ЗАГРЯЗНЕНИЕ ВОЗДУХА

Источник:Air pollution [электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.explainthatstuff.com/

По данным Всемирной организации здравоохранения, около двух миллионов человек умирают от воздействия загрязненного воздуха каждый год. Загрязнение воздуха является огромной проблемой не только для людей, живущих в смоге переполненных городов: посредством таких факторов, как глобальное потепление и разрушение озонового слоя, она имеет потенциал, чтобы влиять на нас всех.

Воздух позволяет нашей живой планете дышать. Воздух – это смесь газов, которая заполняет атмосферу, давая жизнь растениям и животным. Воздух почти полностью состоит из двух газов (78 % азота и 21 % кислорода), с некоторыми другими газами (например, углекислый газ и аргон), присутствующих в совершенно ничтожных количествах. Мы можем дышать обычным воздухом в течение всего дня без каких-либо негативных последствий, поэтому можно использовать данный факт для определения загрязнения воздуха.

Загрязнением воздуха является газ (или жидкость или твердое вещество, рассеяное по обычному воздуху) поступивший в достаточно большом количестве, который может нанести вред здоровью людей, животных, растений или убить их, остановить в росте, вызвать повреждения или нарушения других аспектов окружающей среды (например, разрушение зданий), или вызвать какие-то другие неблагоприятные явления (ограниченная видимость, неприятный запах).

Как и загрязнение воды и почвы, это количество (или концентрации) химических веществ в воздухе, обуславливает разницу между "безобидным воздухом" и "загрязненным". Углекислый газ (CO2), например, присутствует в воздухе вокруг вас в типичном концентрации менее 0,05 %, а вдыхание его обычно не причиняет вреда (вы вдыхаете его в течение всего дня), но воздух с чрезвычайно высокой концентрацией двуокиси углерода (например, 5-10 %) является токсичным и может убить вас в считанные минуты.

Поскольку земная атмосфера очень турбулентная, многие из нас живут в ветреных странах, где загрязнение воздуха рассеивается довольно быстро. В менее просвещенные времена появилось мнение о том, что если они построить высокие дымовые трубы, ветер развеет их дым, и загрязнение воздуха не будет проблемой. Однако проблема заключается в том, что на Земле намного меньше места, чем мы думаем и загрязнения окружающей среды не всегда исчезают.

Природные загрязнения воздуха

Когда мы думаем о загрязнении воздуха, мы склонны думать, что это проблема, которую люди вызывают по незнанию или глупости. Это, безусловно так, однако лишь время от времени. Тем не менее, важно помнить, что некоторые виды загрязнения воздуха осуществляется естественным путем. Лесные пожары, извержения вулканов, и газы, выделяющиеся в результате радиоактивного распада горных пород внутри Земли – это лишь три примера природного загрязнения воздуха, которые имеют чрезвычайно разрушительные последствия для людей и планеты.

Лесные пожары (которые часто начинаются естественно) могут произвести огромные участки дыма, которые распространяются на многие километры над соседними городами, странами и континентами. Гигантские вулканические извержения могут выбрасывать столько пыли в атмосферу, что они блокируют значительное количество солнечного света и обуславливают охлаждение планеты в течение года или больше. Радиоактивные породы при их распаде могут быть источником газа радона, который может накапливаться в подвалах зданий и оказывать серьезные негативные последствиями для здоровья людей.

Все эти примеры серьезного загрязнения воздуха, которые происходят без участия людей, хотя мы можем адаптироваться к природным загрязнением воздуха, и попытаться уменьшить либо остановить его мы не можем. Для остальной части этой статьи мы будем рассматривать только "неестественным" виды загрязнений: проблемы, с которыми люди вызывают и те, которые мы можем решить.

Топ-десять газов в загрязнении воздуха

Любой газ может квалифицироваться как загрязнитель окружающей среды, если его концентрация достигла больших значений вред. Теоретически это означает, что существуют десятки различных газов – загрязнителей. На практике около десятка разных веществ вызывают наибольшее беспокойство:

Диоксид серы. Уголь, нефть и другие виды топлива часто содержат серу, а также органические (углеродные) соединения. При горении серы образуется диоксид серы. Угольные электростанции являются крупнейшим в мире источником диоксида серы, что способствует образованию смога, кислотных дождей, и проблем со здоровьем, в том числе болезней легких.
Угарный газ. Этот опасный газ образуется при недостатке кислорода в процессе сжигания топлива. Он поступает в атмосферный воздух из выхлопных труб автомобилей, а также может достигнуть опасного уровня в вашем доме, если у вас в плохом состоянии газовый котел, плита.
Углекислый газ. Этот газ занимает центральное место в повседневной жизни. Как правило, он не считается загрязнителем: мы все его образуем, когда дышим. Растениям и деревьям он необходим для роста. Тем не менее, энергетическими установками и двигателями в атмосферный воздух выбрасывается слишком большое количество углекислого газа, и поэтому с начала промышленной революции, этот фактор создает и усугубляют проблему глобального потепления и изменения климата.
Оксиды азота. Диоксид азота (NO₂) и оксид азота (NO) являются косвенным результатом горения, когда азот и кислород из воздуха реагируют друг с другом. Загрязнение атмосферного воздуха оксидами азота происходит при работе автомобильных двигателей и электростанций, и играет важную роль в формировании кислотных дождей, озона и смога. Как и диоксид углерода, оксиды азота также являются парниковыми газами (т.е., способствуют глобальному потеплению).

Летучие органические соединения (ЛОС). Эти углеродные (органические) химические вещества испаряются легко при обычных температуре и давлении, поэтому они легко становятся газами. Именно поэтому они используются в качестве растворителей в предметах бытовой химии (краска, воск и лак). Они являются загрязнителями воздуха: считают, что долгосрочные (хронические) воздействие ЛОС оказывают негативное воздействие на здоровье людей, Также ЛОС играют определенную роль в формировании смога.
Твердые частицы. Оказывают существенный вклад в загрязнение воздуха и вызвают проблемы с дыханием.
Озон (trioxygen). Молекулы озона состоят из трех атомов кислорода, соединенных вместе (химическая формула O3). В стратосфере (верхних слоях атмосферы), слой озона ("озоновый слой") защищает нас, отсеивая вредное ультрафиолетовое излучение (высокие энергии синего света) сияющий вниз от Солнца. На уровне земли, это токсичный загрязнитель может навредить здоровью. Он образуется, когда солнечный свет попадает на соединения других загрязнителей окружающей среды и является ключевым ингредиентом смога.
Хлорфторуглероды (ХФУ). Раньше, когда данные вещества считались безвредным, их широко использовали в производстве холодильников и аэрозольных баллончиков, но потом было обнаружено, что они повредили озоновый слой Земли.
Несгоревшие углеводороды. Нефть другие виды топлива состоят из цепочки атомов углерода и водорода. Когда они горят при достаточном количестве кислорода, они полностью превращаются в безвредные углекислый газ и воду, когда они горят не полностью, они могут выделять угарный газ или твердые частицы, что способствует образованию смога.
Свинец и тяжелые металлы. Свинец и другие токсичные тяжелые металлы могут распространяться в воздухе или в качестве токсичных соединений, или в виде аэрозолей.

Каковы причины загрязнения воздуха?

Все процессы, которые включают в себя сжигание вещей, использование бытовых и промышленных химических веществ (вещества, которые вызывают химические реакции и могут выделять токсичные газы в процессе), либо производят большое количество пыли, имеют потенциал для формирования загрязнения воздуха. Несколько веков назад причину большинства загрязнение воздуха было легко определить: это были грязные заводы, а также промышленная революция. На сегодняшний день, когда приняты более жесткие законы, касающиеся загрязнения воздуха и повышается экологическая осведомленность населения, сделать это гораздо сложнее, хотя и не невозможно.

Где же берутся тогда современные загрязнения воздуха? До сих пор крупнейшим виновником является транспорт, хотя мощности заводов и фабрик продолжают вносить существенный вклад. Теперь давайте посмотрим поближе на три основных источника загрязнения воздуха.

Автотранспорт

На сегодняшний день существует около полумиллиарда автомобилей на дорогах, в среднем по одному на каждые два человека. Практически все они работают на бензиновых и дизельных двигателях, которые сжигают нефть, чтобы освободить энергию. Нефть состоит из углеводородов (большие молекулы построены из водорода и углерода), и теоретически, сжигая их при достаточном количестве кислорода, должны образовываться такие безвредные вещества, как углекислый газ и вода. Но на практике топливо не являются чистыми углеводородами. В результате выбросы из двигателей содержат большое количество загрязнителей, в частности, твердые частицы (сажа разных размеров), монооксид углерода (CO, ядовитый газ), оксиды азота (NO_x), летучие органические соединения (ЛОС), а также свинец и косвенно производят озон. Смешайте эту вредную смесь и активизируйте её солнечным светом, и вы получите иногда коричневатый, иногда голубоватый туман (смога), который может существовать над городами в течение нескольких дней подряд.

Смог

Смог (комбинация слов дым и туман) образуется, когда солнечный свет действует на смесь загрязняющих газов, таких как оксиды серы и азота, несгоревших углеводородов и оксида углерода, поэтому его иногда называют фотохимический смог (поскольку химические реакции вызываются энергией света). Одним из самых вредных компонентов смога является озон, который может вызвать серьезные затруднения дыхания и даже смерть. Когда смог богат озоном, она, как правило, голубоватого цвета. В противном случае он будет коричневого цвета.

Хотя смог может образоваться в любом город, эта проблема особо актуальна в таких местах, как Лос-Анджелес, где местный климат (под влиянием океана и соседних гор) регулярно вызывает температурные инверсии. Как правило, воздух становится холоднее, чем выше он поднимается, а при инверсии температуры происходит обратное: слой теплого воздуха находится вверху, а холодного – ближе к земле. Во многом из-за большого количества транспорта, от смога страдают многие из самых оживленных городов мира, включая Афины, Пекин, Мехико, Милан и Токио.

Электростанции

Возобновляемые источники энергии, такие как солнечные батареи и ветряные турбины помогают нам получить часть энергии каждый год, но подавляющее большинство электроэнергии (около 70 процентов в Соединенных Штатах, например) по-прежнему производится за счет сжигания ископаемых видов топлива, таких как уголь, газ, и нефть, в основном на обычных электростанциях. Так же, как и автомобильные двигатели, энергетические установки теоретически должны производить углекислый газ и воду, но на практике, электростанции производят целый ряд загрязняющих веществ, в частности, диоксид серы, оксиды азота, твердые частицы. Они также выпускают огромное количество углекислого газа, который является основной причиной глобального потепления и изменения климата, когда он поднимается и накапливается в атмосфере.

Промышленные заводы и фабрики

Промышленные предприятия, которые производят такие металлы, как алюминий и сталь, перерабатывают нефть, производят цемент, синтезируют пластик, или выпускают другие химические вещества, относятся к числу тех, которые являются источниками загрязнения воздуха. Большинство заводов загрязняют атмосферный воздух небольшими количествами вредных веществ постоянно в течение длительного периода времени, и последствия загрязнения носят кумулятивный характер. Иногда промышленные предприятия выбрасывают огромные количества загрязняющих веществ в очень короткий промежуток времени.

Другие причины загрязнения воздуха

Несмотря на выбросы транспорта, электростанции, промышленные и химические заводы производят большинство искусственных загрязнений воздуха. Также на эту проблему влияют и многие другие факторы. В некоторых частях мира люди по-прежнему полагаются на сжигание древесного топлива для приготовления пищи и отопления, что вызывает загрязнение воздуха внутри помещений, которое может серьезно навредить здоровью его жителей (солнечные печи являются одним из путей решения этой проблемы). В некоторых районах мусор сжигается, а не перерабатывается или подлежит захоронению, что также может производить значительное загрязнение воздуха.

Какие последствия имеет загрязнение воздуха?

Загрязнение воздуха может нанести вред здоровью людей и животных, повреждению сельскохозяйственных культур или остановить их в росте, и сделать наш мир неприятным и непривлекательным множеством других способов.

Здоровье человека

Иногда связь между загрязнением воздуха и здоровьем человека очевидна, как например, в Лондоне в 1952 году, когда в результате смога, вызванного сжиганием угля в домашних печах и угольных электростанциях, погибло около 4000 человек. В других случаях, эту связь определить гораздо сложнее сделать. По некоторым оценкам, 10-20 % раковых заболеваний вызвано загрязнением воздуха, но развитие рака может занять много времени, и доказать прямую связь с определенного вида загрязнения воздуха и данным заболеванием очень сложно.

По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), загрязнение атмосферного воздуха является одной из основных причин смерти в мире: по этой причине около двух миллионов человек преждевременно умирают каждый год. Многие из этих смертей происходят в развивающихся странах (более полумиллиона только в Индии), но богатые промышленно развитые страны также страдают: в Соединенных Штатах, например, около 41 000 человек в год, умирают рано из-за загрязнения воздуха.

Сельскохозяйственные эффекты

20-й век охарактеризовался огромным ростом промышленного сельского хозяйства, использованием удобрений, пестицидов и т.д., которые использовались для того, чтобы увеличить урожай и накормить постоянно растущее население мира. Известно, что загрязнение воздуха (совместно с загрязнением воды) может серьезно повлиять на рост растений. В растениях, которые растут рядом с шоссе, можно легко найти остатки химических веществ (все от токсичных тяжелых металлов, таких как свинец, и других химических веществ). В то же время, огромное увеличение выбросов углекислого газа в атмосфере в настоящее время, глобальное потепление и изменение климата, как ожидается, окажет решающее влияние на сельское хозяйство в мире (снижение урожайности в некоторых местах, но потенциально повышение урожайности в другом месте).