6.1. Загрязнение атмосферы

Среди проблем окружающей природной среды (ОПС) проблема атмосферного воздуха занимает особое место. Это обусловливается такими причинами.

Во-первых, исключительной важностью атмосферного воздуха для всего живого на Земле.

Во-вторых, высокой чувствительностью атмосферы к антропогенным воздействиям и огромной подвижностью воздушных масс, с которыми могут перемещаться вредные примеси.

В-третьих, атмосфера определяет общий тепловой режим нашей планеты, который при наличии различных примесей изменяется в атмосфере.

В-четвёртых, атмосфера предохраняет от вредного воздействия ультрафиолетового излучения на живые организмы.

И, в-пятых, циркуляция воздуха влияет на погоду и климат в регионах Земли.

В результате деятельности человека в атмосферу поступает большое количество различных антропогенных веществ, что ведет к изменению химического состава воздушной среды. Загрязнение воздушной среды прямо или косвенно наносит вред человеку, животным, растениям. По масштабам антропогенного воздействия можно выделить в этой проблеме локальные загрязнения (нередко значительного уровня), региональные и загрязнения глобального масштаба. Локальные загрязнения представляют важную проблему для городов, промышленных районов. Сильные загрязнения атмосферы происходит в больших городах: 90% веществ, загрязняющих атмосферу, составляют газы и 10% твердые частицы (29). В основном в городских зонах существует три источника загрязнения. Промышленность, бытовые котельные и автотранспорт. Наиболее существенные уровни загрязнения отмечаются по двуокиси серы, окислам азота, пыли и углерода. Доля этих загрязнений достигает 85%. Остальное количество приходится на долю веществ, которые связаны с работой специфических предприятий. К ним относятся: сероводород, хлор, сероуглерод, аммиак и соединения фтора. Наше здоровье в немалой степени зависит от того, чем мы дышим. Человек может сразу не ощущать воздействия вредных веществ, загрязняющих воздух. Окись углерода или угарный газ не имеет ни вкуса, ни цвета, ни запаха. Вместе с тем постепенно накапливаясь в гемоглобине, окись углерода мешает поступлению кислорода в кровь. А высокие концентрации этого вещества могут вызвать тяжелые последствия, вплоть до паралича сердца. При работе как бензинового, так и дизельного моторов образуются углероды. Эти вещества попадают в дыхательные пути человека, оказывают вредное влияние на кожный покров, накопление выхлопных газов в слоях атмосферы обуславливает появление под воздействием солнечного света из углерода и оксида азота - оксидантов. Эти вещества вызывают раздражение слизистой оболочки и затрудняют дыхание. Так же из-за загрязнения воздушной среды городов у населения могут появляться психосоматические нарушения: слабость и рассеянность, расстройства сна. К загрязнению воздуха относится и накопление пыли в воздушной среде. Она попадает туда при сжигании твердого горючего, богатого зольными веществами, а так же при переработке минеральных веществ. В результате концентрации атмосферных аэрозолей, особенно над крупными городами, существенно понижается прозрачность атмосферы для солнечного света и ультрафиолетовых лучей. Атмосферные аэрозоли - это частицы взвешенные в воздухе. Сюда относятся: пыль, смог, сажа.

Вредное (загрязняющее) вещество – химическое или биологическое вещество (либо их смесь) содержащееся в атмосферном воздухе, которое в определённых концентрациях (выше ПДК) оказывает вредное воздействие на здоровье человека и окружающую природную среду (1).

В крупных городах 60% - МШ% загрязнений атмосферного воздуха приходится на автотранспорт. По этой причине основными загрязняющими веществами являются окислы азота, угарный и углекислый газ, двуокись серы, металлическая и резиновая пыль, бензо(а)пирен, свинец, пары бензина и другие углеводороды. В среднем один автомобиль за год выбрасывает около 200 кг окиси углерода, 60 кг окислов азота, 40 кг углеводородов, 3 кг металлической и резиновой пыли, 2 кг двуокиси серы, до 2 кг бензо(а)пирена. Парк автотранспорта растёт столь стремительно, что снижение выбросов, достигаемое за счёт совершенствования автомобилей и установки на них различного рода очистных устройств, перекрывается увеличением числа автомобилей. Из перечисленных загрязнителей наиболее значительные отрицательные последствия вызывают окислы азота, угарный газ, свинец и бензо(а)пирен. Последний является одним из наиболее сильных канцерогенов, может длительное время (в течение нескольких месяцев) сохраняться в почвах, не теряя своих ядовитых свойств, и, кроме этого, подавляет процессы нитрификации [29].

Наиболее опасным результатом загрязнения являются смоги. Смоги бывают трех типов. Смог, называемый лондонским (влажным), наблюдается в туманную безветренную погоду. Весь дым не уносится ветром, а задерживается туманом и остается над городом, производя тяжелое действие на здоровье людей [5]. Поражаются органы дыхания, нарушается кровообращение, нередки случаи смерти, особенно среди малолетних детей, пожилых и больных людей. Особую известность приобрел лондонский смог 1952 года, когда в течение двух недель погибло около 4000 человек [30].

Второй тип смогов – аляскинский (ледяной). Образуется при отрицательных и стабильных температурах и при малом количестве солнечной радиации. Представляет смесь твердых, газообразных веществ и кристаллов льда. Действие его сходно с лондонским [29].

Третий тип смогов – лос-анжелесский (фотохимический). Появляется в больших южных городах в безветренную ясную погоду, когда скапливаются окислы азота, содержащиеся в выхлопных газах автомобилей. Эти соединения под действием солнечного излучения проходят цепь химических превращений. Основными компонентами фотохимического смога озон, двуокись азота и закись азота. Скапливаясь в больших количествах эти вещества и продукты их распада под действием ультрафиолетового излучения вступают в химическую реакцию с находящимися в атмосфере углеводородами. В результате образуются химически активные органические вещества пероксилацилнитраты (ПАН), которые оказывают вредное влияние на организм человека: раздражают слизистую оболочку, ткани дыхательных путей и легких, эти соединения обесцвечивают зелень растений. Вредное воздействие на окружающую среду и организм человека оказывает избыток в смоге озона, обладающего сильными окислительными свойствами [29].

Все смоги уменьшают поступление к земле солнечной радиации на 30-40% и особенно ультрафиолетовых лучей. Дефицит последних резко снижает обезвреживание циклических и ароматических углеводородов, в том числе бензо(а)пирена.

ПАНы нарушают обратимость процессов накопления – распада озона в атмосфере, поскольку они нейтрализуют образование окиси азота, агента связывания атомарного кислорода [29].

Пылевые загрязнения также являются основным продуктом городской среды. Воздух осредненного мирового города имеет концентрацию пыли примерно в 150 раз более высокую, чем воздух над океаном и в 15 раз большую, чем воздух в сельской местности. Пыль оказывает влияние на органы дыхания, радиационный и тепловой баланс, является ядрами конденсации для осадков, на ее поверхности концентрируются многие вредные вещества. В этом отношении мелкая пыль наиболее опасна для человека и других организмов. Она обогащена сульфатами, свинцом, мышьяком, кадмием, цинком. Бензо(а)пирен в воздухе на 90% связан с частицами пыли. Кроме того, пыль обладает значительным накопительным эффектом в атмосфере. На больших высотах (15 – 30 км) она может удерживаться в атмосфере до 1 – 2 лет [1].

Основной источник атмосферный пыли - добыча и использование стройматериалов, металлургическая промышленность. В пыли много различных минералов (гипс, асбест, кварц и др.), около 20% окиси железа, 15% силикатов, 5% сажи, окисей различных металлоидов. Поступление техногенных частиц в атмосферу Земли составляет ежегодно 500 млн. тонн. Пыль создаёт экран для солнечной радиации, из-за загрязнений крупные города получают на 15% меньше солнечного света [28].

Загрязнение воздушной среды в городе кроме всего прочего, влечет за собой увеличение числа случаев таких заболеваний как доброкачественная мелонома, катарантов и рака. При этом, необходимо отметить, латентный (скрытый, невидимый) период возникновения заболеваний достигает 10 – 15%, а то и 20 лет, т.е. последствия станут ощутимы не сразу, а через одно-два десятилетия [30].

Так же в результате антропогенного воздействия на атмосферу происходит изменение климатических условий. По мнению учёных, повышение содержания углекислого газа и увеличение различных выбросов ведет к антропогенному потеплению климата всей планеты. Расчеты ученых показывают, что в результате такого воздействия средняя температура у поверхности земли с конца 19 века повышалась на 0,5 С. по прогнозам, ожидается потепление климата к 2025 году на 2-3 градуса, а к 2050 году на 3 – 5 градуса Цельсия [28].

Как известно, многие вредные вещества из воздушной среды переходят в воздушную среду. Поэтому такая атмосфера является одним из источников загрязнения гидросферы и литосферы, особенно почвы.