Каким воздухом мы дышим?

Карты и базы данных

• База данных ВОЗ о качестве атмосферного воздуха (г. 2018) — на английском языке
• Подверженность воздействию загрязнения атмосферного воздуха, глобальная интерактивная карта — на английском языке
• Подверженность воздействию загрязнения атмосферного воздуха — данные по странам и городам — на английском языке
• Смертность от загрязнения атмосферного воздуха, по странам — на английском языке — на английском языке
• Доля населения, использующего в основном чистые виды топлива, по странам— на английском языке
• Смертность от загрязнения воздуха внутри жилых помещений, по странам и регионам — на английском языке
• Annual mean concentrations of fine particulate matter (PM2.5) in urban areas, by country (2014)

Типы загрязнений

Исходя из природы явления, различают несколько видов загрязнений. Вредоносные выбросы делятся на:

• химические — содержание в воздухе углерода, азотных оксидов, тяжелых металлов;
• биологические — вирусы, споры, продукты жизнедеятельности;
• физические — последствия шумовых, электромагнитных явлений.

Многие химические соединения, которые присутствуют в атмосфере, безвредны в той концентрации, которая является нормой. Метан составляет менее процента от общего состава воздушной среды. Увеличение его концентрации грозит ускорением распространения парникового эффекта Земли, для человека метан опасен удушьем.

Вещества, загрязняющие атмосферу:

• Диоксид углерода – соединение, которое образуется после сжигания твердых углеродистых веществ. В воздух попадает с транспортными выхлопами и выбросами химических предприятий. Углерод влияет на повышение температуры Земли и на распространение парникового эффекта.
• Угарный газ, который выделяется при сжигании отходов, при попадании в легкие человека или животного вызывает отравление и может привести к смерти.
• Производные серы возникают при работе нефтеперерабатывающих заводов. Сероуглерод становится причиной кислотных осадков, нарушения фотосинтеза растений. Для человека сера опасна заболеваниями дыхательных путей.
• Азот и его производные применяются на заводах азотных удобрений, нитратов, красителей. Выбросы азота оказывает негативное влияние на легкие и сердечно-сосудистую систему человека.
• Фтор и его производные поступают в воздух в газообразном состоянии. Образуются в результате деятельности алюминиевых, сталелитейных предприятий. Фторные соединения поражают ЦНС человека, разрушают костную систему.
• Хлор попадает в атмосферу с химических заводов, которые производят соляную кислоту, пестициды, красители. Хлорные выбросы становятся причиной химических ожогов внутренних органов.

Воздушную оболочку Земли также загрязняют выхлопы двигателей внутреннего сгорания. Их работа приводит к попаданию в атмосферу молекул тяжелых металлов. Атомная энергетика становится источником радиоактивных токсинов — причины онкологических заболеваний и генетических мутаций.

Для человека опасны:

• свинец;
• кадмий;
• мышьяк;
• кетоны.

Загрязнение воздуха выбросами химической промышленности приводит к изменению состава атмосферы и качества жизни организмов.

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.

Виды загрязнения

По источникам загрязнения:

• естественное
• антропогенное

По характеру загрязнения атмосферы:

• физическое — механическое (пыль, твердые частицы), радиоактивное (радиоактивное излучение и изотопы), электромагнитное (различные виды электромагнитных волн, в том числе радиоволны), шумовое (различные громкие звуки и низкочастотные колебания) и тепловое загрязнение (например, выбросы тёплого воздуха и т. п.)
• химическое — загрязнение газообразными веществами и аэрозолями. На сегодняшний день основные химические загрязнители атмосферного воздуха это: оксид углерода (IV), оксиды азота, диоксид серы, углеводороды, альдегиды, тяжёлые металлы (Pb, Cu, Zn, Cd, Cr), аммиак, пыль и радиоактивные изотопы

биологическое — в основном загрязнение микробной природы. Например, загрязнение воздуха вегетативными формами и спорами бактерий и грибов, вирусами, а также их токсинами и продуктами жизнедеятельности.

Химическое загрязнение атмосферы

К химическим загрязнениям относятся такие пагубные воздействия на атмосферу, как загрязнения различными химическими веществами (в основном, получаемые в итоге работы ТЭС, выплавки некоторых металлов, производства цемента и сжигания нефтепродуктов) и загрязнения от промышленности. Также загрязняют воздух транспорт и деятельность человека (отопление жилищ, к примеру, или сжигание мусора).

Загрязняющие вещества.
Активно поступать в атмосферу различные загрязняющие вещества начали в начале 19 века. Именно с того периода началось бурное развитие промышленности, которое остановить сейчас не представляется возможным. Ибо отказаться от всех изобретений человечеству не под силу, ведь это делает нашу жизнь проще и комфортнее. И всё бы не плохо, если бы при этом не наносился колоссальный ущерб природе.Автор фото — Yakudza, ссылка на источник.

Лидером загрязнений атмосферы являются тепловые электростанции (ТЭС). Они сжигают множество материалов, а продукты горения поступают в воздух, и это далеко не только дым. Что гораздо хуже, в воздух также после их работы поступают углекислый и сернистый газ.
Огромный урон также наносит выплавка цветных металлов (хотя и не только цветных). Благодаря ей в воздух поступают соединения мышьяка, ртути и фосфора, оксиды азота, хлор, фтор, аммиак и многие другие вещества.
Химические предприятия являются причиной загрязнения атмосферы соединениями хлора различного уровня токсичности.
Вредные вещества также получаются в результате отопления жилищ, сжигания топлива для нужд промышленности, сжигания и переработки различных отходов (как бытовых, так и промышленных).

Аэрозольное загрязнение.Аэрозоли (некие частицы, находящиеся в воздухе) являются причиной множества заболеваний людей, они очень опасны для человека. Скопления таких частиц видятся в атмосфере как некая дымка, туман, мгла.Аэрозоли не поступают в воздух в готовом виде, они образуются в атмосфере в результате взаимодействия различных частиц между собой.

Источниками таких загрязнений являются ТЭС, цементные, магнезитовые, металлургические и сажевые заводы. В результате их деятельности воздух загрязняется соединениями углерода, кремния и кальция, а также оксидами различных металлов (цинк, свинец, мышьяк, бериллий, хром, никель, медь и другие), углеводородами и солями кислот.
Также большой вред наносят различные насыпи ненужного материала: отходов производства или добычи полезных ископаемых.

Загрязняется воздух и многими иными способами, например, в результате взрывов, которые являются поставщиком пыли и оксида углерода, или в результате обработки шихт, полуфабрикатов и продуктов потоками горячего газа.

Загрязнение атмосферы от подвижных источников.
Автотранспорт и авиация, без которых жизнь современного человека немыслима, также являются причиной загрязнения воздуха. Им отводится особая группа — загрязнение от подвижных источников.
Лидером в этом списке являются автомобили, они наносят больше всего вреда. Второе место занимают самолёты. Также немалый вред наносит различная сельскохозяйственная техника.
Самый безопасный для природы вид транспорта — железнодорожный.

Интересно, что автомобили на магистралях выделяют гораздо меньше загрязняющих веществ, чем в городах. Это объясняется тем, что больше всего вредных веществ автомобиль выделяет при разгоне, торможении и при движении на медленной скорости. А в городах всё это смешано вместе: и скорость небольшая, и частые остановки на светофорах.
Существует мнение, что дизельные двигатели загрязняют воздух меньше бензиновых. Это не так. Дизельные двигатели наносят вреда если не больше бензиновых, то и не меньше, по крайней мере. Но они куда больше вреда наносят людям и непосредственно водителю. В некоторых случаях, водителям просто опасно для жизни езжать на машинах с дизельным двигателем.
Подумайте дважды, прежде чем садиться за руль. Стоит ли ваше здоровье того, чтобы прокатиться на машине лишний раз?

*К загрязнению атмосферы также относят шумы, которые создают, в основном, летательные аппараты: самолёты, вертолёты, истребители… Такие шумы негативно сказываются на здоровье человека в целом, и ещё больший урон наносят его нервной системе.

Индустриальные источники загрязнения атмосферы

Уровень вредных примесей в воздухе растет пропорционально размерам населенного пункта — от незначительного над деревнями, до тяжелого смога над крупными городами. Это объясняется скоплением в городах транспортных средств и промышленных предприятий.

Главным источником загрязнения воздуха выступают следующие индустриальные производства:

• тепловые электростанции;
• предприятия атомной промышленности;
• металлургические комбинаты;
• перерабатывающие комбинаты;
• химические заводы.

Выброс отходов такими предприятиями производится на регулярной основе. Они постоянно используют для своих нужд жидкое и твердое топливо, которое при сжигании выделяет ядовитые вещества.

Использование теплоэлектростанциями угля высокой зольности приводит к образованию углекислого и сернистого газа. Токсичные отходы атомной промышленности производятся при переработке ядерного горючего, использовании его в реакторах. Разнообразный химический состав у отходов металлургических комбинатов — в них обнаруживается свыше десятка различных металлов.

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.

Разрушение озонового слоя атмосферы

Озоновый слой атмосферы призван защищать нашу планету и всё живое на ней от губительного ультрафиолетового излучения (это лишь одна из его функций, но в данном контексте она главная).
В результате деятельности человека озоновый слой постепенно разрушается. Особенно пагубное воздействие на него оказывают оксид азота, соединения хлора и брома.
Справедливости ради, стоит отметить, что воздействие человека на озоновый слой не так уж велико. То есть да, конечно, загрязняющие вещества разрушают его, но есть и иные факторы, не зависящие от человека, которые способствуют разрушению слоя. Например, полярная зима (из-за отсутствия солнечного излучения в это время озоновый слой разрушается), или перламутровые облака стратосферы, а также сильный полярный вихрь.

Когда содержание озона на неком участке сильно понижается, в том месте образуется озоновая дыра. Это не значит, что там совсем нет озона, просто его содержание меньше нормы (220 единиц Добсона). На данный момент в озоновом слое нашей планеты огромное количество дыр. Но все они относительно небольшие и особой угрозы не представляют. Самая большая дыра находится над Антарктидой — около 1000 километров диаметром.

Уже предприняты различные меры для уменьшения пагубности воздействия на этот защитный слой. Так, значительно сократились выбросы в атмосферу веществ, содержащих хлор и бром (просто стали использовать другие вещества — атмосфера всё равно загрязняется, но хоть не разрушают слой).
Прогнозируется, что самая большая дыра в озоновом слое затянется за 30-40 лет.