Причины и последствия загрязнения атмосферы

Деятельность ВОЗ

Недавно государства-члены ВОЗ приняли резолюцию (2015)  и дорожную карту (2016) по активизации глобальных ответных действий по борьбе с неблагоприятным воздействием загрязнения воздуха на здоровье человека.
ВОЗ является учреждением, курирующим работу по достижению трех показателей в рамках Целей в области устойчивого развития, связанных с загрязнением воздуха:

• 3.9.1 Смертность от загрязнения воздуха

• 7.1.2 Доступ к чистым видам топлива и технологиям

• 11.6.2 Качество воздуха в городах

ВОЗ разрабатывает и выпускает «Руководящие принципы по качеству воздуха» с рекомендациями предельных уровней воздействия основных загрязнителей воздуха ( внутри и снаружи помещений).

ВОЗ разрабатывает детальные связанные со здоровьем оценки различных типов загрязнителей воздуха, включая твердые частицы и частицы сажи и озон.

ВОЗ предоставляет фактические данные о связях загрязнения воздуха с конкретными болезнями, такими как сердечно-сосудистые, респираторные и онкологические заболевания, включая оценку бремени болезней в странах, регионах, и во всем мире в результате воздействия существующих уровней загрязнения воздуха.

ВОЗ ведет разработку различных методических пособий и инструментов, таких как AirQ+ для оценки воздействия отдельных загрязняющих веществ на здоровье, Методика экономической оценки влияния на здоровье (Health Economic Assessment Tool (HEAT)), инструмент Green+ для привлечения внимания к значимости зеленых насаждений для здоровья населения, Методика оценки воздействия устойчивого транспорта на здоровье (Sustainable Transport Health Assessment Tool (STHAT)) и Инструмент комплексного моделирования воздействия транспорта на здоровье (Transport and Health Impact Modelling Tool (ITHIM)).

ВОЗ ведет подготовку комплекта материалов по чистым видам топлива и технологиям для нужд домохозяйств (Clean Household Energy Solutions Toolkit (CHEST)) для обеспечения стран и программ методическими материалами по разработке или оценке мер политики, направленных на расширение доступа к чистым источникам энергии

Последнее особенно важно ввиду того, что загрязняющие вещества, выбрасываемые в воздух внутри и вблизи жилых помещений, вносят заметный вклад в загрязнение атмосферного воздуха. Комплект материалов CHEST включает в себя модули по оценке потребностей, рекомендации в отношении стандартов на бытовые энергоприборы и их тестирования, мониторинга и оценки, а также материалы по укреплению роли сектора здравоохранения в борьбе с загрязнением воздуха внутри жилых помещений

ВОЗ оказывает содействие государствам-членам в обмене информацией в отношении успешных подходов, методов оценки воздействия и мониторинга последствий загрязнения воздуха для здоровья.

ВОЗ осуществляет руководство Совместной целевой группой по медико-санитарным аспектам трансграничного загрязнения воздуха на большие расстояния в рамках Конвенции о трансграничном загрязнении воздуха на большие расстояния. Задача целевой группы – выполнять оценку влияния такого загрязнения на здоровье населения и готовить соответствующую документацию.

ВОЗ осуществляет руководство Совместной целевой группой по медико-санитарным аспектам трансграничного загрязнения воздуха на большие расстояния в рамках Конвенции о трансграничном загрязнении воздуха на большие расстояния. Задача целевой группы – выполнять оценку влияния такого загрязнения на здоровье населения и готовить соответствующую документацию.
Общеевропейская программа по транспорту, охране здоровья и окружающей среде, одним из инициаторов которой является ВОЗ, предлагает модель сотрудничества на уровне регионов, государств-членов и многих секторов для снижения уровней загрязнения воздуха в транспортном секторе и смягчения его последствий для здоровья, а также методики для оценки преимуществ таких мер охраны здоровья.

Основные источники загрязнения

При рассмотрении факторов загрязнения атмосферы можно выделить несколько разновидностей. Прежде всего, существует искусственные и естественные загрязнители. Первые также называют антропогенными, и они включают загрязнение атмосферы человеком, вернее его активной деятельностью. Естественные или природные источники обусловлены природными явлениями и не зависят от людей. И естественное, и искусственное загрязнение атмосферы сильно влияет на качество воздуха и крайне опасно.

По характеру влияния выделяют следующие виды загрязнения:

• Физические источники объединяют электромагнитные, тепловые, радиационные, шумовые и механические.
• Химическое загрязнение атмосферы охватывает негативное воздействие различных аэрозолей и газов.
• Биологические источники – это деятельность разнообразных патогенных микроорганизмов, непосредственно влияющих на окружающую среду или в процессе жизнедеятельности выделяющих токсины.

Антропогенные источники, в свою очередь, подразделяются на несколько групп. Если в качестве основного критерия классификации брать состав, то можно выделить механическое, химическое, а также радиоактивное загрязнение атмосферы.

По природе воздействия загрязнители разделяются на:

• транспортные, обусловленные пользованием автомобильным транспортом и его другими видами
• производственные, выделяемые промышленными предприятиями во время технологических процессов выбросы
• бытовые, формирующиеся из-за отходов и активного применения разных видов топлива

Антропогенное и природное загрязнение

Сначала стоит рассмотреть антропогенное загрязнение атмосферы, обусловленное деятельностью людей и крайне негативно влияющее на и без того не самую благоприятную экологическую обстановку.

Выделяют такие искусственные причины загрязнения атмосферы:

Промышленное загрязнение обусловливается стремительным развитием разных видов промышленности, включая металлургическую, химическую, перерабатывающую и иные виды. Практически при любых технических и производственных процессах неизбежно образуются вредные соединения, и если предприятие не использует очистные установки, то происходит выброс всех веществ, загрязняющих атмосферу.
Функционирование атомных или тепловых электростанций, котельных. На данный момент такие станции не имеет необходимых очистных сооружений, способных нейтрализовать вредные выбросы. В процессе сгорания топлива образуется и попадает в окружающую среду масса самых разных веществ.
Ещё одна проблема – это применение разных топливных материалов для отопления и в других сферах жизни.
Острая экологическая проблема загрязнения атмосферы – автомобили. Автотранспортом пользуются многие, и большинство машин работает на бензине, при сгорании которого в воздух попадает огромное количество опасных соединений. Также выхлопы могут содержать сажу и другие частицы.
Стоит отметить опасность загрязнения атмосферы тяжелыми металлами, которое может наблюдаться при ненадлежащей утилизации опасных отходов, таких как батарейки, аккумуляторы

Именно поэтому очень важно правильно утилизировать такие предметы!

Природных источников меньше, но их воздействие тоже опасно. Выделяют такие причины:

• Активность вулканов, при извержении которых в атмосферные слои выбрасываются тонны вредных соединений.
• Торфяные и лесные пожары, нередко возникающие в летнее время и, как правило, обусловленные халатностью людей. Такие пожары, как правило, имеют огромные масштабы. Таким образом, и масштаб негативного воздействия достаточно велик.
• Пыльные бури, формирующиеся из-за ураганов, смерчей и смешения воздушных масс. Рассеивание в атмосфере поднимаемых вверх компонентов грунта провоцирует засорение воздуха.
• Удивительно, но распространение загрязняющих веществ обусловливается жизнедеятельностью представителей фауны и флоры. И животные, и растения выделяют в окружающую среду различные газы, разлагающиеся твёрдые компоненты и мельчайшие частички.

Влияние выхлопных газов на экологию

Общее экологическое состояние в городах не складывается положительным образом не только за счет мусора и отходов, для чего необходимо осуществлять своевременную уборку улиц, а и еще за счет выхлопных газов автомобилей. Максимальное выделение угарного газа происходит при торможении, разгоне, маневрировании, при работе автомобиля на режиме холостого хода. Анализ движения автотранспорта в городе указывает, что эти режимы наиболее продолжительны (с постоянной скоростью автобусы в городе движутся менее 9% времени). Таким образом, в городе необходимо обеспечить безостановочное движение транспорта созданием дорожных «развязок», скоростных магистралей с сетью подземных переходов, правильную расстановку светофоров.

Даже обеспечение более полного сгорания топлива в двигателе не уменьшает количества взвешенных частиц и оксидов азота. Помощь в решении этого вопроса может оказать улучшение конструкции камер дожигания, модификация топлива и повышение его испаряемости (например, переход на нефтяной газ, но это приводит к появлению целого ряда неудобств иного вида), отказ от использования этилированного топлива. Каталитическое дожигание неэтилированного бензина с помощью платиновых и палладиевых катализаторов можно использовать для превращения углеводородов и моноксидов углерода в диоксид углерода и воду.

Использование катализаторов (платина, палладий) для очистки выхлопных газов автомобиля требует значительных затрат. Минимальное содержание СО в выхлопных газах определяется техническим состоянием двигателя, правильной регулировкой карбюратора, качеством используемых смазок и топлива. Содержание токсичных веществ в выхлопных газах автомобилей регламентируется ГОСТ 17.22.03—87. В ходе проверок работы двигателей автомобилей (2000 г.) выявлено, что более 25% автомобилей имеют превышение ПДК окиси углерода в выхлопных газах, в том числе по моделям: «Волга», «Жигули» — 36,5%, «Москвич» — 24%, «Запорожец» — 22%, иномарки — 11,8%, другие — 5,7%. При этом необходимо иметь в виду, что еще у 10% автомобилей содержание СО в выхлопе была равна ПДК.

Большое внимание уделяется разработке новых видов топлива, альтернативных топливу нефтяного происхождения. К такому топливу сформулированы требования: наличие достаточных энергетических ресурсов; возможность массового производства; технологическая и энергетическая совместимость с транспортными силовыми установками; приемлемые токсические и экологические показатели; безопасность и безвредность эксплуатации

С точки зрения экологической чистоты наиболее перспективным является электромобиль. Проблемы, тормозящие его широкое внедрение (резко удешевить источники электропитания), могут быть со временем решены.

Риск возможного нанесения вреда организму токсическими веществами и соединениями выхлопов зависит от следующих факторов: свойств веществ (физических и химических); интенсивности воздействия токсиканта на конкретный орган человека (мишень) и времени этого воздействия; биологического отклика организма на воздействие токсиканта.

Растворимость токсиканта обусловливает различия в размещении его по организму. Растворимые в биологических жидкостях соединения и вещества быстро разносятся по всему телу, а нерастворимые — задерживаются в респираторном тракте, легочной ткани, лимфатических узлах или проглатываются. Внутри организма эти соединения подвергаются метаболизму, причем токсичность образующихся метаболитов иногда превышает токсичность исходного соединения, а в целом дополняет ее. Баланс между метаболическими процессами, усиливающими или уменьшающими токсичность, является важным фактором чувствительности индивидуума к токсическим веществам.

Вопрос загрязнения ОС автомобильным транспортом необходимо рассматривать в комплексе: производство, обслуживание и ремонт автомобилей, их эксплуатация, производство горючих и смазочных материалов, развитие и эксплуатация дорожно-транспортной сети.

В процессе эксплуатации автотехники наблюдаются вредные факторы: потребление топлива и воздуха, выделение вредных выхлопных газов; выброс продуктов истирания шин и тормозов; материальные потери и жертвы в результате транспортных происшествий, аварий и катастроф; использование специальных солевых составов для поддержания дорожной сети в работоспособном состоянии.

Статья подобрана программой Rich Key.

Как решить проблему и сохранить экологию

Проблема загрязнения атмосферного воздуха очень актуальна, особенно если учесть, что экология сильно ухудшилась за последние несколько десятков лет. И решать ее нужно комплексно и несколькими путями.

Рассмотрим несколько эффективных мероприятий по профилактике загрязнения атмосферного воздуха:

1. Для борьбы с загрязнением воздуха на отдельных предприятиях следует в обязательном порядке устанавливать очистные и фильтрующие сооружения и системы. А на особо крупных промышленных заводах нужно начать введение стационарных постов наблюдения за загрязнением атмосферного воздуха.
2. Во избежание загрязнения воздуха автомобилями следует переходить на альтернативные и менее вредные источники энергии, например, солнечные батареи или электричество.
3. В защите атмосферного воздуха от загрязнений поможет замена горючих видов топлива более доступными и менее опасными, такими как вода, ветер, солнечный свет и прочие, не требующие горения.
4. Охрана атмосферного воздуха от загрязнения должна поддерживаться на государственном уровне, и уже есть законы, направленные на его защиту. Но также нужно действовать и осуществлять контроль в отдельных субъектах РФ.
5. Одним из действенных способов, которые должна включать охрана воздуха от загрязнения, является налаживание системы утилизации всех отходов или их переработка.
6. Для решения проблемы загрязнения воздуха следует использовать растения. Повсеместное озеленение позволит улучшить атмосферу и увеличить объёмы кислорода в ней.

Как обезопасить атмосферный воздух от загрязнений? Если всё человечество борется с ним, то есть шансы на улучшение экологии. Зная суть проблемы загрязнения атмосферы, ее актуальность и основные пути решения, нужно сообща и комплексно бороться с загрязнением.

Основные загрязнители

• Оксид углерода (СО) — бесцветный газ, не имеющий запаха, известен также под названием «угарный газ». Образуется в результате неполного сгорания ископаемого топлива (угля, газа, нефти) в условиях недостатка кислорода и при низкой температуре. При вдыхании угарный газ за счёт имеющейся в его молекуле двойной связи образует прочные комплексные соединения с гемоглобином крови человека и тем самым блокирует поступление кислорода в кровь.
• Двуокись углерода (СО₂) — или углекислый газ, — бесцветный газ с кисловатым запахом и вкусом, продукт полного окисления углерода. Является одним из парниковых газов.
• Диоксид серы (SO₂) (диоксид серы, сернистый ангидрид) образуется в процессе сгорания серосодержащих ископаемых видов топлива, в основном угля, а также при переработке сернистых руд. Он, в первую очередь, участвует в формировании кислотных дождей. Общемировой выброс SO₂ оценивается в 190 млн тонн в год.

Длительное воздействие диоксида серы на человека приводит вначале к потере вкусовых ощущений, стесненному дыханию, а затем — к воспалению или отеку лёгких, перебоям в сердечной деятельности, нарушению кровообращения и остановке дыхания.

Оксиды азота (оксид и диоксид азота) — газообразные вещества: монооксид азота NO и диоксид азота NO2 объединяются одной общей формулой NOх . При всех процессах горения образуются окислы азота, причем большей частью в виде оксида. Чем выше температура сгорания, тем интенсивнее идет образование окислов азота.

Другим источником окислов азота являются предприятия, производящие азотные удобрения, азотную кислоту и нитраты, анилиновые красители, нитросоединения. Количество окислов азота, поступающих в атмосферу, составляет 65 млн тонн в год. От общего количества выбрасываемых в атмосферу оксидов азота на транспорт приходится 55 %, на энергетику — 28 %, на промышленные предприятия — 14 %, на мелких потребителей и бытовой сектор — 3 %.

• Озон (О₃) — газ с характерным запахом, более сильный окислитель, чем кислород. Его относят к наиболее токсичным из всех обычных загрязняющих воздух примесей. В нижнем атмосферном слое озон образуется в результате фотохимических процессов с участием диоксида азота и летучих органических соединений.
• Углеводороды — химические соединения углерода и водорода. К ним относят тысячи различных загрязняющих атмосферу веществ, содержащихся в несгоревшем бензине, жидкостях, применяемых в химчистке, промышленных растворителях и т. д.
• Свинец (Pb) — серебристо-серый металл, токсичный в любой известной форме. Широко используется для производства красок, боеприпасов, типографского сплава и т. п. Около 60 % мировой добычи свинца ежегодно расходуется для производства кислотных аккумуляторов. Однако основным источником (около 80 %) загрязнения атмосферы соединениями свинца являются выхлопные газы транспортных средств, в которых используется этилированный бензин.

Промышленные пыли в зависимости от механизма их образования подразделяются на следующие 4 класса:

• механическая пыль — образуется в результате измельчения продукта в ходе технологического процесса;
• возгоны — образуются в результате объёмной конденсации паров веществ при охлаждении газа, пропускаемого через технологический аппарат, установку или агрегат;
• летучая зола — содержащийся в дымовом газе во взвешенном состоянии несгораемый остаток топлива, образуется из его минеральных примесей при горении;
• промышленная сажа — входящий в состав промышленного выброса твёрдый высокодисперсный углерод, образуется при неполном сгорании или термическом разложении углеводородов.

Основными источниками антропогенных аэрозольных загрязнений воздуха являются теплоэлектростанции, потребляющие уголь. Сжигание каменного угля, производство цемента и выплавка чугуна дают суммарный выброс пыли в атмосферу, равный 170 млн тонн в год.

Уровни, рекомендуемые в руководящих принципах ВОЗ

Крупнодисперсные твердые частицы (ТЧ₁₀)

Помимо рекомендуемых уровней Руководящие принципы по качеству воздуха содержат промежуточные цели в отношении уровней концентрации ТЧ10 и ТЧ2,5, способствующие постепенному переходу от высоких к низким уровням концентрации.

При достижении этих промежуточных целей можно ожидать значительного снижения рисков развития острых и хронических последствий для здоровья в результате загрязнения воздуха. Тем не менее, конечной целью должно быть достижение рекомендуемых уровней.

Воздействие ТЧ на здоровье происходит при уровнях воздействия, испытываемого в настоящее время многими людьми как в городских, так и в сельских районах развитых и развивающихся стран, однако на сегодняшний день воздействие во многих быстро развивающихся городах зачастую бывает гораздо более значительным, чем воздействие в развитых городах такого же размера.

По оценкам «Руководящих принципов по качеству воздуха», снижение среднегодовых уровней концентрации твердых частиц (ТЧ2,5) с 35 микрограмм на кубический метр — распространенный уровень во многих развивающихся городах — до рекомендуемых ВОЗ 10 микрограмм/м3 может способствовать снижению смертности, связанной с загрязнением воздуха, примерно на 15%.
Однако даже в Европейском союзе, где уровни концентрации ТЧ во многих городах соответствуют рекомендуемым уровням, по оценкам, средняя ожидаемая продолжительность жизни могла бы быть на 8,6 месяца больше, если бы не было воздействия ТЧ из антропогенных источников.

В странах с низким и средним уровнем доходов воздействие загрязнителей в домах и около них в результате сжигания загрязняющих воздух видов топлива на открытом огне или в традиционных печах, с целью приготовления пищи, обогрева помещений или использования для освещения, повышает риск развития острых инфекций нижних дыхательных путей, развития сердечно-сосудистых заболеваний, хронической обструктивной болезни легких и рака легких.

Серьезный риск для здоровья представляет не только воздействие ТЧ, но и воздействие озона (О3), двуокиси азота (NO2) и двуокиси серы (SO2). Как и в случае ТЧ, наиболее высокие уровни концентрации наблюдаются в городских районах стран с низким и средним уровнем дохода. Озон является одним из основных факторов риска заболеваемости и смертности от астмы, в то время как двуокись азота и двуокись серы могут также быть причастными к развитию астмы, бронхиальных симптомов, воспаления легких и к снижению функции легких.

Как определяют степень загрязненности воздуха?

При мониторинге качества атмосферного воздуха в городе учитывают не только концентрацию вредных для здоровья человека веществ, но и временной промежуток их воздействия. Загрязнение атмосферы в Российской Федерации оценивают по следующим критериям:

Стандартный индекс (СИ) – показатель, полученный в результате деления наибольшей измеренной разовой концентрации загрязняющего материала на предельно допустимую концентрацию примеси.
Индекс загрязнения нашей атмосферы (ИЗА) является комплексной величиной, при расчёте которой берут во внимание коэффициент вредности вещества-загрязнителя, а также его концентрацию – среднегодовую и предельно допустимую среднесуточную.
Наибольшая повторяемость (НП) – выраженная в процентах частота превышения предельно допустимой концентрации (максимально разовой) в течение месяца или года.

Уровень загрязнения воздушной среды считается низким, когда СИ меньше 1, ИЗА варьирует в пределах 0–4, а НП не превышает 10%. Среди крупных российских городов, согласно материалам Росстата, самыми экологически чистыми являются Таганрог, Сочи, Грозный и Кострома.

При повышенном уровне выбросов в атмосферу СИ составляет 1–5, ИЗА – 5–6, НП – 10–20%. Высокой степенью загрязнения воздуха отличаются регионы с показателями: СИ – 5–10, ИЗА – 7–13, НП – 20–50%. Очень высокий уровень атмосферной загрязненности наблюдается в Чите, Улан-Удэ, Магнитогорске и Белоярском.

Города и страны мира с самым грязным воздухом

В мае 2016 года Всемирная организация здравоохранения опубликовала ежегодный рейтинг городов с самым грязным воздухом. Лидером списка стал иранский Заболь – город на юго-востоке страны, регулярно страдающий от песчаных бурь. Длится это атмосферное явление около четырёх месяцев, повторяется каждый год. На второй и третьей позиции оказались индийские города-миллионники Гвалияр и Праяг. Следующее место ВОЗ отдала столице Саудовской Аравии – Эр-Рияду.

Замыкает пятёрку городов с самой грязной атмосферой Эль-Джубайль – сравнительно небольшое по численности населения местечко на берегу Персидского залива и в то же время крупный промышленный нефтедобывающий и нефтеперерабатывающий центр. На шестой и седьмой ступеньках вновь оказались индийские города – Патна и Райпур. Основные источники загрязнения атмосферы там – промышленные предприятия и транспорт.

В большинстве случаев загрязнение атмосферы – актуальная проблема для развивающихся стран. Впрочем, ухудшение состояния окружающей среды вызывает не только стремительно растущая индустрия и транспортная инфраструктура, но и техногенные катастрофы. Яркий тому пример – Япония, пережившая радиационную аварию в 2011 году.

Топ-7 государств, где состояние воздуха признано удручающим, выглядит следующим образом:

1. Китай. В некоторых регионах страны уровень загрязнения воздуха превышает норму в 56 раз.
2. Индия. Крупнейшее государство Индостана лидирует по количеству городов с худшей экологией.
3. ЮАР. В экономике страны преобладает тяжёлая промышленность, она же является главным источником загрязнения.
4. Мексика. Экологическая ситуация в столице государства, Мехико, за последние двадцать лет заметно улучшилась, но смог в городе по-прежнему не редкость.
5. Индонезия страдает не только от промышленных выбросов, но и от лесных пожаров.
6. Япония. Страна, несмотря на повсеместное озеленение и использование научно-технических достижений в природоохранной сфере, регулярно сталкивается с проблемой кислотных дождей, смога.
7. Ливия. Главный источник экологических бед североафриканского государства – нефтяная промышленность.

Как сделать воздух чище

Чтобы остановить экологические последствия загрязнения атмосфера, потребуется внедрить на промышленные предприятия фильтры и другие технологии для сокращения ядовитых выбросов. Кроме того, следует перейти на альтернативные источники получения энергии – построить ветряные или волновые электростанции. Положительная динамика устранения экопроблемы наблюдается при комбинированной выработке тепла и энергии.

В рамках данного проекта планируется сокращение объема, сортировка и переработка для повторного использования различного мусора. В строительстве планируется усовершенствовать энергоэффективность зданий, в городах предлагают перейти на использование велосипедов.

Меры по предотвращению загрязнения

Чтобы предотвратить проблему загрязнения атмосферы, необходимо:

1. Сократить отходы в ходе промышленного производства. Многоуровневая фильтрация выбросов препятствует попаданию в воздух токсичных соединений и снижает риск возникновения негативных последствий для человека.
2. Полная утилизация мусора. Проблему решает вторичная переработка не только металлических изделий, стекла или макулатуры. Возможно заново использовать пластик или резину.
3. Альтернативные источники энергии. Ветряные мельницы и солнечные батареи на крышах зданий позволяют компенсировать энергозатраты, биологически чистое топливо работает не хуже бензина.
4. Минимальное использование пестицидов для обработки продуктов растительного происхождения.

Важную роль играет озеленение планеты. Растения помогают перерабатывать углекислый газ обратно в кислород, что позволяет частично восстановить начальное соотношение газов в атмосфере.