fe(H2O)6]S04 + NO  [Fe(H2O)5NO]SO4 + H2O    При нагревании раствора идет обратная реакция, и окраска исчезает. При действии NO на губчатое железо при высоком давлении образуется тетранитрозил Fe(NO)4. Известны нитрозилы Ru и Сr. Монооксид получают каталитическим окислением NH3 как промежуточный продукт в производстве азотной кислоты. Перспективен плазмохимический синтез. В лаборатории NO получают взаимодействуя NaNO2 с H2SO4. В атмосфере он образуется при грозовых разрядах. Монооксид применяют также для получения NH2OH.

Токсикологическая характеристика:

Оксид азота - кровяной яд, действует на центральную нервную систему, переводит оксигемоглобин в метгемоглобин. Предельно  допустимая концентрация (ПДК) оксида азота в воздухе рабочей зоны установлена, как максимальная предельно допустимая концентрация (ПДК) составляет 5,0 мг/куб. м. Класс опасности азота оксидов - 3.

 

2.2 Токсикологическая и химико-физическая характеристика диоксида азота

Двуокись азота – бурый газ удушливого запаха. Сильный окислитель. Взрывоопасен в сочетании с окисью углерода, метаном, бутаном, аммиаком, сероводородом. Многие органические соединения под его воздействием воспламеняются. При высокой температуре (при пожаре) разлагается с образованием более токсичной окиси азота. При низких температурах полимеризуется в четырехокись азота [5].