2.1 Природне забруднення атмосфери

До природних джерел атмосферного забруднення відносять пилові бурі, виверження вулканів, космічний пил і т. д. Продукти природного забруднення атмосфери на 3/4 складені із неорганічних речовин. Це продукти вивітрювання гірських порід, частинки ґрунтів, попіл, сіль і т.д.

В атмосфері Землі присутні різноманітні органічні домішки, які є продуктами життєдіяльності організмів. Це вуглеводні спирти, органічні кислоти, ефіри, альдегіди.  Щорічне надходження в атмосферу морських солей оцінюється від 0,700 до 1,5 млрд. т, винесення ґрунтового пилу – 7-700 млн.т. Утворення аерозолей внаслідок лісових пожеж – 35-360 млн.т. Сумарно від усіх джерел в атмосферу поступає до 2,3 млрд. т. аерозолей природного походження.

Зазвичай ці природні джерела забруднення домішки не здійснюють критичного впливу на стан атмосфери міст. Однак у випадку надзвичайної ситуації чи стихійного лиха інтенсивне поширення певного природного джерела забруднення (викиди попелу й газів вулканами, лісові та степові пожежі) можуть стати серйозною причиною забруднення атмосфери міст.

Наприклад, виверження ісландського вулкану Ейяфйотль у 2005 році спричинило забруднення атмосфери найближчих міст та паралізацію повітряного простору, що спричинило евакуацію населення. Крім того, відомі випадки пилових та піщаних бур в Україні, Австралії та Іраці, що також спричинило короткочасне забруднення атмосфери найближчих до епіцентру події міст, ускладнило звичний плин життя у містах.

2.2 Штучне забруднення атмосфери

Штучне (антропогенне) забруднення атмосфери відбувається під впливом діяльності людини. Сьогодні рівень забруднення повітря в більшості міст України перевищує санітарні норми, а у чверті населених пунктів гранично допустиму концентрацію шкідливих речовин в атмосферному повітрі перевищено в 5-20 разів. Близько третини всіх промислових підприємств України працюють без санітарно-захисних зон.   

  Основним джерелом штучного забруднення атмосфери є промислові підприємства, транспортні засоби, підприємства комунального сектора, сільського господарства.

Штучне забруднення атмосфери є результатом діяльності промислових підприємств, транспортних засобів, утилізації побутових відходів. Атмосферні забруднювачі поділяють на первинні, які безпосередньо поступають в атмосферу, і вторинні, які є продуктом перетворення первинних. Так сірчистий газ окислюється до сірчаного ангідриду, який при взаємодії з водяною парою утворює сірчану кислоту. Подібним чином в результаті хімічних, фотохімічних, фізико-хімічних реакцій між забруднюючими речовинами і компонентами атмосфери утворюються вторинні забруднювачі.

О сновними джерелами забруднення атмосфери міста є: транспорт, енергетичні системи міста та промисловість. Крім того, виділяють електромагнітне, радіаційне та шумове забруднення. Промисловість. Серед галузей промисловості головними джерелами атмосферних забруднень виступають: елекроенергетика (27%), металургія (26%), будівельна індустрія (13%). Підприємства теплоенергетики, металургічних і хімічних галузей, котельні установки споживають щороку близько 70% твердого і рідкого палива, яке видобувається. В результаті їх діяльності в атмосферу виділяються наступні газові викиди: – вуглекислий газ (СО₂) – продукти згорання палива, яких щорічно потрапляє в атмосферу понад 2 млрд. т. Нешкідливий для людського організму, використовується в побуті, господарських цілях. Особливу небезпеку створює вуглекислий газ, затримуючи теплове випромінювання в приземному шарі атмосфери. Ця властивість вуглекислоти в атмосфері отримала назву парникового або оранжерейного ефекту; – чадний газ (СО) – продукт неповного згорання палива. В повітря потрапляє з автомобільними викидами (60%), викидами промислових підприємств, при спалюванні твердих відходів, при лісових пожежах. Щороку його поступає в атмосферу близько 250 млн. т. Газ без запаху, кольору, смаку. При значних концентраціях в закритих приміщеннях вступає в реакцію з гемоглобіном крові, витісняючи кисень і може призвести до кисневого голодування організму, його загибелі; – сірчистий газ (SO₂) виділяєтьсья при спалюванні вугілля, переробці сірчистих руд, горінні органічних решток і т.і. Обсяги річних викидів в атмосферу складають близько 200 млн.т. Формується аерозоль або розчин в дощовій воді, який підкислює грунти, водойми, прискорює корозію металів, загострює захворювання дихальних шляхів людини; – оксиди азоту (N₂O, NO₂, NO) утворюються при згоранні палива, виробництві добрив, кислот, віскозного шовку, целулоїду. Щороку в атмосферу від індустріальних джерел поступає близько 20 млн.т азотистих сполук; – сполуки хлору поступають в атмосферу від підприємств хімічної промисловості, виробництва пестицидів, органічних барвників, гідролізного спирту, соди, соляної кислоти. Токсичність хлору для рослин і тварин визначається його концентрацією і формуванням відповідних сполук; – сполуки фтору виділяються в атмосферу підприємствами по виробництву алюмінію, сталі, емалей, скла, кераміки, фосфоритних добрив. Сполуки фтору характеризуються особливо сильним токсичним ефектом. Надмірна концентрація фтористих сполук в кормах викликає хронічну інтоксикацію тварин, яку називають флуроозом. Дуже чутливими до сполук фтору є комахи.

Одним із значних джерел викидів твердих речовин в атмосферу є металургійна промисловість, зокрема виробництва сирого чавуну (агломерація і доменні печі), сталі (кисневі конвертори та тандем-печі або двополюсні печі), феросплавів, ливарні дільниці та вагранки, коксові установки або генератори. Основним небезпечним виділенням з доменних печей є колошниковий газ і доменний шлак, в яких є значна кількість пилу. 

За оцінками спеціалістів, в атмосфері над містами знаходиться 19,9% газоподібних забруднень, а над крупними промисловими районами 86% сумарної їх кількості в атмосфері. В індустріально розвинених країнах, таких як США, Англія, Німеччина, Японія та ін., кількість викидів в атмосферу забруднюючих речовин у цей час становить від 350 до 1000 кг за рік на одну особу.

Транспорт. Міста є транспортними вузлами, де скупчується основна маса різних транспортних засобів. До них належать власний, громадський, а також вантажний транспорт. В останні десятиріччя у зв'язку з швидким розвитком автотранспорту і авіації істотно збільшилася частка викидів, що поступають в атмосферу від рухомих джерел: вантажних і легкових автомобілів, тракторів, тепловозів і літаків. У великих містах з інтенсивними транспортними потоками вміст у повітрі канцерогенних речовин типу бензопірена в 2—3 рази, а в центрах чорної металургії приблизно в 12 раз вищий, ніж в невеликих містах або сільській місцевості. Загалом сьогодні в містах забруднення повітря в 15 разів вище, ніж у сільській місцевості, й у 150 разів вище, ніж над океаном. У промислових районах за добу випадає понад 1 тонну пилу на 1 км2, у забруднених містах за рік — більше 1 кг/м2 пилу і сажі. Середньостатистичний автомобіль за рік пробігу забирає з атмосфери 4,35 т кисню, викидаючи 3,25 т вуглекислого газу, 0,53 кг оксиду вуглецю, 0,093 т вуглеводнів, 0,027 т оксидів азоту.  Автомобільні викиди – це суміш близько 200 речовин, серед яких альдегіди з різким запахом і сильною подразливою дією, канцерогенні речовини, які можуть викликати ракові та інші захворювання.

В промислово розвинених країнах основним джерелом забруднення атмосфери міст є автотранспорт, парк якого безупинно росте. Якщо в 1900 р. на планеті нараховувалося біля 6 тис. автомобілів, то наприкінці ХХ століття - вже близько 1 млрд. авто. Згідно з оцінками, в містах на частку автотранспорту доводитися (в залежності розвитку в даному місті промисловості і числа автомобілів) від 30 до 70 % загальної маси викидів. В США в цілому по країні принаймні 40 % загальної маси п'яти основних забруднюючих речовин складають викиди рухомих джерел.

Основній внесок в забруднення атмосфери вносять автомобілі, що працюють на бензині (в США на їх частку доводитися близько 75 %), потім літаки (приблизно 5 %), автомобілі з дизельними двигунами (близько 4 %), трактори і інші сільськогосподарські машини (близько 4 % ), залізничний і водний транспорт (приблизно 2 %).

Більшість з 200 компонентів вихлопних газів автомашин згубно впливає на організм людини, а оксид азоту є одним із компонентів смогу. Одна вантажівка або один легковик викидає в повітря відповідно 6м3 Зм3 чадного газу СО. Забруднюється повітря і пилом гуми з покришок автомобілів і літаків (один автомобіль утворює близько 10 кг гумового пилу).

Автомобільна епоха принесла японцям нове захворювання – «токійську астму». Мешканці японської столиці задихаються від вихлопних газів автомобілів. В 1 м3 повітря, яким дихають жителі Лондона, Парижа, Лос-Анджелеса, Токіо, міститься від 100 до 300 млн невидимих пилинок.

В Україні зареєстровано більше 1 млн. вантажних автомобілів та близько 3 млн. легкових. Доля автотранспортного забруднення атмосфери в загальній їх кількості становить: в Ужгороді – 91 %, Ялті, Полтаві – 88 %, Львові – 79 %, Києві – 75 %.

Енергетичні забруднення

Міста – основні споживачі різних форм енергії. Широко використовується викопне паливо – кам’яне вугілля, нафтопродукти та природний газ, що визначає забруднення міст продуктами згорання. До жилих будинків та виробничих приміщень енергія потрапляє у формі електрики, газу, парового опалення. В Україні підприємства теплоенергетики є  основними забруднювачами атмосферного повітря серед промислових об'єктів (близько 29 % усіх шкідливих викидів у атмосферу). Найбільше викидів сірчистого ангідриду дають підприємства енергетики, чорної металургії та вугільної промисловості (їхня частка складає 80 % викидів), а оксидів азоту (72 %) – підприємства енергетики та металургії. Основними джерелами забруднення є теплоелектростанції, що викидають разом із димом в атмосферу сірчистий і вуглекислий газ. Шкідливі гази опиняються в повітрі також в результаті спалювання палива для потреб промисловості, опалення житла, спалювання й переробки побутових і промислових відходів

Варто відмітити, що загальні викиди в атмосферу забруднювачів від промислових підприємств дещо знизились у зв’язку зі зменшенням випуску продукції на деяких підприємствах, а також з їх зупинкою.

До специфічних атмосферних забруднень належить радіаційне забруднення – радіоактивними аерозолями, які поступають в атмосферу з ядерними вибухами, аваріями на об’єктах атомної енергетики, утилізації і переробки відпрацьованого ядерного палива, військових конфліктах тощо. Продукти радіоактивного забруднення в залежності від часу з моменту викиду до моменту осідання поділяють на три типи: ближні або локальні випадання, проміжні або тропосферні випадання,  глобальні або стратосферні випадання. В подальшому атмосферна радіація поступає в ґрунти, водні розчини, живі організми. Радіоактивні забруднення викликають ракові захворювання та захворювання генетичного апарату людини.

Шумове забруднення атмосфери – одна з форм хвильового, фізичного забруднення, адаптація організму до нього є неможливою. У містах основними шумовими забруднювачами виступає транспорт (особливо авіаційний, що може прилягати до міст), промислові підприємства, будівництво, культурні заходи із великим скупченням людей та гучним музичним супроводом.

   Електромагнітне забруднення особливо відчутне в умовах міських поселень, де рівень електромагнітних полів в сотні раз перевищує рівень природних полів. Напруга електромагнітних полів (ЕМП) в 1000 в/м викликає несприятливий вплив ЕМП на людський організм, який проявляється у порушенні нервової системи, ендокринного апарату, обмінних процесів.