Атмосферное загрязнение воздуха. Глобальная экологическая проблема, приводящая к кислородному голоданию природы

В состав воздушной среды постоянно входят разнообразные посторонние включения, попадающие в него из различных источников. С течением времени в результате деятельности человека, направленной на развитие технического прогресса, количество таких посторонних примесей к воздушной среде увеличивается. В настоящее время так называемый чистый воздух в населенных пунктах практически можно показывать лишь в виде экспоната.

Все загрязнения воздушной среды можно разделить на три вида:

1. Твердые (пыль).

2. Жидкие (пары).

3. Газообразные.

Твердые загрязнения (пыль) по происхождению можно разделить на несколько категорий:

а) Почвенная пыль. Поднимается в воздухе поверхности почвы в результате перемещения воздушных масс. Этому особенно способствует движение транспортных средств.

б) Космическая пыль. На землю из космоса оседает некоторое количество твердых частиц, не имеющих практического значения.

в) Морская пыль. Образуется в результате высыхания брызг соленой воды при волнении моря. Также не имеет практического значения.

г) Твердые выбросы в атмосферу из энергетических установок (промышленных предприятий и отопительных систем).

д) Иногда в отдельную категорию выделяют радиоактивную пыль, попадающую в воздух в результате аварийных ситуаций на предприятиях, использующих радионуклиды.

Наибольшее практическое значение имеют пылевые загрязнения, выбрасываемые в воздух энергетическими системами, поскольку количество последних постоянно возрастает. При этом роль промышленных предприятий и домовых отопительных систем может меняться в зависимости от местных условий. В некоторых местах ведущую роль играют промышленные предприятия, в других - домовые отопительные системы. Но в целом промышленные предприятия являются в этом отношении ведущими. По данным, полученным из многих стран, отмечено, что с развитием промышленности количество загрязнений, поступающих в воздух, пропорционально увеличивается. Особенно много твердых загрязнений поступает в воздух при сжигании твердого топлива (угля). При этом в воздух выбрасываются: 1) зола, 2) недожог, 3) сажа.

Зола представляет собой негорючие примеси к углю, содержание которых в нем может варьировать от 6-12 % (высокосортные угли) до 30-35 % (низкосортные).

Недожог представляет собой несгоревшие частицы угля, количество которых зависит от степени аэрации энергетической установки.

Сажа это продукт неполного сгорания угля. Она является наиболее патогенным компонентом из твердых выбросов, так как содержит смолистые вещества, среди которых имеют место и канцерогенные смолы (3,4-бензпирен, 1,2,5,6-дибензантрацен, метил-холантрен и др.).

Зола является самым существенным компонентом выбросов энергетических установок.

Существует два способа сжигания угля: послойный и пылевидный. При первом способе уголь набрасывают в топку слоями, при втором - предварительно измельчают и вводят в топку в виде пыли. При этом коэффициент полезного действия значительно возрастает.

При пылевидном сжигании топлива, являющимся наиболее эффективным, в воздух (через трубу) выбрасывается около 80% образующейся золы. Поэтому при сжигании угля, содержащего 30% золы (к примеру, подмосковный уголь), в воздух поступает около 240 кг золы на каждую тонну сжигаемого топлива (в одной тонне содержится 300 кг золы, 80% от которых составит 240 кг). Таким образом, крупная ТЭЦ, потребляющая около 1000 тонн угля в сутки, выбрасывает около 240 тонн золы. Для наглядности можно представить себе, что это 80 трехтонных грузовиков. К этому следует добавить еще недожог и сажу. Кроме того, некоторые промышленные предприятия выбрасывают в воздух специфические продукты, загрязняющие атмосферу (к примеру, цементные заводы). В результате в городах с развитой промышленностью в воздухе витает огромное количество пыли. В частности, установлено, что в крупных городах с развитой промышленностью на каждый квадратный километр поверхности из воздуха оседает пыль, измеряемая тысячами тонн в год. Например, в Луганске - около 1300 т/км, в Днепропетровске - около т/км 2 и т.д., причем в этих данных отчетливо проявляется влияние развития промышленности, оказываемое на степень загрязнения воздуха. Например, в Остраве в 1954 г. на каждый километр поверхности оседало 557 тонн пыли, а 1958 г, с развитием промышленности - 1018 тонн. Такие же примеры можно привести и по другим городам.

Атмосферную пыль в соответствии с классификацией Джиббса разделяют на следующие категории:

а) собственно пыль (оседает с ускорением, величина частиц 100-10 микрон);

б) облака или туманы (оседает с постоянной скоростью, величина частиц 10-0,1 микрон);

в) дым (не оседает, а находится постоянно в состоянии броуновского движения, величина частиц менее 0,1 микрона).

Степень дисперсности пылевых частиц имеет также значение с точки зрения проникновения их в дыхательные пути. Самая крупная пыль (величина частиц более 10 микрон) в основном задерживается в верхних дыхательных путях и выводится с секретом слизистых оболочек. Более глубоко проникает пыль с величиной частиц от 5 до 10 микрон. Наиболее опасной считается пыль с величиной частиц менее 5 микрон, которая проникает в альвеолы.

Источниками газообразных загрязнений воздуха являются в основном промышленные предприятия и отопительные системы, в которых сгорает уголь, однако в качестве источников газообразных загрязнений следует назвать также транспорт, использующий двигатели внутреннего сгорания. Уголь содержит в себе в качестве постоянной примеси серу, которая при сгорании угля окисляется до сернистого газа. Этот газ является основным компонентом газообразных загрязнений, выбрасываемых в воздух энергетическими установками.

Каждая крупная ТЭЦ дополнительно к пыли выбрасывает в сутки около 300 тонн сернистого газа, а также окись углерода, двуокись углерода, окислы азота и др. Кроме того, многие промышленные предприятия выбрасывают в воздух значительное количество специфических газообразных примесей. В частности, химические предприятия выбрасывают в воздух огромное количество разнообразных токсических компонентов.

Автомобильный транспорт, широко распространенный в современных городах, является основным источником загрязнения воздуха окисью углерода. Кроме этого, транспорт выбрасывает в воздух разнообразные окислы азота, двуокись углерода, недосгоревшие углеводороды, озон и др. газы. Дизельные двигатели выбрасывают в воздух также сажу, а двигатели, использующие в качестве топлива этилированный бензин, - значительное количество свинца. Каждый работающий двигатель легкового автомобиля обычно выбрасывает в воздух около 3 м 3 чистой окиси углерода в час, а грузовые - вдвое больше. Число автомобильного транспорта постоянно растет, и в настоящее время количество автомобилей в мире сопоставимо с количеством населения.

В результате этого в воздухе крупных городов с интенсивным автомобильным движением концентрация окиси углерода значительно превышает предельно допустимые нормы.

Жидкие загрязнения образуются в воздухе главным образом за счет взаимодействия газообразных загрязнений с атмосферной влагой. В результате, например, из сернистого газа, выбрасываемого в воздух энергетическими системами, образуются кислоты, содержащие серу, и т.д., которые затем выпадают из атмосферы в виде так называемых кислотных дождей.

В настоящее время все вместе взятые загрязнения воздушной среды достигают во многих случаях таких высоких концентраций, которые представляют опасность для здоровья и жизни людей. Высокие степени загрязнения атмосферы принято называть сейчас токсическими туманами или смогами. Такие смоги в прежние времена случались довольно редко и лишь в некоторых городах, отличающихся характерными погодными условиями. Дело в том, что погодные условия играют существенную роль в возникновении таких токсических туманов. Последние образуются обычно при некотором сочетании метеорологических факторов: при низкой облачности, наличии температурной инверсии (см. предыдущую лекцию), полном штиле. Именно при таком стечении метеорологических условий загрязнения, выбрасываемые в воздух, не разносятся ветром, т. е. не разбавляются и концентрируются у поверхности земли. Раньше классическим городом, где возникали эти туманы, был Лондон, однако в последние годы география их возникновения резко расширилась. Они стали появляться практически во всех городах мира, даже в Японии, где смог называют "когай". В связи с этим во многих городах вынуждены предпринимать чрезвычайные меры по защите людей от вредного влияния этих смогов. Так, в Лос-Анджелесе при достижении определенных концентраций токсических веществ в воздухе объявляются тревоги номер 1, 2, 3. В соответствии с объявлением этих тревог предпринимаются меры по снижению концентрации этих загрязнений: приостанавливается деятельность некоторых предприятий, выбрасывающих в воздух особенно большое количество токсических веществ, перекрываются для движения некоторые транспортные магистрали. Известно, например, что турецкие власти при достижении высоких концентраций загрязнения воздуха прекращают деятельность некоторых школ, не рекомендуют людям выходить на улицу и т.д. Особенно это касается детей и лиц пожилого возраста. В Германии и Японии при таких обстоятельствах людям рекомендуют пользоваться приспособлениями для защиты органов дыхания (респираторами, противогазами).

Степень загрязненности воздуха в значительной степени зависит от разнообразных условий:

а) от времени года (зимой больше, чем летом, потому что включаются

отопительные системы);

б) от времени суток (максимальное - утром, минимальное - ночью);

в) от силы и направления ветра (разбавление); г) от вертикального градиента

температуры (температурной инверсии);

д) от степени влажности воздуха (туманы способствуют концентрации загрязнений);

е) от частоты и количества атмосферных осадков;

ж) от расстояния по отношению к источникам выбросов.

Наибольшее количество пыли оседает вблизи места выброса. Так, вокруг ТЭЦ с количеством выбросов 200 тонн/сутки концентрация пыли достигает: на расстоянии 0,5 км - 5,94 мг/м на расстоянии 1 км - 3,11 мг/м на расстоянии 2 км - 1,21 мг/м 2 на расстоянии 3 км - 0,47 мг/м

Канули в Лету те времена, когда человечество могло спокойно наслаждаться теми земными благами, которыми в избытке одарила природа нашу планету. С каждым годом на земном шаре остается все меньше и меньше участков, на которых смогли сохраниться чистый воздух, кристально чистая вода, остались нетронутыми флора и фауна. Этому способствует ряд факторов, каждый из которых имеет свою природу происхождения. Однако не только человек виновен в том, что его родная планета Земля постепенно перестает быть земным раем, превращаясь во враждебную и агрессивную среду. Сама природа в ходе естественных процессов участвует в загрязнении атмосферы, вырабатывая вещества, загрязняющие воздух, меняет русла рек, рельеф поверхности и ландшафт. Совокупность многих естественных и искусственно созданных факторов, рост их числа становится основной причиной ухудшения экологической обстановки среды обитания. Опасность загрязнения атмосферы, загрязненный воздух сегодня уже становится нормой жизни.

Проблема загрязнения атмосферы — вызов человеческой цивилизации

Проблема ухудшения качества воздуха является на сегодняшний день не менее актуальной, чем гонка вооружения и борьба с глобальной террористической угрозой. Если со смертельно опасными видами вооружений и терроризмом мировое сообщество в состоянии справиться самостоятельно, то загрязнение атмосферы несет человечеству угрозу тотального вымирания. Такие проблемы носят затяжной, глобальный характер, ставя под угрозу существование последующих поколений.

Главная опасность заключается в том, что в результате попадания вредных веществ и компонентов в воздушную оболочку планеты меняется химический состав воздуха. Это приводит к тому, что существенно изменяются условия обитания человека и живых организмов, катастрофически быстро меняется климатическая обстановка на планете.

Если говорить о роли человека в наметившемся ухудшении качества воздуха, то всему виной стремительно развивающаяся индустрия. Деятельность человека, направленная главным образом на создание цивилизационных благ, вызвала искусственное загрязнение атмосферы. Промышленная революция, начавшаяся в XIX веке, привела к стремительному увеличению количества вредных выбросов. В течение последних 200 лет концентрация двуокиси углерода увеличилась на 30-35%. Этому способствовали масштабная вырубка лесов и сжигание в огромных количествах органических видов топлива. В конечном итоге глобальная индустриализация повлекла за собой масштабные экологические проблемы, загрязненный воздух стал постоянным спутником нынешней человеческой цивилизации.

Практически все виды человеческой деятельности сказываются на качестве воздуха. К промышленным выбросам, добавились продукты работы тепловых электростанций и увеличение числа автомобилей. При сгорании ископаемого топлива в огромных количествах выделяется двуокись серы, а миллионы работающих автомобильных двигателей выбрасывают в атмосферу сотни тонн оксида азота. В дополнение к вредным и опасным для живых организмов химическим веществам, в результате активной деятельности человека наш воздух стремительно наполняется копотью и пылью.

Долгое время ситуация в этом плане не менялась. Человеческая цивилизация была слишком увлечена погоней за повышением качества жизни и созданием продуктов потребления. Только в конце XX века стала очевидна вся серьезность экологических проблем планеты. Для того чтобы понять проблематику вопроса, достаточно взглянуть на нынешнюю статистику. В 150 городах мира наблюдается превышение предельно допустимой концентрации вредных веществ в воздухе в 5 раз. Более 100 городов планеты по концентрации соединений вредных веществ в воздухе вообще можно причислить к непригодным для человека местам.

В этом аспекте важно рассматривать загрязнение атмосферы по мере влияния на качество нашей жизни. Увеличение содержания в воздухе вредных примесей незамедлительно сказывается на работе человеческого организма. Вдыхая угарный газ (двуокись углерода), можно получить сильнейшее отравление, граничащее с летальным исходом. Тяжелые металлы в большой концентрации вредны для человека. Проникая в атмосферу, они отличаются сильной токсичностью. Благодатный озон , который так необходим нашей планете, в большой концентрации также несет угрозу человеческому организму. Пыль, гарь и мелкодисперсные соединения являются канцерогенами, медленно отравляя среду обитания.

Изменение химического состава воздуха неизменно влечет за собой изменение климата планеты . Привычная картина плавной смены времен года сегодня становится редкостью. В тех регионах планеты, где ранее наблюдалась теплая и мягкая зима, частым явлением становятся низкие температуры и масштабные похолодания. В тропиках вместо влажного сезона муссонов наблюдается резкое увеличение засушливых периодов. Изменение климата ведет к уменьшению площади сельскохозяйственных угодий, к сокращению количества пастбищ. На этом фоне возникает проблема обеспечения населения планеты продуктами питания. Голод становится едва ли не основным вторичным фактором изменения климатической обстановки на планете. Резкая смена климата способствует развитию целого ряда опасных заболеваний, с которыми сегодня сталкивается человек.

Прямым следствием смены климата становится интенсивное сокращение площади ледников в горных системах, происходит интенсивное таяние ледяного панциря Гренландии и Антарктического ледникового щита. Эти процессы влекут за собой повышение уровня мирового океана, изменение гидрологической обстановки в прибрежных районах. Непрямое действие на состояние атмосферы оказывают инертные газы, присутствующие в продукции химической промышленности. Попадая в верхние слои атмосферы, они разрушают озоновый слой, который является для нас живым щитом от жесткого космического ультрафиолета.

Причины загрязнения атмосферного воздуха

В основном на качество воздушной массы влияет увеличение концентрации химических, физических и биологических компонентов, нехарактерных для естественного природного газообмена. Эти процессы происходили и продолжают происходить естественным образом, однако в последние годы участие человека в загрязнении воздуха заметно выросло.

Другими словами причины, способствующие загрязнению атмосферы Земли, можно разделить на два вида:

естественные;
искусственные (антропогенные).

На фоне этого деления существует и классификация источников загрязнения, которые также могут иметь естественную и искусственную природу.

На протяжении миллиардов лет земная атмосфера находилась под влиянием активной геологической деятельности нашей планеты. Вулканы постоянно выбрасывали в атмосферу миллионы тонн вредных и ядовитых примесей. В истории Земли немало трагических моментов, когда масштабные извержения приводили к катастрофическим последствиям. Тучи ядовитого пепла попадали в верхние слои атмосферы, загрязненный воздух становился препятствием солнечному излучению. В результате жаркий и влажный климат сменялся резким похолоданием, которое заканчивалось массовыми вымираниями одних видов и появлением других. Вулканическая деятельность носит характер теплового загрязнения атмосферы, в результате чего происходит значительное нарушение температурного баланса на поверхности планеты.

Катастрофическое извержение вулкана Кракатау, произошедшее в 1883 году, не только изменило рельеф и ландшафт целого острова, но и привело к значительному выбросу в земную атмосферу миллиардов тонн пепла и пыли. В результате распространения такого количества твердых частиц в нижнем и среднем слое атмосферы, заметно упал уровень естественного освещения поверхности всей планеты. В течение последующих двух лет по всему миру наблюдались ранние сумерки, а температура воздуха упала на 0,5-1 градуса.

Вместе с вулканами к естественным источникам загрязнения воздуха можно смело причислить лесные пожары, песчаные бури, естественную эрозию почвы. Наконец, на химический состав воздушной массы влияет многовековое разложение органических веществ, накопившихся в верхних слоях земной поверхности. Источником загрязнения являются лесные пожары, полыхающие во все времена на обширных территориях, которые наполняют воздух угарным газом и огромным количеством гари и пепла. Песчаные бури способствуют перемешиванию нижнего воздушного слоя с миллионами тоннами песка и пыли, уменьшая влажность воздуха и делая его непригодным для дыхания.

Несмотря на это, природа сама приспособилась бороться с подобными негативными явлениями, сохраняя в атмосфере необходимый баланс компонентов. Что касается человеческого фактора, то здесь на арену выходит искусственно созданные факторы загрязнения земной воздушной оболочки. Для этой категории факторов загрязнения характерно наличие антропогенных источников. К ним в первую очередь относятся промышленные выбросы, транспортная инфраструктура, экстенсивное сельское хозяйство, бытовые отходы. Эти источники наиболее опасны для нашего воздуха, так как природа не всегда в состоянии быстро справиться с негативными последствиями. Загрязняющие вещества, поступающие в атмосферу из антропогенных источников, делятся в свою очередь на три типа:

твердые;
газообразные;
полужидкого состояния.

Негативное и вредное действие твердых частиц и веществ в полужидком состоянии непродолжительно по времени, часто носит локальный характер. Что касается газообразных примесей, то они составляют 90% всех вредных веществ, попадающих в атмосферу планеты.

Основные антропогенные источники загрязнения воздуха

На сегодняшний день искусственные источники загрязнения, которые оказывают негативное влияние на химический, физический состав воздуха, классифицируют по происхождению. Выглядит это следующим образом:

технологические, промышленные источники загрязнения;
бытовая инфраструктура;
транспорт;
источники радиоактивного загрязнения воздуха.

Одну из первых позиций среди искусственных источников загрязнения занимает химическая промышленность, которая отличается увеличенной концентрацией объектов на ограниченной территории. Это приводит к интенсивному и быстрому загрязнению воздуха на определенных территориях. В данном случае мы имеем дело с уникальным явлением. Загрязненный воздух становится опасным для человека не только за счет больших объемов вредных выбросов. Химические вещества, попавшие в воздушный слой, вступают между собой в реакцию, образуя высокотоксичные вещества и соединения. Яркий пример — образование и концентрация в нижних слоях атмосферы озона, который опасен и вреден для человека.

В немалой степени негативный след в атмосфере оставляет тяжелая промышленность. Увеличение количества горно-обогатительных комбинатов, предприятий черной металлургии и тепловых электростанций, приводит к увеличению концентрации угарного газа, двуокиси серы, диоксида углерода, ряда других тяжелых компонентов в воздушной массе.

В бытовой сфере безусловно весомый вклад в загрязнение воздуха вносит использование фреона. Массовое производство и эксплуатация холодильных установок, использование в быту аэрозолей способствует высокой концентрации инертных газов в мезосфере и в стратосфере нашей планеты, разрушающих озоновый слой.

Транспортная инфраструктура характеризуется высокой интенсивностью вредных выбросов, среди которых превалируют миллионы тон угарного газа, соединений азота и углеводороды. Загрязнение атмосферы выхлопными газами происходит на фоне ежедневной эксплуатации сотен миллионов автомобилей, снабженных двигателями внутреннего сгорания. Воздух наполняется тяжелыми металлами, среди которых присутствует опасный для здоровья человека тетраэтил свинец, кадмий и ртуть. По последним данным экологических организаций, в каждом крупном мегаполисе загрязненный воздух содержит соединения свинца и ртути в 20-40 раз больше, чем установленная норма.

Последние, радиоактивные источники загрязнения воздушного пространства несут скрытую угрозу. Действие радиоактивных элементов и зараженных частиц на живые организмы проявляется со временем. Радиоактивное загрязнение атмосферы носит, как правило, техногенный характер и связано с испытаниями ядерного оружия, авариями на атомных электростанциях и на объектах, где используется в качестве исследовательского материала радиоактивные компоненты.

Загрязнение воздуха — экологическая проблема

На сегодняшний день человек напрямую столкнулся с теми негативными последствиями, которые влечет за собой резкое ухудшение качества воздуха. Основной эффект от происходящего — вред здоровью человека и другими живым организмам. Среда обитания, в которой сегодня оказалось население огромных городов и густонаселенных районов планеты, становится мало пригодной для комфортной жизни. Вдыхая в среднем на протяжении суток до 20 тыс. литров воздуха, человек вместе с ним получает внутрь до 1-2 литров вредных твердых примесей и 5-50 мг. тяжелых металлов. Большая часть из этого количества остается в организме, оказывая негативное действие на здоровье человека.

Обязательным атрибутом больших городов сегодня становится смог и фотохимический туман. С чем это связано? Газы, которые в огромном количестве появляются в результате жизнедеятельности мегаполиса, не могут произвольно подняться в верхние слои атмосферы и оседают в приземном слое. Под влиянием температуры, высокой влажности и солнечного излучения в таком газопылевом облаке образуются токсичные соединения, нарушающие работу легких человека, препятствуя фотосинтезу растений. Фотохимический туман – явление новое и связано с большой концентрацией в нижних слоях атмосферы первичных и вторичных соединений, состоящих из аэрозолей, оксида серы, азота и органических веществ.

Вместе с тем, затрагивая проблему загрязнения атмосферы в глобальном масштабе, следует говорить об участившихся кислотных дождях и парниковом эффекте, которые стали бичом XXI века. Кислотные дожди делают непригодными для использования огромные массивы сельскохозяйственных угодий, становятся причиной гибели огромных лесных массивов. Превышение концентрации в атмосфере планеты углекислого газа приводит к образованию парникового эффекта. Температура нижних воздушных слоев растет, соответственно меняется метеорологическая обстановка в нижнем и в среднем воздушном слое.

Меры по контролю загрязнения

Проблема с загрязнением воздуха и атмосферы Земли сегодня приобретает глобальный характер. На преодоление экологического кризиса человек бросает огромные средства, направленные на поиск решений проблемных вопросов и на ликвидацию наступивших последствий. В настоящее время активно ведется контроль загрязнения атмосферы как на внутригосударственном уровне, так и в международном, общенациональном контексте. Осуществляется постоянный мониторинг загрязнения атмосферы.

Во многих странах, где размеры экологического кризиса приняли угрожающие масштабы, проводятся различные программы по снижению уровня и интенсивности промышленных выбросов. В ряде государств усилился контроль за работой ядерных объектов и химически опасных производств. Снижается вырубка тропических лесов, которые отвечают за пополнение воздуха кислородом. Параллельно с этим ведется интенсивная рекультивация земель и водных ресурсов в сельском хозяйстве, направленная на восстановление природных ресурсов. Снижается использование в сельском хозяйстве химически вредных реагентов и биологически активных компонентов.

Если у вас возникли вопросы - оставляйте их в комментариях под статьей. Мы или наши посетители с радостью ответим на них

Загрязнение атмосферы Земли – изменение природной концентрации газов и примесей в воздушной оболочке планеты, а также привнесение в среду чужеродных для неё веществ.

Впервые об на международном уровне заговорили сорок лет назад. В 1979 году в Женеве появилась Конвенция о трансграничном на большие расстояния. Первым международным соглашением о сокращении выбросов стал Киотский протокол 1997 года.

Эти меры хоть и приносят свои результаты, но загрязнение атмосферы остаётся серьёзной проблемой общества.

Вещества, загрязняющие атмосферу

Основные составляющие атмосферного воздуха – азот (78%) и кислород (21%). Доля инертного газа аргона – чуть меньше процента. Концентрация диоксида углерода составляет 0,03%. В малых количествах в атмосфере также присутствуют:

озон,
неон,
метан,
ксенон,
криптон,
закись азота,
двуокись серы,
гелий и водород.

В чистых воздушных массах окись углерода и аммиак присутствуют в виде следов. Помимо газов, в атмосфере есть водяные пары, кристаллы соли, пыль.

Основные загрязнители воздушной среды:

Диоксид углерода – парниковый газ, влияющий на теплообмен Земли с окружающим пространством, а значит, и на климат.
Оксид углерода или угарный газ, попадая в организм человека или животного, вызывает отравление (вплоть до летального исхода).
Углеводороды – токсичные химические вещества, раздражающие глаза и слизистые оболочки.
Производные серы способствуют образованию и усыханию растений, провоцируют болезни дыхательных путей и аллергию.
Производные азота приводят к воспалениям лёгких, крупам, бронхитам, частым простудам, усугубляют течение сердечнососудистых заболеваний.
, накапливаясь в организме, становятся причиной рака, генных изменений, бесплодия, преждевременной смерти.

Особую опасность для здоровья человека представляет воздух с тяжёлыми металлами. Такие загрязнители, как кадмий, свинец, мышьяк, приводят к возникновению онкологии. Вдыхаемые ртутные пары не действуют молниеносно, но, откладываясь в виде солей, разрушают нервную систему. В значительной концентрации вредны и летучие органические вещества: терпеноиды, альдегиды, кетоны, спирты. Многие из этих загрязнителей воздуха являются мутагенными и канцерогенными соединениями.

Источники и классификация атмосферного загрязнения

Исходя из природы явления, различают следующие виды загрязнений воздуха: химическое, физическое и биологическое.

В первом случае в атмосфере наблюдается повышенная концентрация углеводородов, тяжёлых металлов, диоксида серы, аммиака, альдегидов, окислов азота и углерода.
При биологическом загрязнении в воздухе присутствуют продукты жизнедеятельности различных организмов, токсины, вирусы, споры грибов и бактерий.
Большое количество пыли или радионуклидов в атмосфере свидетельствует о физическом загрязнении. К этому же виду относят последствия тепловых, шумовых и электромагнитных выбросов.

На состав воздушной среды влияет как человек, так и природа. Естественные источники загрязнения атмосферы: вулканы в период активности, лесные пожары, почвенная эрозия, пыльные бури, разложение живых организмов. Мизерная доля влияния приходится и на космическую пыль, образующуюся в результате сгорания метеоритов.

Антропогенные источники загрязнения атмосферного воздуха:

предприятия химической, топливной, металлургической, машиностроительной промышленности;
сельскохозяйственная деятельность (распыление пестицидов с помощью авиации, отходы животноводства);
теплоэнергетические установки, отопление жилых помещений углём и дровами;
транспорт (самые «грязные» виды – самолёты и автомобили).

Как определяют степень загрязненности воздуха?

При мониторинге качества атмосферного воздуха в городе учитывают не только концентрацию вредных для здоровья человека веществ, но и временной промежуток их воздействия. Загрязнение атмосферы в Российской Федерации оценивают по следующим критериям:

Стандартный индекс (СИ) – показатель, полученный в результате деления наибольшей измеренной разовой концентрации загрязняющего материала на предельно допустимую концентрацию примеси.
Индекс загрязнения нашей атмосферы (ИЗА) является комплексной величиной, при расчёте которой берут во внимание коэффициент вредности вещества-загрязнителя, а также его концентрацию – среднегодовую и предельно допустимую среднесуточную.
Наибольшая повторяемость (НП) – выраженная в процентах частота превышения предельно допустимой концентрации (максимально разовой) в течение месяца или года.

Уровень загрязнения воздушной среды считается низким, когда СИ меньше 1, ИЗА варьирует в пределах 0–4, а НП не превышает 10%. Среди крупных российских городов, согласно материалам Росстата, самыми экологически чистыми являются Таганрог, Сочи, Грозный и Кострома.

При повышенном уровне выбросов в атмосферу СИ составляет 1–5, ИЗА – 5–6, НП – 10–20%. Высокой степенью загрязнения воздуха отличаются регионы с показателями: СИ – 5–10, ИЗА – 7–13, НП – 20–50%. Очень высокий уровень атмосферной загрязненности наблюдается в Чите, Улан-Удэ, Магнитогорске и Белоярском.

Города и страны мира с самым грязным воздухом

В мае 2016 года Всемирная организация здравоохранения опубликовала ежегодный рейтинг городов с самым грязным воздухом. Лидером списка стал иранский Заболь – город на юго-востоке страны, регулярно страдающий от песчаных бурь. Длится это атмосферное явление около четырёх месяцев, повторяется каждый год. На второй и третьей позиции оказались индийские города-миллионники Гвалияр и Праяг. Следующее место ВОЗ отдала столице Саудовской Аравии – Эр-Рияду.

Замыкает пятёрку городов с самой грязной атмосферой Эль-Джубайль – сравнительно небольшое по численности населения местечко на берегу Персидского залива и в то же время крупный промышленный нефтедобывающий и нефтеперерабатывающий центр. На шестой и седьмой ступеньках вновь оказались индийские города – Патна и Райпур. Основные источники загрязнения атмосферы там – промышленные предприятия и транспорт.

В большинстве случаев загрязнение атмосферы – актуальная проблема для развивающихся стран. Впрочем, ухудшение состояния окружающей среды вызывает не только стремительно растущая индустрия и транспортная инфраструктура, но и техногенные катастрофы. Яркий тому пример – Япония, пережившая радиационную аварию в 2011 году.

Топ-7 государств, где состояние воздуха признано удручающим, выглядит следующим образом:

Китай. В некоторых регионах страны уровень загрязнения воздуха превышает норму в 56 раз.
Индия. Крупнейшее государство Индостана лидирует по количеству городов с худшей экологией.
ЮАР. В экономике страны преобладает тяжёлая промышленность, она же является главным источником загрязнения.
Мексика. Экологическая ситуация в столице государства, Мехико, за последние двадцать лет заметно улучшилась, но смог в городе по-прежнему не редкость.
Индонезия страдает не только от промышленных выбросов, но и от лесных пожаров.
Япония. Страна, несмотря на повсеместное озеленение и использование научно-технических достижений в природоохранной сфере, регулярно сталкивается с проблемой кислотных дождей, смога.
Ливия. Главный источник экологических бед североафриканского государства – нефтяная промышленность.

Последствия

Загрязнение атмосферы – одна из основных причин роста числа респираторных заболеваний, как острых, так и хронических. Вредные примеси, содержащиеся в воздухе, способствуют развитию рака лёгких, сердечных болезней, инсульта. По оценкам ВОЗ, из-за загрязнения воздушной среды в мире преждевременно умирает 3,7 млн человек в год. Больше всего таких случаев фиксируют в странах Юго-Восточной Азии и Западного региона Тихого океана.

В крупных промышленных центрах часто наблюдается такое неприятное явление, как смог. Скопление частиц пыли, воды и дыма в воздухе снижает видимость на дорогах, из-за чего учащается количество ДТП. Агрессивные вещества усиливают коррозию металлических конструкций, отрицательно влияют на состояние растительного и животного мира. Наибольшую опасность смог представляет для астматиков, лиц, болеющих эмфиземой, бронхитом, стенокардией, гипертонией, ВСД. Даже у здоровых людей, надышавшихся аэрозолей, может сильно болеть голова, наблюдаться слезотечение и першение в горле.

Насыщение воздуха оксидами серы и азота приводит к образованию кислотных дождей. После осадков с низким уровнем pH в водоёмах гибнет рыба, а выжившие особи не могут дать потомства. Как результат – сокращается видовой и числовой состав популяций. Кислые осадки выщелачивают питательные вещества, тем самым обедняя почву. Они оставляют химические ожоги на листьях, ослабляют растения. Для среды обитания людей такие дожди и туманы также представляют угрозу: кислая вода разъедает трубы, машины, фасады зданий, памятники.

Повышенное количество парниковых газов (углекислого, озона, метана, водяного пара) в воздушной среде приводит к росту температуры нижних слоёв атмосферы Земли. Прямым следствием является потепление климата, наблюдающееся последние шестьдесят лет.

На погодные условия заметно влияют и , образующиеся под воздействием брома, хлора, атомов кислорода и водорода. Помимо простых веществ, молекулы озона могут разрушать также органические и неорганические соединения: производные фреонов, метан, хлороводород. Чем опасно ослабление щита для окружающей среды и человека? Вследствие истончения слоя растёт солнечная активность, что, в свою очередь, ведёт к увеличению смертности среди представителей морской флоры и фауну, росту числа онкологических заболеваний.

Как сделать воздух чище?

Уменьшить загрязнение атмосферы позволяет внедрение на производстве технологий, снижающих объём выбросов. В сфере теплоэнергетики следует делать ставку на альтернативные энергоисточники: строить солнечные, ветряные, геотермальные, приливные и волновые электростанции. На состоянии воздушной среды позитивно сказывается переход к комбинированной выработке энергии и тепла.

В борьбе за чистый воздух важным элементом стратегии является комплексная программа по утилизации отходов. Она должна быть направлена на уменьшение количества мусора, а также его сортировку, переработку или повторное использование. Городское планирование, нацеленное на улучшение среды, в том числе и воздушной, предполагает совершенствование энергоэффективности зданий, строительство велосипедной инфраструктуры, развитие скоростного городского транспорта.

Одна из значительных глобальных проблем – это атмосферное загрязнение Земли. Опасность этого не только в том, что люди испытывают дефицит чистого воздуха, но и в том, что загрязнение атмосферы приводит к климатическим изменениям планеты.

Причины загрязнения воздуха

В атмосферу попадают различные элементы и вещества, которые меняют состав и концентрацию воздуха. Способствуют загрязнению воздуха такие источники:

выбросы и деятельность промышленных объектов;
выхлопы автомобилей;
радиоактивные объекты;
сельское хозяйство;
бытовые и .

Во время сжигания топлива, отходов и других веществ, в воздух попадают продукты горения, которые значительно ухудшают состояние атмосферы. Также загрязняет воздух пыль, которая образуется на стройке. На тепловых станциях сгорает топливо, и выделяется значительная концентрация элементов, загрязняющих атмосферу. Чем больше изобретений совершает человечество, тем больше появляется источников загрязнения воздуха и биосферы в целом.

Последствия загрязнения воздуха

Во время сгорания различных видов топлива в воздух попадает углекислый газ. Наряду с другими парниковыми газами, он порождает такое опасное явление нашей планеты, как . Это приводит к разрушению озонового слоя, который в свою очередь защищает нашу планету от интенсивного воздействия ультрафиолетовых лучей. Все это приводит к глобальному потеплению и климатическим изменениям планеты.

Одним из последствий накопления углекислого газа и глобального потепления является таяние ледников. В результате поднимается уровень вод Мирового океана, и в дальнейшем может произойти затопление островов и прибережных зон материков. В некоторых районах постоянным явлением будут наводнения. Погибнут растения, животные и люди.

Загрязняя воздух, различные элементы выпадают на землю в виде . Эти осадки попадают в водоемы, изменяют состав воды, и это становится причиной гибели флоры и фауны в реках и озерах.

На сегодняшний день загрязнение воздуха – это локальная проблема многих городов, которая переросла в глобальную. Сложно найти место в мире, где остался чистый воздух. Кроме негативного влияния на окружающую среду, атмосферное загрязнение приводит к заболеваниям у людей, которые перерастают в хронические, и сокращают продолжительность жизни населения.

ЗАГРЯЗНЕНИЕ ВОЗДУХА
любое нежелательное изменение состава земной атмосферы в результате поступления в нее различных газов, водяного пара и твердых частиц (под воздействием природных процессов или в результате деятельности человека). Примерно 10% загрязнителей попадают в атмосферу вследствие таких природных процессов, как, например, вулканические извержения, которые сопровождаются выбросами в атмосферу пепла, распыленных кислот, в том числе серной, и множества ядовитых газов. Кроме того, основными источниками серы в атмосфере служат брызги морской воды и разлагающиеся растительные остатки. Также следует отметить лесные пожары, в результате которых образуются плотные клубы дыма, обволакивающие значительные площади, и пыльные бури. Деревья и кустарники выделяют много летучих органических соединений (ЛОС), образующих голубую дымку, которая закрывает большую часть гор Блу-Ридж в США (в переводе "голубой хребет"). Присутствующие в воздухе микроорганизмы (пыльца, плесневые грибы, бактерии, вирусы) вызывают у многих людей приступы аллергии и инфекционные заболевания. Остальные 90% загрязнителей имеют антропогенное происхождение. Основными их источниками являются: сжигание ископаемого топлива на электростанциях (выбросы дыма) и в двигателях автомобилей; производственные процессы, не связанные с сжиганием топлива, но приводящие к запылению атмосферы, например вследствие эрозии почв, добычи угля открытым способом, взрывных работ и утечки ЛОС через клапаны, стыки труб на нефтеперегонных и химических заводах и из реакторов; хранение твердых отходов; а также разнообразные смешанные источники. Загрязняющие вещества, попадая в атмосферу, переносятся на большие расстояния от источника, а затем возвращаются на земную поверхность в виде твердых частиц, капель или химических соединений, растворенных в атмосферных осадках. Химические соединения, источник которых находится на уровне земли, быстро смешиваются с воздухом нижних слоев атмосферы (тропосферы). Они называются первичными загрязняющими веществами. Некоторые из них вступают в химические реакции с другими загрязнителями или с основными компонентами воздуха (кислородом, азотом и водяным паром), образуя вторичные загрязняющие вещества. В результате наблюдаются такие явления, как фотохимический смог, кислотные дожди и образование озона в приземном слое атмосферы. Источником энергии для этих реакций служит солнечная радиация. Вторичные загрязнители - содержащиеся в атмосфере фотохимические окислители и кислоты - представляют главную опасность для здоровья человека и глобальных изменений окружающей среды.
ОПАСНОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ
Загрязнение воздуха оказывает вредное воздействие на живые организмы несколькими путями: 1) доставляя аэрозольные частицы и ядовитые газы в дыхательную систему человека и животных и в листья растений; 2) повышая кислотность атмосферных осадков, которая, в свою очередь, влияет на изменение химического состава почв и воды; 3) стимулируя такие химические реакции в атмосфере, которые приводят к увеличению продолжительности облучения живых организмов вредоносными солнечными лучами; 4) изменяя в глобальном масштабе состав и температуру атмосферы и создавая таким образом условия, неблагоприятные для выживания организмов.
Дыхательная система человека. Через дыхательную систему в организм человека поступает кислород, который разносится гемоглобином (красными пигментами эритроцитов) к жизненно важным органам, и выводятся продукты жизнедеятельности, в частности углекислый газ. Дыхательная система состоит из носовой полости, гортани, трахеи, бронхов и легких. В каждом здоровом легком насчитывается примерно 5 млн. альвеол (воздушных мешочков), в которых и происходит газовый обмен. Из альвеол кислород поступает в кровь, а углекислота через них удаляется из крови и выбрасывается в воздух. Дыхательная система имеет ряд защитных механизмов, предохраняющих от воздействия загрязняющих веществ, содержащихся в воздухе. Волоски в носу отфильтровывают крупные частицы. Слизистая оболочка носовой полости, гортани и трахеи задерживает и растворяет мелкие частицы и некоторые вредные газы. Если в дыхательную систему попадают загрязняющие вещества, человек чихает и кашляет. Таким образом эвакуируются загрязненный воздух и слизь. К тому же верхние дыхательные пути выстланы сотнями тонких ресничек мерцательного эпителия, находящихся в постоянном движении и перемещающих вверх по гортани слизь вместе с попавшей в дыхательную систему грязью, которые либо проглатываются, либо удаляются наружу. Постоянное длительное воздействие побочных продуктов табачного дыма и загрязненного воздуха приводит к перегрузке и переполнению защитных систем человека, в результате развиваются болезни дыхательной системы: аллергическая астма, рак и эмфизема легких, хронические бронхиты. См. также ДЫХАНИЯ ОРГАНЫ .
Кислотные осадки. Попадание в почву или в водоемы разных кислот, например серной (H2SO4) или азотной (HNO3), в результате выпадения кислотных осадков (аномально кислых дождей и снега) причиняет вред живым организмам и способствует разрушению различных конструкций. Подобные явления довольно часто наблюдаются в районах значительной концентрации промышленных предприятий, использующих ископаемое топливо. Ущерб, причиняемый биоте при выпадении кислотных осадков, наиболее заметно выражен в лесах и на озерах. Определенные виды деревьев, в частности сосны, особенно чувствительны к изменению кислотности почвы. От кислотных дождей сильно пострадали большие площади лесов в Новой Англии, Канаде и скандинавских странах. В некоторых случаях растения служат индикаторами подобных воздействий: листья покрываются пятнами или обесцвечиваются. Перенасыщение кислотами, связанное с весенним стоком в озера и реки талых вод, может оказать пагубное воздействие на рыб и другие водные организмы. См. также
КИСЛОТНЫЕ ОСАДКИ ;
ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ДЕГРАДАЦИЯ .
СОСТАВ И СТРОЕНИЕ АТМОСФЕРЫ
Атмосфера, или "воздушный океан", состоит из газов, необходимых для поддержания жизни на Земле. По высоте ее можно разделить на пять слоев, или оболочек, окружающих земной шар: тропосферу, стратосферу, мезосферу, термосферу и экзосферу. Их границы определяются по резким изменениям температуры, обусловленным различиями в поглощении солнечной радиации. С высотой также меняется плотность воздуха. В верхних слоях атмосферы воздух холодный и разреженный, а у поверхности Земли благодаря силе тяжести - более плотный. Загрязнены главным образом два нижних слоя атмосферы. См. также АТМОСФЕРА .
Тропосфера. Состав и строение нижнего слоя - тропосферы - определяется поступлением газов из земной коры и присутствием жизни на земной поверхности. Верхняя граница тропосферы располагается на высотах примерно 17 км над уровнем моря на экваторе и ок. 8 км на полюсах. Этот тонкий слой содержит два важных газообразных компонента: азот (N2) и кислород (О2), которые составляют соответственно 78 и 21% объема атмосферы. Круговорот азота в природе (азотный цикл) играет очень важную роль в питании растений. Атмосферный азот связывается клубеньковыми бактериями, содержащимися в корневых утолщениях бобовых растений, с образованием многочисленных органических соединений, особенно белков. После этого другие специализированные бактерии в процессе минерализации разлагают и перерабатывают богатые азотом органические остатки в более простые неорганические вещества, например в аммиак (NH4). Наконец, нитрифицирующие бактерии снова превращают их в оксид (NO) и диоксид (NО2) азота, которые возвращаются в атмосферу. Затем цикл возобновляется.
См. также АЗОТ . Кислород образуется в процессе фотосинтеза растений и, в свою очередь, используется микро- и макроорганизмами при дыхании, побочным продуктом которого является углекислый газ.
См. также
ЦИКЛ УГЛЕРОДА ;
ФОТОСИНТЕЗ . Помимо азота и кислорода в состав атмосферы входят аргон (Ar - 0,93%) и углекислый газ (СО2 - 0,036%), а также в незначительных количествах неон (Ne), гелий (Не), метан (СН4), криптон (Kr), водород (Н2), ксенон (Хе) и хлорфторуглеводороды (ХФУ) антропогенного происхождения. Источником и необходимым компонентом жизни на Земле, способствующим, в частности, поддержанию температуры ее поверхности, является водяной пар (Н2О), который поступает в тропосферу главным образом в результате испарения воды с поверхности океана. Его содержание в атмосфере значительно меняется в зависимости от времени года и географического положения. Для живых организмов, состоящих в основном из органических соединений углерода с водородом и кислородом, первостепенную роль играют кислород, вода и углекислый газ. Вода и углекислый газ имеют определяющее значение для нагрева земной поверхности благодаря их способности поглощать солнечную радиацию.
Стратосфера. Непосредственно над тропосферой на высотах от 18 до 48 км над земной поверхностью находится стратосфера. Хотя по составу эти оболочки очень сходны, в стратосфере содержание водяного пара приблизительно в 1000 раз меньше, а содержание озона - примерно в 1000 раз больше, чем в тропосфере. Озон образуется в стратосфере при взаимодействии молекул кислорода при разрядах молнии и ультрафиолетовом облучении Солнцем. Состав веществ, загрязняющих атмосферу, значительно изменился после Второй мировой войны. В 1950-х годах на смену углю пришло дизельное топливо, а вскоре и природный газ. К 2000 большая часть домов обогревалась природным газом, самым чистым из всех видов ископаемого топлива. С другой стороны атмосферу все больше начали загрязнять выхлопные газы, образующиеся при работе двигателей внутреннего сгорания.
ОСНОВНЫЕ ЗАГРЯЗНЯЮЩИЕ ВЕЩЕСТВА
Диоксид серы, или сернистый ангидрид (сернистый газ). Сера попадает в атмосферу в результате многих природных процессов, в том числе испарения брызг морской воды, развевания серосодержащих почв в аридных районах, эмиссии газов при извержениях вулканов и выделения биогенного сероводорода (Н2S).
См. также СЕРА . Наиболее широко распространенное соединение серы - сернистый ангидрид (SO2) - бесцветный газ, образующийся при сгорании серосодержащих видов топлива (в первую очередь угля и тяжелых фракций нефти), а также при разных производственных процессах, например плавке сульфидных руд. Сернистый газ особенно вреден для деревьев, он приводит к хлорозу (пожелтению или обесцвечиванию листьев) и карликовости. У человека этот газ раздражает верхние дыхательные пути, так как легко растворяется в слизи гортани и трахеи. Постоянное воздействие сернистого газа может вызвать заболевание дыхательной системы, напоминающее бронхит. Сам по себе этот газ не наносит существенного ущерба здоровью населения, но в атмосфере реагирует с водяным паром с образованием вторичного загрязнителя - серной кислоты (Н2SО4). Капли кислоты переносятся на значительные расстояния и, попадая в легкие, сильно их разрушают. Наиболее опасная форма загрязнения воздуха наблюдается при реакции сернистого ангидрида с взвешенными частицами, сопровождающейся образованием солей серной кислоты, которые при дыхании проникают в легкие и там оседают.
Оксид углерода , или угарный газ, - очень ядовитый газ без цвета, запаха и вкуса. Он образуется при неполном сгорании древесины, ископаемого топлива и табака, при сжигании твердых отходов и частичном анаэробном разложении органики. Примерно 50% угарного газа образуется в связи с деятельностью человека, в основном в результате работы двигателей внутреннего сгорания автомобилей. В закрытом помещении (например, в гараже), наполненном угарным газом, снижается способность гемоглобина эритроцитов переносить кислород, из-за чего у человека замедляются реакции, ослабляется восприятие, появляются головная боль, сонливость, тошнота. Под воздействием большого количества угарного газа может произойти обморок, случиться кома и даже наступить смерть. См. также УГЛЕРОД . Взвешенные частицы, включающие пыль, сажу, пыльцу и споры растений и пр., сильно различаются по размерам и составу. Они могут либо непосредственно содержаться в воздушной среде, либо быть заключены в капельках, взвешенных в воздухе (т.н. аэрозоли). В целом за год в атмосферу Земли поступает ок. 100 млн. т аэрозолей антропогенного происхождения. Это примерно в 100 раз меньше, чем количество аэрозолей естественного происхождения - вулканических пеплов, развеваемой ветром пыли и брызг морской воды. Примерно 50% частиц антропогенного происхождения выбрасывается в воздух из-за неполного сгорания топлива на транспорте, заводах, фабриках и тепловых электростанциях. По данным Всемирной организации здравоохранения, 70% населения, живущего в городах развивающихся стран, дышит сильно загрязненным воздухом, содержащим множество аэрозолей. Нередко аэрозоли бывают самой явной формой загрязнения воздуха, так как они сокращают дальность видимости и оставляют грязные следы на окрашенных поверхностях, тканях, растительности и прочих предметах. Более крупные частицы в основном улавливаются волосками и слизистой оболочкой носа и гортани, а затем выводятся наружу. Предполагается, что частицы размером менее 10 мкм наиболее опасны для здоровья человека; они настолько малы, что проникают через защитные барьеры организма в легкие, повреждая ткани дыхательных органов и способствуя развитию хронических заболеваний дыхательной системы и рака. Наиболее канцерогенными и поэтому очень опасными для здоровья считаются также табачный дым и асбестовые волокна, содержащиеся в городском воздухе и внутри помещений. Другие типы аэрозольного загрязнения осложняют протекание бронхитов и астмы и вызывают аллергические реакции. Накопление определенного количества мелких частиц в организме затрудняет дыхание из-за закупорки капилляров и постоянного раздражения органов дыхания. Летучие органические соединения (ЛОС) - это ядовитые пары в атмосфере. Они являются источником множества проблем, в том числе мутаций, нарушений дыхания и раковых заболеваний, и, кроме того, играют главную роль при образовании фотохимических окислителей.
Наиболее крупным природным источником ЛОС являются
растения, ежегодно выделяющие примерно 350 млн. т изопрена (С5Н8) и 450 млн. т терпенов (С10Н16). Другое ЛОС - газ метан (СН4), образующийся в сильно увлажненных местностях (например, на болотах или рисовых плантациях), а также продуцируемый бактериями в желудках термитов и жвачных животных. В атмосфере ЛОС обычно окисляются до оксидов углерода - угарного (СО) и углекислого (СО2) газа. Кроме того, антропогенные источники выбрасывают в атмосферу множество ядовитых синтетических органических веществ, например бензол, хлороформ, формальдегид, фенолы, толуол, трихлорэтан и винилхлорид. Основная часть этих соединений поступает в воздух при неполном сгорании углеводородов автомобильного топлива, на теплоэлектростанциях, химических и нефтеперегонных заводах.
Диоксид азота. Оксид (NO) и диоксид (NO2) азота образуются при сгорании топлива при очень высоких температурах (выше 650о С) и избытке кислорода. Кроме того, эти вещества выделяются при окислении бактериями азотсодержащих соединений в воде или почве. В дальнейшем в атмосфере оксид азота окисляется до газообразного диоксида красно-бурого цвета, который хорошо заметен в атмосфере большинства крупных городов. Основными источниками диоксида азота в городах являются выхлопные газы автомобилей и выбросы теплоэлектростанций (причем использующих не только ископаемые виды топлива). Кроме того, диоксид азота образуется при сжигании твердых отходов, так как этот процесс происходит при высоких температурах горения. Также NO2 играет не последнюю роль при образовании фотохимического смога в приземном слое атмосферы. В значительных концентрациях диоксид азота имеет резкий сладковатый запах. В отличие от сернистого ангидрида, он раздражает нижний отдел дыхательной системы, особенно легочную ткань, ухудшая тем самым состояние людей, страдающих астмой, хроническими бронхитами и эмфиземой легких. Диоксид азота повышает предрасположенность к острым респираторным заболеваниям, например пневмонии. Фотохимические окислители озон (О3), пероксоацетилнитрат (ПАН) и формальдегид являются продуктами вторичного загрязнения атмосферы в результате химических реакций под воздействием солнечной радиации. Озон образуется при расщеплении либо молекулы кислорода (О2) либо диоксида азота (NО2) с образованием атомарного кислорода (О), который затем присоединяется к другой молекуле кислорода. В этом процессе участвуют углеводороды, связывающие молекулу оксида азота с другими веществами. Таким образом, например, образуется ПАН. Хотя в стратосфере озон играет важную роль как защитный экран, поглощающий коротковолновую ультрафиолетовую радиацию (см. ниже), в тропосфере он как сильный окислитель разрушает растения, строительные материалы, резину и пластмассу. Озон имеет характерный запах, служащий признаком фотохимического смога. Вдыхание его человеком вызывает кашель, боль в груди, учащенное дыхание и раздражение глаз, носовой полости и гортани. Воздействие озона приводит также к ухудшению состояния больных хроническими астмой, бронхитами, эмфиземой легких и страдающих сердечно-сосудистыми заболеваниями.
ГЛОБАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОЗДУХА
Серьезную угрозу здоровью и процветанию человечества и других форм жизни представляют две глобальные проблемы окружающей среды, связанные с загрязнением воздуха: аномально высокие значения приходящей к земной поверхности ультрафиолетовой радиации Солнца, обусловленные снижением содержания озона в стратосфере, и изменения климата (глобальное потепление), вызванные поступлением в атмосферу большого количества т.н. парниковых газов. Обе проблемы тесно взаимосвязаны, так как зависят от поступления в атмосферу практически одних и тех же газов антропогенного происхождения. Например, фторхлорсодержащие хладоны (хлорфторуглеводороды), способствуют разрушению озонового слоя и играют не последнюю роль в возникновении парникового эффекта. См. также МЕТЕОРОЛОГИЯ И КЛИМАТОЛОГИЯ . Истощение озонового слоя. Стратосферный озон сконцентрирован в основном на высотах от 20 до 25 км. Поглощая 99% коротковолнового излучения Солнца, опасного для всего живого, озон предохраняет от него земную поверхность и тропосферу, защищая людей от солнечных ожогов, рака кожи и глаз, катаракты и проч. Кроме того, он не позволяет большей части тропосферного кислорода превратиться в озон. Наряду с процессом образования озона в атмосфере происходит обратный процесс его распада, также протекающий при поглощении солнечного ультрафиолетового излучения. Находящиеся в атмосфере оксиды водорода (НОх), метан (СН4), газообразный водород (Н2) и оксиды азота (NОх) тоже могут разрушать стратосферный озон. Если антропогенное воздействие отсутствует, между образованием и распадом молекул озона существует определенное равновесие. Глобальной химической бомбой замедленного действия являются искусственные хлорфторуглеводороды, которые способствуют снижению средней концентрации озона в тропосфере. Хлорфторуглеводороды, впервые синтезированные в 1928 и известные как фреоны, или хладоны, в 1940-х годах стали чудом химии. Химически инертные, нетоксичные, без запаха, невоспламеняющиеся, не разрушающие металлы и сплавы и недорогие в производстве, они очень быстро завоевали популярность и широко использовались в качестве хладагентов. Источниками хлорфторуглеводородов в атмосфере являются аэрозольные баллончики, испорченные холодильники, а также кондиционеры. Очевидно, что молекулы фреонов слишком инертны и не распадаются в тропосфере, а медленно поднимаются вверх и спустя 10-20 лет попадают в стратосферу. Там ультрафиолетовая радиация Солнца разрушает молекулы этих веществ (т.н. процесс фотолитического разложения), в результате чего освобождается атом хлора. Он вступает в реакцию с озоном с образованием атомарного кислорода (О) и молекулы кислорода (О2). Оксид хлора (Cl2O) нестабилен, вступает в реакцию со свободным атомом кислорода, в результате которой образуется молекула кислорода и свободный атом хлора. Поэтому единственный атом хлора, однажды образовавшийся при распаде хлорфторуглеводорода, может разрушить тысячи молекул озона. Опасная для живой клетки коротковолновая ультрафиолетовая радиация Солнца из-за сезонных уменьшений концентрации озона (т.н. озоновых дыр), которые наблюдались, в частности, над Антарктидой и в меньшей степени над другими районами, может проникать к земной поверхности. По прогнозам, повышенные дозы ультрафиолетовой радиации приведут к увеличению числа пострадавших от солнечных ожогов, а также росту заболеваемости раком кожи (эта тенденция уже прослеживается в Австралии, Новой Зеландии, ЮАР, Аргентине и Чили), катарактой глаз и т.д.
См. также ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ДЕГРАДАЦИЯ . В 1978 правительство США запретило использование хлорфторуглеводородов в качестве аэрозольных распылителей. В 1987 представители правительств 36 стран провели специальную встречу в Монреале и согласовали план (Монреальский протокол) сокращения выбросов хлорфторуглеводородов в атмосферу примерно на 35% за период с 1989 по 2000. На второй встрече в Копенгагене в 1992, состоявшейся в условиях нараставшей озабоченности по поводу разрушения озонового экрана, представители ряда стран договорились, что в дальнейшем необходимо: отказаться от производства галонов (класс фторуглеводородов, содержащих атомы брома) к 1 января 1994, а хлорфторуглеводородов и гидробромфторуглеводородов (заменителей галонов) - к 1 января 1996; на период до 1996 заморозить потребление гидрохлорфторуглеводородов на уровне 1991 и полностью исключить их использование к 2030. Было также отмечено, что достигнута большая часть поставленных ранее целей.
Парниковый эффект. В 1896 шведский химик Сванте Аррениус впервые высказал предположение о нагреве атмосферы и земной поверхности в результате парникового эффекта. В атмосферу Земли солнечная энергия проникает в виде коротковолновой радиации. Некоторая ее часть отражается в космическое пространство, другая поглощается молекулами воздуха и нагревает его и примерно половина достигает земной поверхности. Поверхность Земли нагревается и излучает длинноволновую радиацию, обладающую меньшей энергией, чем коротковолновая.. После этого радиация проходит через атмосферу и частично теряется в космосе, а большая ее часть поглощается атмосферой и вторично отражается к поверхности Земли. Этот процесс вторичного отражения радиации возможен из-за присутствия в воздухе, хотя и в небольших концентрациях, примесей многих газов (т.н. парниковых), имеющих как естественное, так и антропогенное происхождение. Они пропускают коротковолновую радиацию, но поглощают или отражают длинноволновую. Количество удерживаемой тепловой энергии зависит от концентрации парниковых газов и продолжительности их пребывания в атмосфере. Основные парниковые газы - водяной пар, углекислый газ, озон, метан, оксид азота и хлорфторуглеводороды. Несомненно, самым важным среди них является водяной пар, значителен и вклад углекислого газа. 90% углекислого газа, ежегодно поступающего в атмосферу, образуется при дыхании (окислении органических соединений клетками растений и животных). Однако это поступление компенсируется его потреблением зелеными растениями в процессе фотосинтеза. См. также ФОТОСИНТЕЗ . Средняя концентрация углекислого газа в тропосфере за счет деятельности человека ежегодно возрастает примерно на 0,4 %. На основании компьютерного моделирования был сделан прогноз, согласно которому в результате роста содержания углекислого и других парниковых газов в тропосфере неизбежно произойдет глобальное потепление. Если он оправдается и средняя температура воздуха на Земле повысится всего на несколько градусов, последствия могут быть катастрофическими: изменятся климат и погода, существенно нарушатся условия произрастания растений, в том числе сельскохозяйственных культур, участятся засухи, начнут таять ледники и ледниковые покровы, что, в свою очередь, приведет к повышению уровня Мирового океана и затоплению приморских низменностей. Ученые подсчитали, что для стабилизации климата планеты необходимо 60%-ое (относительно уровня 1990) уменьшение поступления парниковых газов. В июне 1992 в Рио-де-Жанейро на Конференции ООН по окружающей среде и развитию делегаты 160 стран подписали Конвенцию по изменению климата, которая поощряла дальнейшие усилия по уменьшению выбросов парниковых газов и поставила целью вплоть до 2000 стабилизировать поступление их в атмосферу на уровне 1990.
См. также
КЛИМАТ ;
ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ДЕГРАДАЦИЯ .
ЗАГРЯЗНЕНИЕ ВОЗДУХА ВНУТРИ ПОМЕЩЕНИЙ
Загрязнение воздуха в помещениях является основной причиной онкологических заболеваний. Главные источники этого загрязнения - радон, продукты неполного сгорания, а также испарение химических веществ.
Радон. Считается, что облучение радоном стоит на втором месте среди факторов, вызывающих рак легких. Главным образом это происходит в домах, которые были построены на рыхлых отложениях или коренных породах, обогащенных урансодержащими минералами. Газ радон - продукт радиоактивного распада урана - попадает в дома, просачиваясь из грунтов. Решение этой проблемы во многом зависит от типа строительных конструкций. Кроме того, улучшению экологической обстановки способствует вентиляция зданий, например вентиляционные окна фундаментов. Вентиляционные трубы, вставленные в основание фундамента, могут выводить радон непосредственно из грунта наружу, в атмосферу.
Продукты неполного сгорания. При неполном сгорании топлива в печах, каминах и других обогревательных устройствах, а также при курении образуются канцерогенные химические вещества, например углеводороды. В домах основное беспокойство доставляет угарный газ, так как он бесцветен и не имеет ни запаха, ни вкуса, а поэтому его очень трудно обнаружить. Несомненно, главным и очень коварным загрязнителем воздуха помещений, а следовательно, и очень опасным для здоровья людей является сигаретный дым, который бывает причиной рака легких и множества других болезней органов дыхания и сердца. Даже некурящие, находясь в одном помещении с курящими (т.н. пассивные курильщики), подвергают себя большому риску.
Выделение химических веществ. Нафталиновые шарики, отбеливатели, краски, крем для ухода за обувью, разные чистящие средства, дезодоранты - лишь немногие из широкого спектра химикатов, воздействию которых подвергается практически ежедневно каждый человек (особенно занятые в промышленности рабочие) и которые выделяют канцерогенные вещества. Например, пластики, синтетические волокна и очистители испаряют бензол, а пенопластиковые теплоизоляторы, фанера, древесно-стружечные плиты являются источниками формальдегида. Подобные эмиссии могут вызывать головную боль, головокружение и тошноту.
Асбест. Вдыхание асбестовых волокон вызывает прогрессирующее неизлечимое заболевание легких - асбестоз. Эта проблема особенно актуальна для владельцев домов, построенных до 1972. Факт использования асбеста в качестве огнеупорного или теплоизоляционного материала в таких зданиях не обязательно представляет риск для здоровья. Крайне важно состояние конструкций, включающих асбест.
ЛИТЕРАТУРА
Даценко И.И. Воздушная среда и здоровье. Львов, 1981 Будыко М.И., Голицын Г.С., Израэль Ю.А. Глобальные климатические катастрофы. М., 1986 Пинигин М.А. Охрана атмосферного воздуха. М., 1989 Безуглая Э.Ю. Чем дышит промышленный город. Л., 1991 Александров Э.Л., Израэль Ю.А., Кароль И.Л., Хргиан Л.Х. Озонный щит Земли и его изменения. СПб, 1992 Климат, погода, экология Москвы. СПб, 1995

Энциклопедия Кольера. - Открытое общество . 2000 .