Загрязнение атмосферы

Человек загрязняет атмосферу уже тысячелетиями, однако последстн употребления огня, которым он пользовался весь этот период, были i значительны. Приходилось мириться с тем, что дым мешал дыханию и ч сажа ложилась черным покровом на потолке и стенах жилища, noj чаемое тепло было для человека важнее, чем чистый воздух и незакс ченные стены пещеры. Это начальное загрязнение воздуха не представ; ло проблемы, ибо люди обитали тогда небольшими группами, заним неизмеримо обширную нетронутую природную среду.
И даже значительное сосредоточение людей на сравнительно небол шой территории, как это было в классической древности, не сопровожд лось еще серьезными последствиями. Так было вплоть до начала XIX в ка . Лишь за последние сто лет развитие промышленности одарило н, такими производственными процессами, последствия которых вначале ч ловек еще не мог себе представить. Возникли города-миллионеры, ро< которых остановить нельзя. Все это - результат великих изобретений и з воеваний человека. Оптимистически настроенные люди, перед которыг* в результате бурного роста промышленности и техники, как им кажете открываются неограниченные возможности, без особого сожаления гот» вы за это расплачиваться. Более столетия уже принято мириться с уще] бом, наносимым техническим прогрессом. Правда, попытки возместит этот ущерб другими способами, как-то рассредоточить города или отд лить жилые районы от промышленных, не прекращаются, но при это упускается из виду, что расходы по поддержанию в чистоте окружающе среды, а тем самым и всей атмосферы следует отнести на счет технич* ского прогресса.
Что представляет собой атмосфера? Окружающий нас воздух-эт смесь газов или, иначе говоря, атмосфера, окутывающая наш земной uiai Благодаря процессу интенсивного обмена она сохраняет свое единообра зие до высоты примерно 100 км. Состав атмосферы: 78,1% азота, 21 -кисло рода, 0,9-инертных газов, 0,03% углекислого газа и незначительный про
цент других газов. Доля в ней водных паров, пыли, азотных и серных соединений время от времени меняется. Изменения состава атмосферы происходят под влиянием как природных процессов, к примеру дыхания (респирации) или процесса разложения веществ, так и в результате деятельности человека. Загрязнение атмосферы-это последствие сжигания древесины, угля и нефти, а за последние сто лет и производственной деятельности.

==
Поскольку углекислый газ обладает способностью к накоплению, предполагают, что за период от начала индустриализации и до 2000 года его содержание в атмосфере повысится на 30%. Этого уже достаточно для повышения температуры атмосферы примерно на 1°, что привело бы, если это случится, к таянию огромных масс полярных льдов и как следствие этого-к затоплению низменных областей суши. Полагают, что этого не произойдет, поскольку постоянно увеличивающееся количество пыли в атмосфере будет отражать часть солнечных лучей, и нагревание приземного слоя воздуха в итоге увеличится незначительно.
Напротив, степень локального загрязнения очень сильно зависит от климатических условий. Характер климата, важнейшими составными частями которого являются температура, давление, влажность воздуха и ветер, зависит от географической широты места, высоты над уровнем моря, формы рельефа и растительности определенной местности. В этом отношении наиболее важным климатическим элементом атмосферы является ветер - степень «проветривания» какого-либо региона. В то время как хорошо «проветриваемая» территория даже при большом атмосферном загрязнении сохраняет еще сравнительно благоприятные санитарные условия, в плохо продуваемой ветрами местности санитарные условия оказываются неблагоприятными даже при небольшом загрязнении воздуха.
Плохая проветриваемость местности определяется характером ее поверхности. Особенно в этом отношении страдают поселения, расположенные в речных долинах или окруженные высокими горами. Правда, им помогает главным образом местная система ветров, формирующаяся под влиянием температурных колебаний, образующихся на лежащих рядом территориях с неодинаковым рельефом. Над поселениями, накапливающими и излучающими тепло, поднимается теплый воздух, имеющий малый удельный вес. Распространяясь далее, он спускается затем над более прохладной местностью или водной поверхностью, охлаждается там и снова «всасывается» ближайшим поселением. В соответствии с географическим положением города важное значение для него имеет тот или иной тип циркуляции воздуха: море-суша-ветер, горы-долина-ветер или приземный ветер. На местную систему ветров может оказывать положительное или отрицательное действие характер растительности и местоположение поселения.
Плохо продуваемая ветрами местность особенно сильно страдает от температурной инверсии. Под этим понимают метеорологические условия, когда вместо обычных температурных изменений, то есть понижения температуры на 6° при подъеме на 1000 м, она, наоборот, с высотой повышается. В таком случае слой теплого воздуха, как крышка, лежит на холодном слое и препятствует его смешению с более высокими слоями воздуха атмосферы. В результате приземный слой воздуха за короткий срок сильно обогащается пылью и газообразными отходами. Возникновение температурной инверсии и ее продолжительность зависят от времени года. Летом наблюдаются более слабые инверсии, тогда как зимой может образоваться более устойчивая температурная инверсия, которая удерживается много дней подряд. В таких случаях метеорологические услови могут способствовать возникновению смога, вызывающего иногда кат; строфические последствия. В декабре 1952 года в Лондоне наблюдалс худший за всю историю смог, в результате которого поплатились жизны 4000 человек.
Растительный покров оказывает влияние на степень охлаждения во: духа, а тем самым на локальную циркуляцию воздуха. Сила и действи воздушного потока в значительной мере зависит от характера растител! ности (травы, посевы, лес). Сомкнутые ряды деревьев или полосы кус тарника, как и возвышенности или низины, в зависимости от направлю ния их вытянутости могут приостановить или отклонить воздушный ПС ток. Это явление можно использовать и в случае необходимости повер нуть холодный поток воздуха в определенном направлении.
В пределах действия местной циркуляции воздуха тип растительног покрова оказывает отрицательное или положительное влияние и на сте пень влажности воздуха. От этого также зависит и степень и характе загрязнения. Высокая влажность атмосферы, с одной стороны, способ ствует превращению газообразных отходов в токсичные соединения, HI с другой-способствует газообмену в растениях, а значит, и образование кислорода. Последнее очень важно, поскольку потребность на душу на селения города в кислороде в двадцать раз больше, чем его могут произ вести зеленые насаждения обычной для города площади, скажем в 300 м;
Роль растительности в очищении воздуха куда более значительна, есл она расположена на обширной площади компактно. Огромное фильтру ющее значение имеют комбинированные посадки деревьев и кустарники Растения уменьшают скорость ветра и способствуют вихреобразному дви жению воздуха. К тому же на листве и хвое деревьев пылевые частичю оседают особенно быстро. Больше всего пыль накапливается на хвойньг деревьях-по-видимому, из-за большого выделения хвоей терпенов (органи ческих соединений, главными составными частями которых являются эфир ные масла). Во время дождя эти пылевые частицы смываются на почв; и могут способствовать образованию гумуса.
Помимо глобальных процессов, способствующих загрязнению атмосфе ры, о которых мы еще мало знаем, есть и локальные проблемы такоп рода. Они характерны главным образом для крупных городов и мес' сосредоточения населения и производства. Для борьбы с загрязнением ат мосферы главной проблемой является перестройка этих городов и районо! скопления населения и промышленности, выглядящих сейчас как мизерньп точки, разбросанные на обширном пространстве нашей планеты .
В прошлом столетии образование и рост крупных городов временам! протекали очень бурно. Приток людей в города, порождаемый развитие\ промышленного производства, приводил к образованию крупных жилье районов города. Причем формирование городской территории определя лось не столько замыслами властей города, сколько наличием подходя щей земельной площади. К сожалению, так нередко происходит и сегодня В результате территория города часто плохо вентилируется, в нем малс зеленых насаждений, которые способствовали бы очистке и охлаждении: воздуха, нет магистральных улиц, по которым в центр города мог бь: поступать свежий воздух из окружающих мест сельского характера. К сожалению, даже в наши дни учету мезоклиматических условий территория города вряд ли придают какое-либо значение. Эта проблема, правда, очень обширна. Она включает в себя множество аспектов, так как каждая новая территория, облюбованная для поселения, не только не избавляет от насущных забот города и создания здорового микроклимата, но ныне добавляет и еще одну заботу-поддержание чистоты воздуха.
Размеры и размещение зеленых насаждений города в прошлом определяла чаще всего эстетическая их ценность или чистая случайность. И лишь недавно при планировании города или жилого района стали учитывать и мезоклиматические условия данного места. Постепенно утвердилось мнение, что для поддержания санитарной обстановки окружающей человека среды очень важно сохранять здоровые климатические условия или даже способствовать созданию более благоприятного мезоклимата. В немалой степени это зависит и от планировки городской территории. Участки, обладающие хорошим источником свежего воздуха или надежным фильтром, в будущем не следует сильно застраивать, как и те, по которым поступает поток свежего воздуха в центральную часть города. Это как раз и есть предпосылка действенной и осмысленной борьбы с загрязнением воздуха.
В основном существует три источника загрязнения атмосферы: промышленность, бытовые котельные и автотранспорт. Доля каждого из этих источников в общем загрязнении воздуха сильно различается в зависимости от места. Сейчас общепризнано, что наиболее сильно загрязняет воздух промышленное производство. Но это верно лишь с оговоркой. Для крупного территориального скопления промышленных предприятий или даже целого района такого производства данное заключение вполне оправданно, но едва ли можно согласиться с ним полностью, если эти предприятия разбросаны по отдельным городам. При известных обстоятельствах промышленность, кроме того, отличается большим разнообразием видов газообразных выбросов, однако в целом главная доля загрязнителей приходится на бытовые котельные и автотранспорт, они же являются главной причиной образования опасных температурных инверсий над городами. При наличии высоких заводских труб большая часть промышленных выбросов пробивается через инверсионную «крышку» в верхние слои, где происходит перемещение воздушных масс. Коммунальные котельные, а еще больше автотранспорт загрязняют нижние, приземные слои атмосферы и поэтому во всех случаях способствуют накоплению вредных газов в воздухе. Правда, отопление домов происходит только в зимнее время, но как раз тогда и возникают температурные инверсии. К тому же при центральном отоплении котельные работают примерно на два месяца дольше, чем при индивидуальном отоплении домов, так что в целом отопительный сезон длится более шести месяцев. Приходится учитывать также подачу горячей воды в течение всего года, что тоже загрязняет воздух.
Отдельные города и промышленные районы сильно отличаются друг от друга как степенью концентрации промышленных предприятий, составом отраслей и видом используемого топлива, так и количеством автотранспорта. Так, например, Лос-Анжелес в этом отношении выглядит совершенно иначе, чем, скажем, Анкара или города Рурской области. Однако повсюду чуть ли не каждый из названных выше трех источников является поставщиком того или иного вредного газа, возникающего при различных процессах сгорания или в процессе производства. Здесь заслуживают внимания лишь следующие загрязнители воздуха.
I Сернистый газ возникает при сгорании жидких видов топлива на за
водах, производящих серную кислоту, при агломерации руд и при сжиг нии дизельного топлива. Реагируя с водой, сернистый газ образует се ную кислоту, способную вызывать коррозию металлов, зданий, разъеда даже камень и вызывать выцветание красок.
Окись углерода, или угарный газ-главная составная часть выхлопш газов автомашин. Однако он образуется и при сжигании угля. Этот г без цвета и без запаха очень опасен для человека. Накапливаясь гемоглобине, окись углерода лишает возможности поступления в кро кислорода.
Углеводороды образуются также при сгорании карбюраторного ropi чего (при работе как бензинового двигателя, так и дизельного мотор и в небольшом количестве при сжигании угля. К ним относится и бенз пирен, образующийся при сгорании органических соединений, при сжиг нии в производстве и домашнем хозяйстве угля, горючего газа и нефп а также горючей смеси в моторах. Он, как и другие углеводороды, канцер генен. Откладываясь на пылевидных частицах, бензопирен попадает з тем в дыхательные пути человека, оказывает вредное действие на кожнь покров.
Окислы азота выделяются в большом количестве при сжигании нефт а также угля. Они являются важной составной частью газообразных bi бросов, главным образом топок промышленных предприятий, а также х мической промышленности. Наряду с бензопиреном окись азота игра существенную роль в общей массе выбросов при сжигании природно газа. Этот газ вызывает прилив крови, отек легких и расширение api рий, даже незначительная его концентрация приводит к раздражению вер них дыхательных путей, кашлю, заболеванию бронхов и другим подо ным явлениям.
Соли фтористоводородной кислоты выпадают главным образом п] производстве минеральных удобрений, кирпича, гончарных изделий, алюм ния, а также при производстве стали особыми способами. Хлориды пост пают в атмосферу при сгорании синтетических материалов, а таю в процессе химического производства. При значительном накоплении организме фтора затрудняется нормальное отложение извести и форм рование костных тканей. При сильной концентрации соли фтористовод родной кислоты вызывают раздражение кожного покрова и слизист< оболочки. На растения же они оказывают отравляющее действие да> при небольшой концентрации - в три раза более сильное, чем двуоки серы. Если в фураже содержится фтор, животное заболевает флюорозо Фтористым водородом наносят матовое покрытие на стекло и керамю Хлористый водород оказывает на некоторые материалы такое же отр цательное действие, как и двуокись серы и сероводород.
Альдегиды выделяются в небольшом количестве при сгорании карб! раторного топлива, а также угля, жидкого топлива, при использован] фенола в основном прежде всего для изготовления синтетических смс взрывчатых веществ, инсектицидов. Кроме того, его источником являют предприятия петрохимии, нефтеочистительные и лакокрасочные завод Формальдегид причиняет вред желудку, кишечному тракту и легки Фенол оказывает вредное воздействие на селезенку, печень, почки и лепи
Свинец поступает в атмосферу из промышленных предприятий, i главным образом он выделяется в результате неполного сгорания ropi чего в моторах, работающих на бензине. Размеры свинцового загрязн ния, порождаемого во время работы автотранспорта, пока мало извести При «нормальном» ежедневном потреблении свинца в размере 300 ми лионных долей грамма вместе с пищей и около 50 миллионной доли грамма в процессе дыхания какого-либо вредного воздействия на организм человека замечено пока не было. Однако острое свинцовое отравление ведет к нарушению синтеза гемоглобина, болезням почек и к хроническим нарушениям деятельности мозга у детей.
При накоплении главным образом выхлопных газов в атмосфере под действием солнечного света из углеводорода и окислов азота образуются так называемые оксиданты. Они вызывают раздражение слизистой оболочки глаз и затрудняют дыхание, а также причиняют вред и растениям. Озон тоже действует раздражающе на слизистую оболочку дыхательных путей и глубоко проникает в легкие.
К загрязнению атмосферы относят и накопление пыли. Она попадает туда при сжигании твердого горючего, богатого зольными веществами, а также при переработке минеральных веществ. По сравнению с довольно слабо загрязненной атмосферой над океаном атмосфера над сушей загрязнена в десять раз больше, над небольшим городом-в тридцать пять, а над крупным-в пятьдесят раз. Такая загрязненность атмосферы пылью способствует поглощению от 10 до 50% солнечных лучей и почти полному поглощению ультрафиолетовых лучей. На мелкие частицы пыли (то есть пылинки диаметром в пять микрометров и меньше) оседают молекулы двуокиси серы, а также канцерогенные углеводороды.
Вредное действие оказывают также кислоты и основания-каучуки, синтетические вещества и герметизирующие составы. Разрушительным действиям вредных газов подвергаются часто невосполнимые памятники искусства.
Наконец, следует сказать о таких психосоматических нарушениях, возникающих из-за загрязнения воздуха, как слабость, рассеянность, расстройство сна и другие.
Помимо вредных газов, в дальнейшем постоянно будет усиливаться загрязнение атмосферы вредными запахами, возникающими главным образом при работе химических, нефтеперегонных и пищевкусовых предприятий, транспорта. Можно также предвидеть, что к уже существующим многочисленным источникам загрязнения запахами прибавятся и новые.
Действия вредных газов на сегодня исследовано только частично. Как правило, основное внимание, смотря по обстоятельствам, направлялось на изучение лишь обособленного действия каждого из них. Так, мы почти ничего не знаем, насколько велик их вред, если эти различные газы действуют в совокупности. И до тех пор, пока мы не в состоянии будем составить верное представление об этом, необходимо предвидеть степень опасности для человека отдельных вредных загрязняющих веществ, имеющихся в пределах атмосферы.
Разумеется, следует особенно подчеркнуть, что необходимо добиваться того, чтобы загрязнение атмосферы держалось как можно на более низком уровне и чтобы за этим был установлен постоянный контроль. Если бы общественность значительно раньше осознала бы важность этой проблемы или бы этой проблемой занимались на том же уровне, что и проблемой развития экономики, тс*гда загрязнение среды едва ли дошло бы до таких размеров, как сегодня. К сожалению, потребуется еще немало времени, пока удастся в местах концентрации промышленного производства и населения замедлить и остановить процесс загрязнения атмосферы на приемлемом уровне.