Оценка загрязнения атмосферы

Неблагоприятное действие  веществ, обладающих различными токсичными свойствами, при проникание в организм человека может проявляться в виде острых или хронических отравлений и другого рода заболеваний. Кроме того, вещества с генетической активностью могут оказаться причиной врожденных уродств и дефектов развития. В дыхательных путях человека задерживается от 13 до 48% содержащихся в воздухе примесей.

Исследования  М.С.Гольдберга показали, что травмы глаз, вызываемые летучей золой и  другими загрязнениями воздуха, составляют от 30 до 60% всех глазных заболеваний. Причем если на периферии города, в хорошо озелененном районе, такие травмы составляют всего 1,08% всех глазных заболеваний, то  в районе промышленных предприятий-22,95%, а в районе ТЭЦ-30,3%.

В ряде случаев  загрязнение воздуха является причиной плохого самочувствия людей и  даже серьезных заболеваний, иногда имеющих смертельный исход. Так, например, в  одном из крупнейших городов США Лос - Анжелесе (к 1960 г. в нем было  2497 тыс. населения) с 1943 г. начали возникать  явления так называемого «смога».

Фотохимический  туман (смог).

Фотохимический  туман представляет собой многокомпонентную  смесь газов и аэрозольных  частиц первичного и вторичного происхождения. В состав основных компонентов смога  входят озон, оксиды азота и серы, многочисленные органические соединения перекисной природы, называемые в совокупности фотооксидантами. Фотохимический смог возникает в результате фотохимических реакций при определенных условиях: наличии в атмосфере высокой концентрации оксидов азота, углеводородов и других загрязнителей, интенсивной солнечной радиации и безветрия или очень слабого обмена воздуха в приземном слое при мощной и в течение не менее суток повышенной инверсии. Устойчивая безветренная погода, обычно сопровождающаяся инверсиями, необходима для создания высокой концентрации реагирующих веществ. Такие условия создаются чаще в июне-сентябре и реже зимой. При продолжительной ясной погоде солнечная радиация вызывает расщепление молекул диоксида азота с образованием оксида азота и атомарного кислорода. Атомарный кислород с молекулярным кислородом дают озон. Казалось бы, последний, окисляя оксид азота, должен снова превращаться в молекулярный кислород, а оксид азота - в диоксид. Но этого не происходит. Оксид азота вступает в реакции с олефинами выхлопных газов, которые при этом расщепляются по двойной связи и образуют осколки молекул и избыток озона. В результате продолжающейся диссоциации новые массы диоксида азота расщепляются и дают дополнительные количества озона. Возникает циклическая реакция, в итоге которой в атмосфере постепенно накапливается озон. Этот процесс в ночное время прекращается. В свою очередь озон вступает в реакцию с олефинами. В атмосфере концентрируются различные перекиси, которые в сумме и образуют характерные для фотохимического тумана оксиданты. Последние являются источником так называемых свободных радикалов, отличающихся особой реакционной способностью. Такие смоги - нередкое явление над Лондоном, Парижем, Лос-Анджелесом, Нью-Йорком и другими городами Европы и Америки. По своему физиологическому воздействию на организм человека они крайне опасны для дыхательной и кровеносной системы и часто бывают причиной преждевременной смерти городских жителей с ослабленным здоровьем.

Последствия загрязнения воздуха.

История мирового здравоохранения насчитывает несколько  катастрофических случаев, связанных  с загрязнением воздуха. Так, в декабре 1930 г. в долине реки Маас (Бельгия), где  сосредоточено много промышленных предприятий, наблюдались сильные туманы при безветрии. Уже на третий день после такой погоды у населения возникли массовые поражения дыхательных путей с десятками (около 60) смертельных случаев.

В октябре 1948 г. в  районе Донора (Пенсильвания, США), также  при полном штиле, загрязнение атмосферы  металлургическими промышленными  предприятиями привело к серьезным  заболеваниям  дыхательных путей у большего числа жителей этого района, причем в некоторых случаях со смертельным исходом.

В декабре 1952 г. такая  же обстановка сложилась в районе Лондона, где в результате токсического тумана число смертей за две недели декабря на 4000 превысило обычные  показатели.

Все эти факты  показывают, какое важное значение имеет борьба с загрязнением атмосферного воздуха, особенно если оно сопровождается выделением вредных для человеческого организма загрязняющих веществ.

Пыль, дым и  газ снижают напряженность прямой солнечной радиации и, что особенно важно, уменьшают количество ультрафиолетовых лучей, которые являются наиболее ценными  в солнечном спектре.

Загрязнение атмосферы  снижает продуктивность и плодовитость домашних и диких животных и птиц. Выпадая на почву и водоемы, вредные  примеси, загрязняя атмосферу, ведут  к уничтожению растительности. Под  действием атмосферного загрязнения  происходит разрушение зданий и сооружений, памятников истории, архитектуры, культуры и искусства (металлические конструкции  подвергаются повышенной коррозии, многие строительные материалы разрушаются). Во многих промышленно развитых районах  экономический ущерб от загрязнения  окружающей среды составляет 3-5 % валового национального продукта.

Автомобильный транспорт.

Помимо промышленности важным фактором, определяющим уровень  загрязнения в городах, выступает  автомобильный транспорт. Есть основания  считать, что в крупных городах  его доля в общем, количестве вредных  веществ антропогенного происхождения, выбрасываемых в атмосферу, будет  возрастать.

В выхлопных газах  автомобилей содержится: до 3% угарного газа; 0,06% окиси азота; 0,5% углеводорода; 0,06% окиси серы; 0,004% альдегидов и  т.д. Среди углеводородов некоторые  соединения канцерогенны (например, бензопирен,  бензантрацен). Исключительно вредны для здоровья людей окислы свинца, мышьяковистые и другие соединения, способные накапливаться в тканях живых организмов, приводя к медленному их отравлению. По данным М. Е. Бердлянда, за один год 250 млн. автомобилей мира выбросили в атмосферу около 200 млн. т окиси углерода, 50 млн. т углеводорода, 20 млн. т азота и миллионы тонн серного газа, органических веществ, свинца и других элементов.

В настоящее время  в ряде стран переходят на новый  вид автомобильного топлива с  более высоким октановым числом, что способствует снижению содержания окиси углерода в выхлопных газах, однако оксиды азота и свинец остаются активными компонентами выброса. Резко  повышено содержание свинца и цинка  в почве и растительности вдоль  транспортных магистралей.

Автомобильному  транспорту как источнику загрязнения  воздушной среды присущ ряд отличительных  особенностей. Во-первых, численность  автомобилей в крупных городах  быстро увеличивается, а вместе с  тем непрерывно растет и валовый выброс вредных продуктов в атмосферу. Во-вторых, в отличии от промышленных источников загрязнения, привязанным к определенным площадкам и, как правило, изолированных от жилой застройки санитарно-защитными зонами, автомобиль - движущийся источник загрязнения, негативное воздействие которого распространяется на жилые районы, места отдыха и т. п. В-третьих, автомобильный выброс распространяется на уровне дыхания человека и его рассеяние условиях городской застройки затруднено. И, наконец, современные возможности снижения токсичности выхлопных газов еще не в состоянии обеспечить желаемую степень чистоты воздушного бассейна города.

К числу серьезных  источников загрязнения атмосферы  относятся самолеты. Один самолет  при перелете на1000 км использует столько  же кислорода, сколько потребляет человек  в течении года, выделяя соответствующее количество окиси углерода. Реактивный лайнер при перелете из Америки в Европу за 8 ч потребляет 35 т кислорода. Такое количество производят за то же время примерно 25 тыс. га леса. Летящие на большой высоте самолеты выбрасывают окислы азота непосредственно в нижних слоях стратосферы, где они вступают в реакции, ведущие к разрушению озонового экрана планеты, защищающего ее от ультрафиолетового излучения Солнца. Особенно велико загрязнение атмосферы вблизи аэропортов.

Мероприятия по уменьшению выбросов.

В России вопросам охраны атмосферного воздуха уделяется  большое внимание. Ряд специальных  правительственных и ведомственных  постановлений предусматривает  проведение мероприятий по уменьшению выброса в атмосферу загрязняющих веществ и по рациональному размещению промышленных предприятий, с учетом перечисленных факторов. Созданы  специальные заводы, изготовляющие  соответствующую аппаратуру по улавливанию  отходов промышленности, загрязняющих воздух. Эта аппаратура установлена  на тысячах предприятий. Разработка планов мероприятий по борьбе с загрязнением атмосферного воздуха и контроль за проведение этих мероприятий в жизнь возложены на органы санитарной инспекции. В настоящее время в России осуществляется обширная программа практических и научно-исследовательских работ по охране атмосферного воздуха от загрязняющих веществ. Создаются защитные зоны между промышленными предприятиями и жилыми районами.

В России законодательные  и практические мероприятия по охране  атмосферного воздуха осуществляется на основе широко поставленных научно-исследовательских работ, посвященных изучению количественной концентрации загрязнении, попадающего в него, и дальности их распространения.

Пыль.

ПЫЛЬ - мельчайшие твердые частицы, способные некоторое  время находиться в воздухе во взвешенном состоянии. Образуется при рытье коммуникационных линий, монтаже зданий, отделочных работах, очистке поверхностей и др. Пыль характеризуется химическим составом, размером и формой частиц, их плотностью, электрическими, магнитными и другими свойствами. Степень измельченности пыли называется ее дисперсностью. Дисперсный состав может быть представлен в виде таблиц, математических выражений или графиков. Одна из основных характеристических величин пыли скорость витания частиц, то есть скорость их осаждения под действием силы тяжести в невозмущенном воздухе.

В зависимости  от состава пыли изменяется ее вредность; к примеру, наиболее вредным для человека считается диоксид кремния SiO₂ , который вызывает такое заболевание, как силикоз. По химическому же составу пыль подразделяется на органическую (древесная, хлопковая...), неорганическую (цементная, карбидная...) и смешанную. ПДК колеблется от 1 до 10 мг/кубич.м.

Результаты исследований количества пылевых загрязнений  в различных районах города приведены  в таблице.

На основании  приведённых данных можно считать  установленными следующие положения: в городе запыленность воздуха значительно  выше, чем вне города; среди зеленых  насаждений - значительно ниже, чем  в жилых кварталах; в промышленных районах города - гораздо выше, чем  в жилых районах.

Кроме того, количество пыли изменяется в зависимости от влажности воздуха (летом и осенью) и скоростей ветра.

В. И. Федынский, Ц. П. Кругликова и Т. В. Дышко в упоминавшейся выше работе выяснили, что разные породы деревьев задерживают листвой не одинаковое количество пыли. Оказалось, например, что запыленность березы  в 2,5 раза, а хвойных пород в 30 раз больше запыленности осины.

В. Ф. Докучаева  установила, что запыленность воздуха  различных озелененных территорий Москвы по отношению к запыленности воздуха Тимирязевской лесной дачи (лес средней густоты вдали от промышленности), принятой за 100%, составляет: в парке им. Дзержинского (густой парк в пригороде, вдали от промышленности)-149%, в парке им. Горького (разреженный парк в городе, вблизи от промышленности)-343%, Измайловском парке (густой парк в пригороде, вблизи от промышленности)-400%.

В другой работе В. Ф. Докучаева проследила еще  ряд определенных закономерностей. Ее наблюдения показывают, что запыленность воздуха под деревьями меньше, чем на открытой площадке: в мае-на20%, в июне  на 21,8%, в июле  на 34,1%, в августе  на 27,7%, и в сентябре  на 38,7%.

За весь вегетационный период средняя концентрация пыли на открытой площадке составила 0,9 мг/м3 воздуха, а под деревьями 0,52 мг/м3, то есть на 42,2% меньше.

Даже  и в зимние месяцы, когда деревья  лишены листвы, они имеют большое  пылезащитное значение. Запыленность воздуха под деревьями оказалась  меньше, чем на открытой площадке: в  декабре - на 13,6%, в январе - на 37,4%, в  феврале  на 18%.

За весь осенне-зимний период средняя концентрация пыли в воздухе на открытой площадке составила 0,8 мг/м3, а под деревьями 0,5мг/м3, то есть меньше на 37,5%

Изучение  пылезащитных свойств различных  пород показало, что запыленность (в г на 1м2) поверхности  листьев вяза была равной 3,39г сирени венгерской-1,61г, липы мелколистной-1,32г, клена остролистного-1,05г, тополя бальзамического-0,55г.

Приведенные результаты исследований указывают  на большую положительную роль зеленых  насаждений в борьбе с пылью. Это подтверждается резким снижением запыленности воздуха в садах и парках по сравнению с запыленностью воздуха на городских улицах и площадях.

Количественные  показатели запыленности находятся, при  прочих равных условиях, в зависимости  от размеров озелененной территории и степени густоты посадок. В  воздухе большого парка с густыми  насаждениями пыли меньше, чем в  воздухе такого же большого парка, но с разреженными посадками.

Листва  деревьев и кустарников является хорошим аккумулятором пыли. Однако исследования показывают, что различные  породы деревьев и кустарников дают далеко не одинаковый пылезащитный эффект. Так, например, вяз задерживает в  шесть раз больше пыли, чем тополь бальзамический.

Зная  положительные пылезащитные свойства зелени, можно соответствующим ее размещением и подбором пород  добиться наибольшего пылезащитного  эффекта. Не следует забывать, что  степень запыленности воздуха может  быть сильно уменьшена такими мероприятиями, как максимальное улавливание пыли в точках ее выброса на промышленных предприятиях, повышение уровня благоустройства (замощение) и улучшение эксплуатационного  режима (своевременная поливка и  уборка улиц)

Насаждения  играют существенную роль и в вертикальном проветривании. Вследствие разницы  в тепловом режиме, наблюдаемой между  озелененными и застроенными территориями, воздух над застроенной территорией  нагревается сильнее. Этот теплый воздух вытесняется более холодным, поступающим  из зеленого массива, что усиливает  вертикальные токи воздуха и способствует перемещению газов в верхние  слои атмосферы. Чередуя вокруг точек  выброса вредных газов насаждения с открытыми участками, можно  значительно усилить проветривание  территории в вертикальном направлении.