Типы и источнки загрязнения воздуха

Но годы курения и воздействия загрязнителей воздуха могут перегрузить или разрушить эти естественные защитные механизмы, вызвав множество болезней дыхательной системы, таких, как рак легких, хронические бронхиты и эмфизема, или способствуя развитию этих болезней. Пожилые люди, дети, беременные женщины и люди, страдающие болезнями сердца, астмой или другими респираторными заболеваниями, особенно чувствительны к загрязнению воздуха.

Тонкие частицы представляют наибольшую опасность для здоровья человека, так как они достаточно малы, чтобы просочиться через естественные защитные системы в легкие. Курение - главная причина рака легких, но эту болезнь связывают также с множеством других загрязнителей воздуха, например волокнами асбеста.

Вдыхание озона - компонента фотохимического смога - вызывает кашель, одышку, раздражение носоглотки и осложняет хронические болезни, такие, как астма, бронхиты, эмфизема, сердечная недостаточность. Исследования на животных показывают также, что озон повреждает легочные ткани и ослабляет иммунную систему. Работа на открытом воздухе в местностях, где количество озона превышает безопасные уровни (0,12 частицы на миллион за час), усиливает эти эффекты. Во многих больших городах США предельно допустимые уровни часто превышаются, особенно в теплую погоду.

Бронхиты и эмфизема сопровождаются кашлем и одышкой. Эмфизема - неизлечимая болезнь легких, при которой сокращается их способность передавать кислород в кровь, в результате чего малейшее усилие вызывает сильную одышку. Длительное курение и воздействие загрязнителей воздуха могут вызвать эмфизему у любого человека. Однако около 2% случаев эмфиземы вызваны дефектным геном, который уменьшает эластичность воздушных пузырьков в легких. Лица с такой наследственностью, которая поддается проверке, не должны курить и жить или работать в сильно загрязненных местах.

По оценкам Всемирной организации здравоохранения, около 1 млрд. городских жителей - почти каждый пятый человек на Земле - подвергаются воздействию опасных для здоровья загрязнителей воздуха. В число больших городов с высоким уровнем загрязнения воздуха входят Милан в Италии, Париж во Франции, Сеул в Южной Корее, Мехико в, Нью-Дели и Калькутта в Индии, Афины в Греции, Рио-де-Жанейро, Кубатао и Сан-Пауло в Бразилии. Примерно 60% людей, живущих в Калькутте, страдают от болезней дыхательных путей, связанных с загрязнением воздуха. Вдыхание воздуха в Мехико эквивалентно выкуриванию двух пачек сигарет в день. В Афинах загрязнение воздуха ежедневно становится причиной смерти шести человек.

В 1988 г. Агентство охраны окружающей среды определило, что 102 млн. американцев - 42% населения - дышали загрязненным воздухом. Бюро Конгресса по оценке технологий определило, что, возможно, ежегодно 50 тыс. людей в Соединенных Штатах преждевременно умирают в результате болезней, вызванных или осложненных вдыханием сульфатов с воздухом. Ученые из Калифорнийского университета в Дэвисе пришли к выводу, что использование бензина и дизельного топлива в Соединенных Штатах служит причиной преждевременной смерти 300 тыс. людей в год, особенно тех, кто страдает болезнями дыхательных путей. С 1970 по 1987 г. смертность в Соединенных Штатах от хронических болезней легких, таких, как эмфизема и рак, возросла на 36%.

Загрязнение воздуха обходится Соединенным Штатам по крайней мере в 110 млрд. долларов ежегодно. Из них примерно 100 млрд. приходится на загрязнение воздуха внутри помещений.

Ущерб растительности. Некоторые газообразные загрязнители, такие, как диоксид серы, оксиды азота, озон и пероксиацетилнитраты, наносят прямой ущерб листьям культурных растений и деревьев, когда попадают в их поры (устьица). Длительное воздействие на листья и хвою загрязнителей воздуха может также разрушить восковую оболочку, которая помогает предотвратить избыточные потери воды и снизить ущерб от болезней, бактерий, засух и морозов. В штатах Среднего Запада потери урожая пшеницы, кукурузы, сои и земляного ореха, обусловленные озоном и кислотными осадками, оцениваются примерно в 5 млрд. долларов в год.

Постоянное воздействие - загрязнителей воздуха препятствует фотосинтезу и росту растений, поглощению питательных веществ и приводит к тому, что листья и хвоя желтеют и опадают. Хвойные деревья, особенно на больших высотах, очень чувствительны к воздействию загрязнителей воздуха вследствие большой продолжительности жизни и круглогодичному воздействию загрязненного воздуха на их иглы.

Помимо непосредственного повреждения листьев и хвои кислотные осадки могут вымывать из почв жизненно важные питательные вещества, такие, как кальций, магний и натрий, и убивать жизненно важные почвенные микроорганизмы. Они также служат причиной попадания в почвенные воды ионов алюминия, поражающих тонкие корневые волоски, препятствуя тем самым всасыванию воды и питательных веществ из почвы и делая деревья более чувствительными к засухе, морозу, насекомым, грибам, мхам и болезням. Этот косвенный ущерб, ослабляющий деревья, считается намного более опасным по сравнению с прямым ущербом от загрязнения воздуха. Длительное воздействие высоких концентраций разнообразных загрязняющих веществ способно уничтожить все деревья и растительность на некоторой территории.

Эффект длительного воздействия многочисленных загрязнителей воздуха на деревья может оставаться незамеченным несколько десятилетий. Затем внезапно большая часть деревьев начинает погибать из-за истощения питательных веществ в почвах и повышенной чувствительности к бактериям, болезням, грибам, мхам и засухам.

Это случилось почти с четвертой частью лесов Европы. Явление, известное как Waldsterben ("смерть леса"), превратило целые леса в засоренные пнями поляны. Например, 8% деревьев в некоторых западногерманских лесах к 1982 г. оказались мертвыми или поврежденными. Годом позже эта цифра возросла до 34%, а к 1987 г. доля погибших деревьев составляла 52%. В настоящее время около трети деревьев в Западной Германии серьезно повреждены. Ущерб, нанесенный деревьям, представляющим коммерческую ценность, например, ели, пихте, сосне, березе и дубу, исчисляется в 10 млрд. долларов. Одновременно с гибелью лесов уничтожаются места обитания многих диких животных. Аналогичные проблемы существуют по крайней мере в 15 других европейских странах.

Участки погибшего леса в Соединенных Штатах встречаются главным образом в хвойных лесах на высоких наветренных склонах. Сильнее всего поражены леса в Аппалачских горах от Джорджии до Новой Англии. В штатах Нью-Йорк, Вермонт, Нью-Гэмпшир из-за загрязнения воздуха погибли 60% высокогорных красных елей. К 1988 г. большинство елей, пихт и других хвойных деревьев на горе Маунт-Митчелл в Северной Каролине, самой высокой горе на востоке страны, были мертвы, что явилось следствием многолетнего воздействия озона и кислотных туманов. Почвы там стали настолько кислыми, что новые сеянцы не смогли прижиться.

Фитопатолог Роберт Брук предостерегает, что повреждение лесов на горных вершинах является первым предвестником скорой гибели или болезни многих видов деревьев, произрастающих на малых высотах, из-за продолжительного воздействия загрязнений воздуха, как это случилось в Европе. Многие ученые опасаются, что чиновники в Соединенных Штатах будут и дальше медлить с организацией строгого контроля за всеми видами загрязнений воздуха. В результате будет упущено время и предотвратить серьезные потери ценных лесных ресурсов уже не удастся. Именно это и случилось в Европе.

Ущерб водоемам. Кислотные осадки оказывают пагубное влияние на водные организмы пресноводных озер и рек, особенно в областях, где почвы и воды не обладают устойчивостью по отношению к кислотам. Первым признаком избыточной кислотности является уменьшение числа пиявок, моллюсков и насекомых - важного фактора здоровья озер. Это создает условия для последующего исчезновения различных видов рыб, таких, как форель, щука и санфиш.

В значительной степени ущерб, нанесенный водоемам Северного полушария, является следствием кислотного шока. Кислотный шок вызывается внезапным притоком в озера больших объемов высококислотной воды (наряду с токсичным алюминием, вымытым из почвы) во время весеннего снеготаяния или в период сильных дождей, сменивших засуху. Алюминий, вымытый из почв и донных осадков, убивает рыб, засоряя их жабры.

В Норвегии и Швеции по крайней мере 68 тыс. озер либо вовсе лишены рыб, либо утратили восстановительную способность из-за их повышенной кислотности. По данным Министерства окружающей среды Канады, примерно 14 тыс. озер практически лишены рыбы и еще 150 тыс. находятся под угрозой из-за избыточной кислотности.

В Соединенных Штатах окисленные озера сконцентрированы на Северо-Востоке и в штатах Верхнего Среднего Запада (главным образом в Миннесоте, Мичигане, Висконсине и в районе Великих озер). Вода в каждом четвертом озере в нью-йоркском горном массиве Адирондак слишком кислая, чтобы быть средой обитания для рыб. Еще 20% озер потеряли способность к нейтрализации кислот. Половина рек атлантического побережья, также находится под угрозой.

В 1988 г. исследования Фонда защиты окружающей среды показали, что избыточный приток нитратов в результате выпадения кислотных осадков является главной угрозой для многих видов растений и рыб в озерах и эстуариях, таких, как Чесапикский залив. Нитраты стимулируют рост водорослей и фитоплактона, которые делают воду мутной и лишают придонные растения солнечного света. Когда водоросли отмирают, их разложение поглощающими кислород бактериями истощает запасы растворенного в воде кислорода, вызывая гибель рыб и других аэробных организмов.

Ущерб материалам. Ежегодно ущерб, причиняемый различным материалам загрязнением воздуха, исчисляется миллионами долларов. Огромное количество сажи и пыли обусловливает необходимость дорогой чистки. Бесценные мраморные статуи, исторические здания и витражи во всем мире подвергаются пагубному воздействию загрязненного воздуха.

Без соответствующего ухода и покраски такие металлы, как железо и сталь, используемые для изготовления железнодорожных рельсов, опор мостов и эстакад, коррелируют и теряют прочность из-за загрязнения воздуха. Различные загрязнители воздуха ухудшают качество кожи, резины, бумаги, краски и тканей, таких, как хлопок, вискоза и нейлон.

ВЛИЯНИЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОЗДУХА НА СТРАТОСФЕРНЫЙ

ОЗОН, ГЛОБАЛЬНЫЙ И РЕГИОНАЛЬНЫЙ КЛИМАТ

Истощение озона в стратосфере,

В 1974 г. химики Шервуд Роланд и Марио Молина теоретически предположили, что хлорфторуглероды (ХФУ) - более известные как фреоны - понижают среднюю концентрацию озона в стратосфере. В 1930 г., когда были изобретены хлорфторуглероды, предположить об этом их свойстве никто не мог.

Устойчивые, без запаха, не воспламеняющиеся, не ядовитые, не вызывающие коррозию вещества были мечтой химиков. Скоро их стали широко использовать в качестве охладителей в кондиционерах воздуха и холодильниках, а также в аэрозольных баллончиках. ХФУ применяют для чистки электронных деталей, в качестве стерилизаторов в больницах, для изготовления пенополистирола и других пенопластов для изоляции и упаковки. После 1945 г. резко возросло использование четырех основных типов ХФУ. Широко использовались также соединения, содержащие бром, - халоны, главным образом в огнетушителях. На долю индустриальных стран приходится 84% всех производимых в мире хлорфторуглеродов, причем лидирующая роль принадлежит Соединенным Штатам, за которыми следуют Япония и западноевропейские страны.

С 1978 г. использование ХФУ в аэрозольных баллончиках запрещено в США, Канаде и в большинстве Скандинавских стран. Однако во всем мире резко возросло их использование в других целях, а в странах Западной Европы ив аэрозолях, на долю которых все еще приходится 25% глобального потребления ХФУ. Основным источником поступления ХФУ в атмосферу являются аэрозольные баллончики, выброшенные или протекающие холодильники и кондиционеры, а также сжигание пенопластов. В зависимости от типа ХФУ сохраняются в атмосфере от 22 до 111 лет.

В течение нескольких десятилетий хлорфторуглероды постепенно перемещаются в стратосферу. Там под воздействием высокоэнергетической УФ-радиации они распадаются с высвобождением атомов хлора, что ускоряет превращение озона в кислород. Со временем один-единственный атом хлора может превратить до 100 тыс. молекул О3 в молекулы О2. Атомы брома, выделяемые в стратосфере из халонов, также превращают озон в кислород. ХФУ относятся к парниковым газам и вносят свой вклад в глобальное потепление.

В 1988 г. Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА) опубликовало исследование, показавшее, что количество стратосферного озона над наиболее густонаселенными районами Северной Америки, Европы, Китая и Японии уменьшилось после 1969 г. на 3%. Над Скандинавией и Аляской среднее сокращение озона зимой составляет 6%.

В 1980-х годах ученые были потрясены, обнаружив, что ежегодно с сентября по ноябрь разрушается до 50% озона в верхней стратосфере над Антарктикой. В 1987г. эта озоновая дыра покрывала территорию, равную площади Соединенных Штатов. Исследования свидетельствуют, что ежегодное уменьшение количества озона над Южным полюсом вызвано присутствием ледяных облаков, которые активизируют разрушающие озон ХФУ. В 1989 г. присутствие хлорфторуглеродов было обнаружено и в стратосфере над Северным полюсом. Таким образом, в ближайшее время ежегодно в течение нескольких месяцев над Арктикой будет, по-видимому, наблюдаться еще одна озоновая дыра.

На озоновый слой в стратосфере могут оказать влияние сильные извержения вулканов и естественные климатические процессы, такие, как циклические изменения солнечной активности. Однако имеются убедительные и все крепнущие свидетельства того, что ХФУ, галогены и другие содержащие хлор вещества (такие, как тетрахлорид углерода и метиловый хлороформ, используемые как средства для очистки и удаления жиров) являются главной причиной истощения озонового слоя стратосферы.

Последствия истощения озона. Чем меньше будет озона в стратосфере, тем больше ультрафиолетовой радиации будет поступать на землю. Агентство охраны окружающей среды установило, что уменьшение количества стратосферного озона на 5% вызовет следующие последствия в Соединенных Штатах:

• ежегодно дополнительно будет регистрироваться 940 тыс. случаев рака кожи в базальных и сквамозных клетках, обезображивающих, но не фатальных при своевременном лечении видов рака;

• ежегодно регистрируемые случаи, как правило, смертельного меланомного рака кожи, который в настоящее время убивает 9000 американцев/ в год, возрастут на 30 тыс.;