Основные химические загрязнители атмосферы

Искусственные загрязнители атмосферного воздуха

Такой вид загрязнений происходит из-за деятельности человека. То есть люди сами загрязняют атмосферу, зачастую не задумываясь о последствиях собственных действий.

Промышленность

Бесспорно, промышленные предприятия и заводы наносят сильнейший вред экологии. В крупных городах на территории которых построено много заводов, часто в воздухе витает смог. Не удивительно, ведь они выбрасывают в атмосферу частицы масляных аэрозолей, аммиак и цианид.

Атомные электростанции, которые работают с радиацией, используют нефть, уголь. Они, в свою очередь, являются причиной попадания в воздух серы и оксида углерода. Это тяжёлые вещества, которые потом вредят здоровью человека.

Даже находясь рядом с таким предприятием чувствуется «тяжесть» воздуха. Как будто пахнет серой.

Транспорт

В крупных городах сконцентрировано большое количество транспорта. Часто, на одного человека приходится по 1—2 средства передвижения (автомобиль и мотоцикл). К тому же они устарелые, а значит химических загрязнений от них в разы больше.

Вещества, содержавшиеся в выхлопных газах транспорта:

• Окись углерода.
• Свинец.
• Азот.
• Полициклические углероды – бензапирен.
• Альдегид.

По результатам анализа данных, было выявлено – в сутки, в крупных городах, количество испарений в воздух находится на отметке в 150 тыс. литров. И люди дышат таким воздухом!

Сельское хозяйство

Казалось бы, агропромышленность должна пряность только пользу. Но это не так, особенно в связи с развитием технологий. Ведь сейчас практически все используют химические удобрения и специализированный транспорт для этих целей.

При использовании удобрений в атмосферу попадает аммиачный газ. Уже в воздухе он соединяется с азотом и сульфатами, в результате чего образуются тяжёлые частицы. При попадании в организм они приводят к респираторным и сердечным заболеваниям.

Сельскохозяйственный транспорт основан на двигателе внутреннего сгорания и ему необходим бензин, что снова приводит к выделению соединений азота, свинца и других вредных элементов.

Получается, что даже аграрная деятельность несёт в себе огромный ущерб для окружающей среды.

В заключение можно сделать вывод о том, что люди – причина огромных объёмов загрязнения окружающей среды. Да, с некоторыми видами загрязнений практически невозможно бороться. Но перевести предприятия на альтернативные источники энергии, сократить количество автомобильного транспорта – всё это в силах самого́ человека. А чем чище воздух – тем крепче здоровье и приятнее окружающий мир.

Китай

Китай является лидером по загрязнению воздуха в городах. Плата за высокие темпы экономического роста – города покрытые смогом и высокий процент смертности.

На карте представлены данные об уровне смертности в странах от загрязнения воздуха. Самые высокие показатели в Китае:

Борьба с загрязнением воздуха в Китае началась в 2014 году. За четыре года крупнейшие города сократили выброс тонкодисперсных частиц на 32%. На достижение цели было потрачено 390 млрд. долл.

Для защиты воздуха от загрязнений заморозили строительство 103 угольных электростанций. Остальные перешли на газ. Были узаконены нормы по загрязнению воздуха выхлопными газами автомобилей. Правительство планирует утилизировать миллионы старых машин. Было снижено финансирование производства стали. Деньги пошли на разработку неископаемого топлива.

Если дальнейшие действия правительства будут такими же, то средняя продолжительность жизни в Китае вырастет на 2,5 года.

Источники и виды загрязнения

Существует два типа загрязнений воздуха – естественное засорение (природное) и искусственное (антропогенное). Источники природного загрязнения воздуха:

Источники антропогенного загрязнения воздуха:

Виды загрязнения воздуха делятся на механические (физические), химические и биологические. Под механическим засорением подразумевается:

• пыль;
• радиоактивное излучение;
• электромагнитные волны;
• шумовое и тепловое засорение.

Химическое загрязнение подразумевает под собой попадание в атмосферу газообразных веществ и аэрозолей.

К биологическому загрязнению можно отнести микроорганизмы и токсины, находящиеся в воздушной среде. Основные загрязняющие вещества:

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 кислотных дождей и усыханию растений, провоцируют болезни дыхательных путей и аллергию.
• Производные азота приводят к воспалениям лёгких, крупам, бронхитам, частым простудам, усугубляют течение сердечнососудистых заболеваний.
• Радиоактивные вещества, 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.

Влияние загрязнения воздуха на здоровье

Связь между высоким уровнем загрязнения воздуха PM и неблагоприятными последствиями для здоровья известна с первой половины двадцатого века. Случаи смога в долине Маас, Бельгия (1930 г.), Доноре, Пенсильвания (1948 г.) и Лондоне, Великобритания (1952 г.), резко вызвали увеличение количества госпитализаций и смертей, особенно среди пожилых людей и людей с ранее существовавшими сердечными и респираторными заболеваниями.

Загрязненный воздух оказывает широкомасштабное пагубное воздействие на здоровье человека, особенно на его сердечно-сосудистую систему. Как острое, так и хроническое воздействие загрязненного воздуха связано с повышенным риском смерти от сердечно-сосудистых заболеваний, включая ишемическую болезнь сердца, сердечную недостаточность и ишемический / тромботический инсульт.

Также было показано, что твердые частицы являются важным нарушителем эндокринной системы, способствуя развитию метаболических заболеваний, таких как ожирение и сахарный диабет, которые сами по себе являются факторами риска сердечно-сосудистых заболеваний.

Помимо избыточной смертности, загрязнение воздуха связано со значительным сокращением количества лет здоровой жизни и снижением производительности труда.

Показатели степени загрязненности атмосферы

Уровень содержания вредных веществ в воздухе определяется при мониторинге состава атмосферы. Справочными значениями определена предельно допустимая концентрация (ПДК) каждого вещества, которая сравнивается в полученными значениями. При сравнении учитываются нормы, по которым дается оценка общему состоянию атмосферы:

• стандартный индекс (СИ) загрязненности;
• индекс загрязнения атмосферы (ИЗА).

Д

ля СИ определено три уровня загрязнения: 0-20% – повышенный, 20-40% – высокий, 40-100% – очень высокий. Для ИЗА используется 4 уровня, характеризующих загрязнение: 0-5 – низкое, 5-6 – повышенное, 7-13 – высокое, более 13 – очень высокое.

Большинство значений (норма, коэффициенты) берутся из справочников, остальные измеряются на практике. Измеримые показатели: среднегодовая концентрация, максимальная суточная концентрация. Показатель наибольшей повторяемости (НП) фиксирует число превышений норм.

Защита атмосферного воздуха от загрязнений

Пути решения загрязнения воздуха требуют комплексных мер.

Пути решения загрязнения воздуха требуют комплексных мер. Население может проявить инициативу и использовать общественный вид транспорта, отказавшись от личных автомобилей. Яркий пример – Швеция, в которой граждане инициативно стали отдавать предпочтение в пользу метро, оставляя собственные машины в гаражах.

Кроме того, если экономить электричество в квартирах и домах,
потребуется меньшее количество ископаемого топлива для производства
электроэнергии. Другие способы:

1. Уменьшение
   отходов, использование ненужных вещей для других целей, чтобы сократить объемы
   переработки и утилизации;
2. Внедрение
   и использование экологически чистой энергии (солнечные батареи,
   ветрогенераторы, энергоэффективные дома);
3. Использование
   бытовых устройств, которые потребляют небольшое количество энергии.

В мире предпринимаются попытки снизить интенсивность роста загрязнения воздуха, чтобы ослабить глобальное потепление. Внедряются инновации, проводятся эксперименты, направленные на альтернативные и нетрадиционные варианты решения проблемы. Загрязнение воздуха – одно из самых больших зеркал человеческих глупостей, и необходимо преодолеть эту проблему, чтобы увидеть будущее.

Как загрязнение воздуха влияет на здоровье?

Как же влияет грязный воздух на человека?

• приводит к дистрофии и атрофии органов и тканей человека;
• ослабляет окислительно-восстановительные процессы в тканях и защитные силы организма;
• влияет на состав и физико-химические свойства крови;
• нарушает белковый, углеводный и водный обмены веществ;
• способствует преждевременному старению организма;
• предрасполагает к различным заболеваниям дыхательных путей, центральной и периферической нервной системы, эндокринных желез;
• снижает способность к восстановлению сил и устойчивость к инфекциям, аллергии;
• может вызвать тяжелейшие аллергические заболевания, включая бронхиальную астму;
• снижает скорость зрительных и слуховых реакций, умственную и физическую работоспособность;
• вызывает быструю утомляемость, вялость, головную боль, невнимательность, хроническую усталость;
• усиливает раздражительность и предрасполагает к стрессовым и депрессивным состояниям.

Известно, что все электронное и электрическое оборудование выделяет положительно заряженные ионы, а воспроизводства отрицательно заряженных аэроионов, которые постоянно потребляет человек и домашние животные, в помещении нет.

Загрязнение воздуха, вместе с нарушением природного физического состава делает воздушную среду окружающую нас крайне неблагоприятной для жизни, что по последним научным данным заставляет организм человека 80% своих внутренних ресурсов затрачивать только на обеспечение возможности существования в ней.

Если бы мы только могли расположить наши дома в лесу и позволить самой природе очищать, освежать воздух!

Однако, практически это нереально, но Вы можете использовать Системы Очистки Воздуха, воссоздающие природное очищение с помощью ионизации и озона низкой концентрации. Эти системы могут использоваться в домах, офисах, отелях, для домашних животных, в сельском хозяйстве и даже автомобилях.

Возможные последствия

Локальные последствия загрязнения атмосферы наблюдаются уже давно. Экологи спорят, приведёт ли оно к глобальному изменению климата.

1. Разрушение озонового слоя. Загрязнение атмосферы приведёт к истончению и разрушению озонового слоя. В результате под действием ультрафиолетовых лучей повысится естественный радиационный фон.

2. Изменение климата .Несоблюдение предприятиями норм по очистке выбросов приведёт к ухудшению экологической обстановки на земле, в воде и воздухе. Из-за парниковых газов зимы в северном полушарии становятся теплее. Выпадает меньше снега, и он хуже впитывает вредные вещества.
3. Влияние на животных и человека. Вредные вещества вызывают такие болезни как астма, рак лёгких и т.д. На людей с заболеваниями органов дыхания нависший над городами смог влияет больше всего.

4. Кислотные дожди. Вещества, содержащиеся в выбросах, взаимодействуют с влагой, и дождь становится кислотным. Загрязнённые осадки вызывают заболевания у людей и животных, из-за токсичных дождей погибают леса.

Естественные источники загрязнения атмосферы

Загрязнение посредством таких источников происходит без вмешательства человека. Зачастую их невозможно регулировать.

Пожары

Лесные пожары уничтожают многие гектары лесных насаждений, а ведь именно деревья вырабатывают кислород и «фильтруют» воздух. От высоких температур в атмосфере повышается концентрация углекислого газа, что приводит к образованию озоновых дыр, глобальному потеплению. А также это влияет на количество/качество осадков.

Сами пожары могут возникать из-за возгорания торфа или удара молнии. Хотя и действия человека могут привести к его появлению.

Вулканы

При извержении вулканов в атмосферу выбрасывается огромное количество ядовитых компонентов. Например, они выбрасывают столько диоксидов серы, сколько не выбросит 40 крупных промышленных предприятий. Именно из-за таких выбросов в воздухе образуется смог совместно с пеленой.

А также вулкан выделяет хлор, который при большой концентрации уничтожает озоновый слой, а значит на землю поступает больше радиации от прямых солнечных лучей.

Бури

Сильные бури поднимают в воздух песок, который потом там и остаётся, оседает в лёгких людей и животных. При сильных ураганах в воздухе летает до 50 миллионов тонн пыли, что способно привести к летальному исходу.

Выветривание и разложение веществ

Выветривание – процесс, который следует за разложением горных пород и минералов. Со временем они разрушаются, а ветер разносит их пыль на многие километры вперёд. Иногда, в воздух попадают бактерии, которые пагубно сказываются на здоровье живых существ.

Чем загрязняется воздух?

Учёные выделили основные загрязнители атмосферного воздуха, которые больше всего негативно влияют на здоровье человека.

Оксид углерода

Газ без цвета и запаха, который ещё называется «угарный». Он образуется при неполном сгорании топлива при нехватке кислорода и низкой температуре окружающей среды. При попадании в организм человека он блокирует поступление кислорода в кровь. Это одна из причин частых отравлений человека, приводящая к потере сознания и смерти.

Углекислый газ

Выделяемый нами при дыхании газ не имеет цвета, но у него кисловатый запах. Его избыточное содержание в воздухе, которым мы дышим, приводит к головным болям, депрессии и слабости.

Диоксид серы

Бесцветный газ с резким запахом, получается при горении серосодержащего топлива, например, угля. Долгое воздействие его на человека приводит к потере вкуса, затруднению дыхания, нарушению работы сердца и отёку лёгких.

Оксиды азота

Образуются при горении, например, при работе автомобилей и теплостанций, а также получаются в процессе деятельности предприятий, которые производят азотные удобрения, кислоту и красители. Превышение допустимых норм этого газа может приводить к заболеваниям дыхательных путей и органов зрения.

Озон

Считается наиболее токсичным из всех газообразных загрязнителей. Он образуется от фотохимических процессов и содержится в выбросах промышленности, транспорта и химических растворителях. Длительное воздействие озона на человека приводит к болезням лёгких.

Свинец

Токсичный серебристый металл применяется для производства красок, в типографии и при изготовлении боеприпасов. Основным источником свинца служат выхлопные газы. Накопление свинца в организме приводит к нарушению умственной деятельности, влияет на печень, почки и костную систему.

Фотохимический туман

Он представлен в виде многокомпонентной смеси первичных и вторичных аэрозольных частиц и газов. В составе фотохимического тумана присутствуют оксиды азота и серы, разнообразные органические вещества перекисной природы. В комплексе они именуются фотооксидантами. Такой туман появляется вследствие химических реакций при наличии ряда условий. В качестве определяющих факторов выступает высокая концентрация в воздухе углеводорода, оксида азота, прочих веществ, интенсивная радиация, безветрие или слабый обмен воздуха в пределах приземного слоя при мощной инверсии в течение суток.

Что такое выхлопные газы

При работе двигателя сгорает топливо, образуя газы. Они удаляются выхлопной системой, которая снабжена фильтрами. У исправного автомобиля газы бесцветные, очищенные от вредных частиц.

Кратковременное изменение цвета не несет опасности и говорит об исправности машины. Черные и белые выхлопы, сохраняющиеся длительное время, содержат ядовитые компоненты.

Состав выхлопных газов

Отработанные газы состоят почти из 200 канцерогенных и токсичных веществ.

Таблица №1

Компоненты	% в карбюраторном двигателе	% в двигателе на дизельном топливе	Токсичность
Азотистые соединения	75-76	75-77	—
Кислород	0,2-7	1,5-17	—
Водород	0-4,8	—	—
Пар	3,5-5	0,4-3,9	—
Углерод	4-11	1-9	—
Угарные газы	0,4-11	0,01-4	токсичные
Углеводороды	0,1-2,9	0,008-0,4	токсичные
Альдегиды	0-1,9	0,001-0,008	токсичные
Оксиды серы	0,002	0,03	токсичные
Сажа	0,039	1,2	канцероген
Бензапирен	0,01	0,01	канцероген

Состав выхлопных газов зависит от топлива, на котором работает автомобиль. Бензиновый двигатель содержит большую долю свинца, дизельный – сажу. В российских городах проблема усугубляется отсутствием контроля выхлопов на содержание вредных частиц.

Объем выхлопных газов

Количество отработанных газов определяют расходом топлива. Норма указывается производителем в технических характеристиках автомобильного транспорта. Объем выхлопных газов рассчитывают по схеме – 1 кг сожженного бензина образует 15,5 кг различных газовых смесей.

Бензиновый двигатель выбрасывает в воздух от 0,7 до 0,8 г/см3, автомобиль, работающий на дизельном топливе, оставляет 0,8 г/см3. До 75% свинца, окисей углеродов, азота загрязняют атмосферу, из них 40% выпадает на почву, остальное остается в воздухе.

Учитывая количество машин на улицах городов, можно представить концентрацию выхлопных газов, которыми дышит человек.

Влияние выхлопных газов на окружающую среду

Автомобильные выбросы загрязняют окружающую среду. У неисправной машины выхлоп канцерогенных веществ увеличивается в 3-4 раза. Все это поднимается в атмосферу, вызывая катаклизмы.

Выбросы стоят на первом месте по слоев. Это вызывает глобальное потепление, становится причиной кислотных дождей.

Газовые выхлопы стали причиной подтопления стран Запада в 2002 году. Были затоплены Франция, Германия, Чехословакия, Италия. Вызвали засуху и смог на территории центральной России.

Горячий воздух выхлопов, встречаясь с воздушными потоками Гольфстрима, нагревает атмосферу, что вызывает обильные осадки и подтопления.

Меры по контролю загрязнения

Проблематика загрязнения воздуха сегодня носит глобальный характер. Для решения вопроса нормирования загрязнения атмосферы и предотвращения дальнейшего ухудшения положения страны государства тратят огромные средства. С целью мониторинга состояния окружающей среды введен комплексный показатель, характеризующий степень загрязнения атмосферы. Он отражает предельно допустимую концентрацию (ПДК) основных загрязняющих веществ в воздухе.

В странах с высоким уровнем промышленности вводятся программы, направленные на борьбу с загрязнением атмосферы. Для этого предприятия обязывают устанавливать очистные сооружения, за загрязнение атмосферы предусматривается уголовная ответственность. Дополнительно снижается интенсивность вырубки лесов, потому что они с помощью фотосинтеза продуцируют необходимый планете и человечеству кислород.

Советуем почитать: Морфологический и компонентный состав отходов

В отношении сельского хозяйства методы защиты атмосферы основываются на минимизации химических соединений для роста растений, пестицидов (особенно распыление силами авиации).

Что может загрязнять воздух дома?

В квартире много источников загрязнения воздуха. Чаще всего это избыток углекислого газа и водяного пара, а также недостаток кислорода, вызванный, например, дыханием человека и животных (метаболизм). Они также возникают во время приготовления пищи, стирки, мойки и эксплуатации печей. Сжигание также производит «окись углерода» и «оксиды азота».В низких концентрациях в воздухе присутствуют химические вещества, которые более опасны для здоровья (формальдегид, полициклические ароматические углеводороды) из строительных материалов, мебели, предметов интерьера и чистящих средств. «Формальдегид» присутствует в основном в мебельных плитах (ДСП, ДВП, ламинат), а также в изоляционных пенопластах и текстильных изделиях.

Многие загрязнители воздуха в доме вызваны курением — их табачный дым содержит, среди прочего, окись углерода, никотин, диметилнитрозамин, оксиды азота, формальдегид, фенолы, фафталины, цианистый водород, аммиак — в общей сложности более тысячи различных, в основном вредных веществ.

В результате распада некоторых изотопов урана и тория образуется радон. В природе он встречается в скалах, грунтовых водах и почве, откуда проникает в комнаты. Он также выделяется строительными материалами, состоящими из компонентов, содержащих уран (кирпич, гипс, цемент). Исследования показали, что его наибольшая концентрация в здании находится в ванной комнате, где испаряется горячая вода из кранов, содержащих ее частицы.

Природные источники загрязнения воздуха

К природным загрязнителям воздуха относятся радон, туман, озон, зола, сажа, туманы, а также горючие газы. Радон — радиоактивный газ, который просачивается из земли в некоторых районах, а туман и туман — это плотный водяной пар на уровне земли, который затуманивает зрение.

Озон, химическое вещество, образующееся естественным образом под воздействием солнечного света на кислород, является загрязняющим веществом на уровне земли, но благотворно влияет на верхние слои атмосферы.

Озон — молекула, состоящая из трех атомов кислорода, защищает Землю от вредных ультрафиолетовых лучей Солнца, но наносит вред растениям и вызывает проблемы с дыханием в нижних слоях атмосферы. Вулканические извержения и лесные, болотные и травяные пожары запускают в атмосферу сажу и золу, что уменьшает солнечный свет и снижает температуру. В результате извержений и пожаров также образуются двуокись углерода, окись углерода и другие загрязняющие газы.

Какие вещества наиболее часто загрязняют воздух

Веществ, загрязняющих воздух, невероятно много, и экологи постоянно открывают новые, что связано со стремительными темпами развития промышленности и с внедрением новых производственных и перерабатывающих технологий. Но наиболее часто в атмосфере обнаруживаются такие соединения как:

• Оксид углерода, который также называется угарным газом. Он не имеет цвета и запаха и образуется при неполноценном сжигании топлива при низких объёмах кислорода и пониженных температурах. Это соединение опасно и вызывает смерть из-за нехватки кислорода.
• Углекислый газ содержится в атмосфере и имеет слегка кисловатый запах.
• Диоксид серы выделяется во время сгорания некоторых серосодержащих разновидностей топлива. Это соединение провоцирует кислотные дожди и угнетает дыхание человека.
• Диоксиды и оксиды азота характеризуют загрязнение воздуха промышленными предприятиями, так как наиболее часто образуются именно во время их деятельности, особенно при производстве некоторых удобрений, красителей и кислот. Также эти вещества могут выделяться в результате сгорания топлива или при эксплуатации машины, особенно при ее неисправности.
• Углеводороды являются одними из самых распространённых веществ и могут содержаться в растворителях, моющих средствах, продуктах нефтепереработки.
• Свинец также вреден и используется для изготовления батареек и аккумуляторов, патронов и боеприпасов.
• Озон крайне токсичен и образуется во время фотохимических процессов или при эксплуатации транспорта и работы заводов.

Теперь вы знаете, какие вещества загрязняют воздушный бассейн наиболее часто. Но это лишь их небольшая часть, в атмосфере содержится масса самых разных соединений, и некоторые из них даже неизвестны учёным.

Виды загрязнения атмосферы

По составу типы антропогенного загрязнения могут быть механическими, химическими или физическими (а точнее, радиоактивными):

• механические – пыль после сжигания угля, сажа после сгорания углеводородов, цементная взвесь;
• химические – реакционноспособные вещества или присутствующие в атмосфере газы (диоксид серы, оксиды углерода, углеводороды, альдегиды, тяжелые металлы);
• биологические – вирусы, споры, бактерии, микроорганизмы (особенно в результате утечек биологического оружия);
• радиоактивные – распадающиеся изотопы нестабильных веществ, излучающие энергию.

Среди физических загрязнителей также можно выделить тепловые, шумовые, электромагнитные.

Последствия загрязнения атмосферы

Если загрязняющих веществ в атмосфере достаточно много, а состав их разнообразен, не исключены различные химические взаимодействия между ними, что приводит к образованию более токсичных веществ.

Также при содержании в воздухе избыточного количества газов возможны кислотные дожди, так как при взаимодействии многих газообразных оксидов с водой образуются кислоты, которые и выпадают на города.

Особенно часто такое явление наблюдается рядом с фабриками, производящими токсичные отходы. Актуальна такая ситуация при оценке загрязнения воздуха в России (контроль качества осуществляется не всегда должным образом).

Часто все эти загрязняющие вещества провоцируют заболевания у людей, а также вызывают обеднение флоры. Иногда вблизи больших городов возникает фотохимический туман.

Тогда и сейчас: с чего начиналось загрязнение воздуха?

Впервые проблема загрязнения воздуха встала перед человечеством в эпоху индустриализации, когда интенсивное развитие промышленности и рост городов привели к тому, что от дыма и копоти у рабочего населения начали появляться характерные симптомы отравления грязным воздухом – головная боль, недомогание и раздражение носоглотки, впоследствии превращающиеся в нервные и респираторные заболевания.

Вплоть до середины XX века в Европе и США ответственность за воздушное загрязнение несли владельцы предприятий: за соблюдением постановлений муниципалитета пристально следила специальная инспекция. Однако с развитием объемов промышленности и технического прогресса подобные попытки установить контроль над загрязнением воздуха потерпели сокрушительное фиаско – городские власти оказались не в состоянии учесть все производственные факторы риска.

Рис. 4. Великий лондонский смог 1952 года, фото из открытого источника.

Необходимость контролировать уровень воздушного загрязнения на государственном уровне встала перед правительствами промышленно развитых стран после лондонских событий декабря 1952 года, вошедших в историю под названием «Великий смог». Ядовитый туман вперемешку с дымом и копотью накрывал город в течение пяти дней, в результате чего от отравления погибло свыше 12 тысяч человек. Спустя десятилетие национальные законы по защите чистоты воздуха были приняты в США и большинстве стран Европы.

Проблемы экологического законодательства

В Руководящих принципах ВОЗ по качеству воздуха зафиксированы предельное суточное и предельное среднегодовое содержание в воздухе пяти наиболее распространённых загрязнителей – озона (О₃), диоксида азота (NO₂), сернистого газа (SO2₂) и твёрдых частиц диаметром меньше 2,5 мкм и частиц от 2,5 до 10 мкм6. Документ строго регламентирует нормы допустимого загрязнения и приводит исследования, на основе которых эти нормы были установлены.

Данные принципы действуют во всех странах-членах ВОЗ, однако некоторые развивающиеся страны, являющиеся основным источником воздушного загрязнения, не входят в их список и в вопросах чистоты воздуха руководствуются исключительно национальными законами. Несмотря на усилия общественных активистов и некоммерческих организаций, местные стандарты качества воздуха в Индии и Китае по-прежнему отстают от общемировых – что приводит к произволу промышленников и стремительно увеличивающейся смертности от отравления токсичными выбросами.

Рис. 5. В 2018 году после праздника Дивали в Нью-Дели уровень загрязнения воздуха превысил нормальные показатели в 20 раз. Источник – Euronews.

В связи со сложившейся ситуацией инициатива по спасению воздушной среды в развивающихся странах переходит в руки рядовых граждан. Одним из крупнейших некоммерческих проектов стал сервис World Air Quality Index, созданный группой независимых специалистов из Пекина, и позволяющий отслеживать текущий уровень воздушного загрязнения по всему миру.

Как измеряется уровень воздушного загрязнения атмосферы?

Определить уровень загрязнения позволяет индекс Air Quality Index (AQI), для определения которого используются 5 различных датчиков, отслеживающих текущую концентрацию основных загрязнителей в воздухе. Сам же индекс высчитывается с помощью машинных алгоритмов и составляет от 0 до 300+ единиц.

Значения AQI соответствуют шести уровням безопасности:

• 0-50 единиц – хороший,
• 51-100 единиц – удовлетворительный,
• 101-150 единиц – нездоровый для чувствительного населения,
• 151-200 единиц – нездоровый,
• 201-300 единиц – очень нездоровый,
• 300+ единиц – опасный5.

Рис. 6. Текущий AQI в мире по данным World Air Quality Index

Сегодня сервис охватывает данные 123 стран по всему миру. Данные о загрязнении воздуха в России на текущий момент доступны только по Москве и Московской области.

Классификация твердых частиц

 В соответствии с размером частиц ТЧ подразделяются на (а) крупные (ТЧ ₁₀ , диаметр <10 мкм), (б) мелкие (ТЧ _2,5 , диаметр < 2,5 мкм) и (в) сверхтонкие (ТЧ _0,1, диаметр <0,1 мкм). Крупные частицы происходят из множества природных и промышленных источников и обычно не проникают за пределы верхних бронхов.

Тонкие и сверхтонкие частицы получают за счет сжигания ископаемого топлива и они представляют собой большую опасность для здоровья, чем крупные частицы, так как они проникают в малые дыхательные пути и альвеолы.

Хотя органические и металлические компоненты частиц меняются в зависимости от местоположения, уровни PM _2,5 неизменно коррелируют с отрицательными сердечно-сосудистыми исходами независимо от местоположения.

Статья по теме: Расчет рассеивания выбросов загрязняющих веществ в атмосферу.