Информация как человек загрязняет воздух. Загрязнение воздуха

На нашей планете Земля существует жизнь, в отличие от других, которые мы знаем. Непременным условием зарождения и развития живых существ и растений является особый состав атмосферы, которая окружает нашу Землю.

Из чего же состоит наша атмосфера или, проще говоря, воздух, который нас окружает? Чем мы с вами дышим? Большая часть воздуха, около 99 процентов - это кислород и азот.

Около 2-х процентов воздуха приходятся на воду, водород, аргон и углекислый газ. Главным компонентом атмосферного воздуха является кислород. Именно он обеспечивает жизнь и дыхание каждой клеточке всех живых существ и организмов, населяющих нашу планету.

Под воздействием кислорода в клетках идёт процесс окисления, в результате которого происходит выделение энергии. Без неё не сможет осуществляться рост, развитие и обновление клеток. То есть, без кислорода нет жизни. Само понятие, загрязнять воздух, обозначает не что иное, как изменять его состав.

Почему нельзя загрязнять воздух? Основные источники загрязнения воздуха.

Загрязняя воздух, мы допускаем попадание в атмосферу ненужных ей химических элементов. На сегодняшний день основными источниками загрязнения воздуха являются промышленные предприятия и выхлопные газы от автотранспорта.

В результате загрязнения воздуха, так необходимый всему живому кислород, замещается оксидом углерода или угарным газом. Этот газ ухудшает состав крови человека, снижает уровень гемоглобина, разрушает красные кровяные тельца.

Диоксиды серы, попадающие в атмосферу с «кислотным дождём» вызывает у людей нарушение работы лёгких, вплоть до остановки дыхания.

Оксид азота, свинец и другие вредные химические вещества попадают в атмосферу от выхлопных газов. Они вызывают множество заболеваний, в том числе и рак.

Почему нельзя загрязнять воздух? Последствия загрязнения воздуха.

В результате загрязнения происходит изменение качественного состава воздуха . Самое страшное, что вредные вещества, попадая в атмосферу, не добавляются к нему, общий объем воздухаостаётся на прежнем уровне. Химические вещества разрушают кислород и заменяют его собой.
Нужно понимать, что именно те ингредиенты, которые изначально присутствовали в атмосфере, и позволили появлению жизни на нашей планете. Изменяя их состав, заменяя кислород вредными химическими веществами, мы нарушаем важные биологические процессы, необходимые живым организмам.
Загрязнение воздуха не только приводит к заболеваниям и сокращению жизни людей, от того, что они вынуждены им дышать. Рано или поздно все вредные вещества из атмосферы попадают на листья растений, которые люди употребляют в пищу. Это нарушает работу желудочно-кишечного тракта человека. Сами растения болеют и гибнут от кислотных дождей.
Попадая в почву, вредные вещества ухудшают её состав, и делают непригодной для выращивания здоровых растений. А далее, вместе с осадками они просачиваются в грунт, и попадают в подземные воды. Это ухудшает состав питьевой воды, т.к. самая чистая питьевая вода добывается из подземных артезианских источников.

Сегодня во всём на всех крупных предприятиях, связанных с нефтепереработкой, металлургией и т.п. существуют лаборатории, которые следят за выбросами в атмосферу промышленных отходов. При открытии любых новых предприятий проводятся экологические экспертизы, при необходимости строятся очистные сооружения.

Печальная статистика заставила людей серьёзно задуматься над вопросами экологии. Около 7 миллионов человек в год умирает в мире от болезней, связанных с загрязнением воздуха. Сегодня все прекрасно знают, почему нельзя загрязнять воздух, осталось только действовать.

Для меня, как для жителя промышленного региона, это очевидно - из моего окна видны дымящие трубы. Кроме этого, постоянно приходится вытирать подоконники на которых ежедневно образуется слой черной пыли... В общем, картинка совсем неприятная, но куда деваться?

Отчего загрязняется воздух

Можно сказать, что человечество со времен покорения огня уже приступило к загрязнению воздуха. Но тысячелетия пользования огнем практически не влияли на состояние атмосферы. Конечно, дым затруднял дыхание, а копоть покрывала стены жилищ, однако люди тогда жили небольшими группами на больших территория. Таково было положение дел до начала XIX века, до того момента, когда стала активно развиваться промышленность. Тогда мало кто представлял, что «подарят» человечеству сложные промышленные процессы. Среди загрязнителей принято различать первичные - результат выбросов и вторичные, которые образуются в атмосфере в результате превращения первичных.

Основные загрязнители атмосферы

Наука выделяет несколько основных источников. Итак:

транспорт;
промышленность;
котельные.

При этом, каждый из источников может либо преобладать, либо вовсе отсутствовать в зависимости от местности, однако не подлежит сомнению, что промышленность является главным источником. Одни только предприятия цветной металлургии «одаривают» атмосферу массой вредных веществ. Кроме этого, в атмосферу попадает ряд веществ аэрозольной группы - взвешенные частицы в воздухе. Эти вещества представляют наибольшую опасность для человека. Такие выбросы кажутся обычным туманом или легкой дымкой, а образуются в результате взаимодействия жидких либо твердых частичек с водой или между собой. Постоянным источником этого типа загрязнения являются искусственные насыпи отходов промышленности - отвалы.

Нередко в больших городах наблюдается смог - аэрозольные частички с газами. Как правило, в его состав входят: оксид азота, озон и оксиды серы. Обычно это явление наблюдается летом, когда стоит безветренная погода и ярко светит солнце. Его радиация запускает ряд химических процессов, в результате которых образуются вредные вещества.

Почти 92 % людей во всем мире дышат опасным воздухом. Звучит «желтовато», конечно, но Всемирная организация здравоохранения уверяет, что так оно и есть. ВОЗ оценила ситуацию с загрязнением в мегаполисах, крупных городах и небольших поселениях - результат оценки не утешает.

Каждый год от загрязнения воздуха на улицах погибает около 3 миллионов людей. Еще столько же погибает от загрязнений внутри помещений (например, если кто-то отапливает жилище углем). При этом 90 % смертей от некачественной «субстанции для дыхания» приходится на бедные страны. Жители экономически развитых регионов не погибают столь часто, однако их здоровью также приходится нелегко.

Справка: Загрязнение воздуха - принесение в воздух нехарактерных для него физических, химических и биологических веществ или изменение их естественной концентрации. На текущий момент основным источником загрязнения является деятельность человека, связанная с производством, транспортом, использованием загрязнителей в быту.

Доказанный вред

Основной удар приходится на дыхательную систему. Ультрадисперсные частицы размером менее 100 нанометров, содержащиеся в выхлопных газах автомобилей и выбросах предприятий, использующих для выработки энергии неэкологичные источники, способны накапливаться в легких и наносить последним урон.

У тех, кто дышит загрязненным воздухом часто, повышается риск возникновения рака легких, инфицирования дыхательных путей, хронической обструктивной болезни легких. Поскольку частицы разносятся кровотоком по организму, страдают и другие органы и системы. Например сердечно-сосудистая - ВОЗ отметила повышенный риск инсультов и инфарктов у тех, кто проживает в «проблемных» районах.

Недавнее исследование, опубликованное в журнале The Lancet, показало, что вероятна и связь между загрязнением воздуха и нейродегенеративными заболеваниями. Ученые связали проявление симптома деменции и проживание вблизи оживленных трасс: чем ближе к источнику выхлопов жили люди, тем чаще они страдали от слабоумия. Научная работа учла данные 6,6 миллиона людей.

Другие ученые отметили связь грязного воздуха и увеличившегося числа преждевременных родов. По данным исследователей, из-за загрязнения атмосферы на свет раньше срока появляется приблизительно 16 тысяч американцев в год. Причина этого - всё те же ультрадисперсные частицы, оседающие в организмах будущих матерей.

Дети, кстати, - неважно, доношенные или нет, - страдают от низкого качества воздуха в городах не в меньшей мере, чем взрослые. Загрязнители мешают правильному развитию легких и могут замедлить развитие мозга, говорится в отчете UNICEF, посвященном влиянию окружающей среды на подрастающее поколение.

По данным организации, каждый седьмой ребенок планеты имеет проблемы развития, спровоцированные некачественным воздухом, и ежегодно около 600 тысяч детей младше 5 лет умирают по причинам, связанным с загрязнением.

Если ребенок не заболел, негативные последствия могут проявиться иначе: исследование, опубликованное International Journal of Environmental Research and Public Health, показало, что дети, живущие в неблагополучных с точки зрения экологии районах, имеют худшую успеваемость в школе.

Справка: Как обстоят дела с чистым воздухом в России? Не очень-то. Согласно отчету Международного энергетического агентства за 2016 год, РФ оказалась в пятерке стран - лидеров мира по числу смертей из-за плохой экологической обстановки: каждый год от загрязненности атмосферы в нашей стране умирает 140 тысяч человек. Еще хуже дела обстоят только в Китае, Индии, ЕС.

Что делать?

Конечно, лучше не жить там, где нечем дышать, однако такое не всегда получается, да и избирательное избегание местностей в общем и целом человечеству не поможет. Поэтому мировое сообщество и наиболее активные гражданские единицы в течение последних нескольких лет активно работают над тем, чтобы вольготно дышать можно было везде.

В списке глобально принимаемых мер - подписание договоров о снижении выбросов парниковых газов и массовом переходе на возобновляемые источники «зеленой» энергии (солнца, ветра, воды, атома), привлечение внимания общественности к проблеме, лоббирование изменения локальных законодательств.

В списке локально применяемых мер - временные запреты на использование личных автомобилей, запреты на выбросы для производств (когда уровень содержания вредных частиц PM 2,5 значительно выше нормы), поощрение использования общественного транспорта, электромобилей и велосипедов, расширение парковых зон, «озеленение» законодательства, инвестирование в новые технологии очистки воздуха, производства энергии и переработки отходов. В некоторых городах мира общественные пространства (и даже улицы) начинают оснащать системами очистки воздуха. В списке того, что может сделать каждый из нас, не так много опций, но они есть. Если в тот или иной день воздух особенно грязный, лучше остаться внутри помещения, используя фильтры для очистки воздуха и кондиционеры, иногда можно применять увлажнители. Если дома посидеть не получится, можно носить маски с фильтрами (актуально для особо загрязненных областей или сильного задымления), а также не ходить возле трасс - лучше перемещаться по озелененной местности.

В дни стандартного загрязнения воздуха стоит помнить, что угроза все еще существует, и заботиться об окружающей среде «в общем порядке» - по возможности отказываться от перемещений на собственном автомобиле, беречь зеленые насаждения, не использовать загрязнители в бытовых целях (например, уголь для топки).

Эти меры, кстати, помогут и в еще одном важном деле - борьбе с изменением климата , которое также ничего хорошего здоровью человека не принесет.

Анна Кирикова

Фото istockphoto.com

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 .

Источники и причины загрязнения атмосферного воздуха.

Загрязнением воздуха является газ (или жидкость или твердое вещество, рассеяное по обычному воздуху) поступивший в достаточно большом количестве, который может нанести вред здоровью людей, животных, растений или убить их, остановить в росте, вызвать повреждения или нарушения других аспектов окружающей среды (например, разрушение зданий), или вызвать какие-то другие неблагоприятные явления (ограниченная видимость, неприятный запах).

Все виды загрязнений воздуха можно разделить на естественные и искусственные (антропогенные).

Естественное загрязнение может произойти в результате лесных пожаров (огромные участки дыма, которые распространяются на многие километры над соседними городами, странами и континентами); извержения вулканов (газовые выбросы меняют химический состав воздуха, аогромные массивы вулканической пыли блокируют значительное количество солнечного света и обуславливают охлаждение планеты), и газы, выделяющиеся в результате радиоактивного распада горных пород внутри Земли – это лишь три примера природного загрязнения воздуха (могут быть источником газа радона), которые имеют чрезвычайно разрушительные последствия для людей и планеты.

Искусственные (антропогенные источники загрязнения это десятки тысяч химических соединений среди которых особое беспокойство вызывают следующие:

Различают газообразные и механические примеси к воздуху.

Газообразные примеси. Сернистый газ является наиболее распространенным загрязнителем атмосферы, поступает в воздух при переработке нефти, сжигании твердого и жидкого топлива, с выхлопными газами автомобилей. Повышенное количество этого газа в воздухе приводит к “кислотным дождям”, гибели растительности и является серьезной проблемой для всех промышленных регионов и крупных городов. Сернистый газ представляет значительную опасность для здоровья человека - обладает раздражающим и токсическим действием, поражает органы дыхания, способствует заболеванию людей бронхиальной астмой.

Диоксид серы. Уголь, нефть и другие виды топлива часто содержат серу, а также органические (углеродные) соединения. При горении серы образуется диоксид серы. Угольные электростанции являются крупнейшим в мире источником диоксида серы, что способствует образованию смога, кислотных дождей, и проблем со здоровьем, в том числе болезней легких.

Оксид углерода (угарный газ) - один из распространенных загрязнителей воздушной среды, продукт неполного сгорания топлива, входит в состав выхлопных газов автомобилей. Угарный газ не имеет запаха, не вызывает раздражения и поэтому может незаметно накапливаться до значительных концентраций. Отравление человека наступает вследствие способности оксида углерода переводить гемоглобин в карбоксигемоглобин, не обладающий способностью переносить кислород, что приводит к кислородной недостаточности.

Углекислый газ. Этот газ занимает центральное место в повседневной жизни. Как правило, он не считается загрязнителем: мы все его образуем, когда дышим. Растениям и деревьям он необходим для роста. Тем не менее, энергетическими установками и двигателями в атмосферный воздух выбрасывается слишком большое количество углекислого газа, и поэтому с начала промышленной революции, этот фактор создает и усугубляют проблему глобального потепления и изменения климата.

Оксиды азота. Диоксид азота (NO2) и оксид азота (NO) являются косвенным результатом горения, когда азот и кислород из воздуха реагируют друг с другом. Загрязнение атмосферного воздуха оксидами азота происходит при работе автомобильных двигателей и электростанций. Как и диоксид углерода, оксиды азота также являются парниковыми газами (т.е., способствуют глобальному потеплению). Наиболее опасен диоксид азота, который принимает участие в реакциях с образованием “кислотных дождей”, “фотохимического смога”, оказывает раздражающее действие на органы дыхания человека, обладает выраженным токсическим действием.

Летучие органические соединения (ЛОС). Эти углеродные (органические) химические вещества испаряются легко при обычных температуре и давлении, поэтому они легко становятся газами. Именно поэтому они используются в качестве растворителей в предметах бытовой химии (краска, воск и лак). Они являются загрязнителями воздуха: считают, что долгосрочные (хронические) воздействие ЛОС оказывают негативное воздействие на здоровье людей, Также ЛОС играют определенную роль в формировании смога.

Механические примеси. Механические примеси представляют собой твердые частицы разной степени дисперсности (разного вида пыль, зола и др.) и аэрозоли - мелкие взвешенные в воздухе частицы (дымы, туманы и др.). Запыленность воздуха может приводить к изменениям климата, ухудшению санитарных условий и развитию хронических заболеваний человека. Особенно опасны токсические виды пыли и аэрозолей. Сжигание топлива и мусора, выхлопы автомобильного транспорта загрязняют воздушную среду золой, сажей, а также токсическими веществами первого класса опасности бенз(а)пиреном и диоксинами. Опасность для биосферы и человека представляют аэрозоли свинца, которые попадают в воздух с выхлопными газами автомобильного транспорта, использующего этилированный бензин.

Озон (trioxygen). Молекулы озона состоят из трех атомов кислорода, соединенных вместе (химическая формула O 3). В стратосфере (верхних слоях атмосферы), слой озона ("озоновый слой") защищает нас, отсеивая вредное ультрафиолетовое излучение (высокие энергии синего света) сияющий вниз от Солнца. На уровне земли, это токсичный загрязнитель может навредить здоровью. Он образуется, когда солнечный свет попадает на соединения других загрязнителей окружающей среды и является ключевым ингредиентом смога.

Хлорфторуглероды (ХФУ). Раньше, когда данные вещества считались безвредным, их широко использовали в производстве холодильников и аэрозольных баллончиков, но потом было обнаружено, что они повредили озоновый слой Земли.

Несгоревшие углеводороды. Нефть другие виды топлива состоят из цепочки атомов углерода и водорода. Когда они горят при достаточном количестве кислорода, они полностью превращаются в безвредные углекислый газ и воду, когда они горят не полностью, они могут выделять угарный газ или твердые частицы, что способствует образованию смога.

Свинец и тяжелые металлы. Свинец и другие токсичные тяжелые металлы могут распространяться в воздухе или в качестве токсичных соединений, или в виде аэрозолей.

Причины загрязнения воздуха

Автотранспорт. Практически все автомобили они работают на бензиновых и дизельных двигателях, которые сжигают нефть, чтобы освободить энергию. Нефть состоит из углеводородов (большие молекулы построены из водорода и углерода), и теоретически, сжигая их при достаточном количестве кислорода, должны образовываться такие безвредные вещества, как углекислый газ и вода. Но на практике топливо не являются чистыми углеводородами. В результате выбросы из двигателей содержат большое количество загрязнителей, в частности, твердые частицы (сажа разных размеров), монооксид углерода (CO, ядовитый газ), оксиды азота (NOx), летучие органические соединения (ЛОС), а также свинец и косвенно производят озон . Смешайте эту вредную смесь и активизируйте её солнечным светом, и вы получите иногда коричневатый, иногда голубоватый туман (смога), который может существовать над городами в течение нескольких дней подряд.

Смог (комбинация слов "дым" и "туман") образуется, когда солнечный свет действует на смесь загрязняющих газов, таких как оксиды серы и азота, несгоревших углеводородов и оксида углерода, поэтому его иногда называют фотохимический смог (поскольку химические реакции вызываются энергией света). Одним из самых вредных компонентов смога является озон, который может вызвать серьезные затруднения дыхания и даже смерть.

Образование смога наиболее актуальна для районов с регулярными температурными инверсиями . Как правило, воздух становится холоднее, чем выше он поднимается, а при инверсии температуры происходит обратное: слой теплого воздуха находится вверху, а холодного – ближе к земле.

Электростанции. Возобновляемые источники энергии, такие как солнечные батареи и ветряные турбины помогают нам получить часть энергии каждый год, но подавляющее большинство электроэнергии (около 70 процентов в по-прежнему производится за счет сжигания ископаемых видов топлива, таких как уголь, газ, и нефть, в основном на обычных электростанциях. Так же, как и автомобильные двигатели, энергетические установки теоретически должны производить углекислый газ и воду, но на практике, электростанции производят целый ряд загрязняющих веществ, в частности, диоксид серы, оксиды азота, твердые частицы . Они также выпускают огромное количество углекислого газа, который является основной причиной глобального потепления и изменения климата.

Промышленные загрязнения . источникам промышленного загрязнения атмосферного воздуха относятся предприятия энергетики, металлургии, стройматериалов, химической и нефтеперерабатывающей промышленности, производства удобрений.

Воздух считается чистым, если ни один из микрокомпонентов не присутствует в концентрациях, способных нанести ущерб здоровью человека, животным, растительности или вызвать ухудшение эстетического восприятия окружающей среды (например, при наличии пыли, грязи, неприятных запахов или при недостатке солнечного освещения в результате задымленности воздуха). Так как все живое очень медленно адаптируется к этим новым микрокомпонентам, химические вещества служат объективным фактором неблагоприятных воздействий на природную среду и здоровье человека.