Атмосферы загрязнение

Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) обращает внимание на шесть веществ, загрязняющих воздух: CO, свинец, двуокись азота (NO₂), взвеси (включая пыль, дымку и дымы), SO₂ и тропосферный озон (О₃). Сжигание ископаемого топлива и биомассы является наиболее значительным источником загрязнения воздуха такими веществами, как SO₂, CО, некоторые окислы азота (в частности, NO и NO₂, обозначаемые общим символом NОX), взвеси, летучие органические соединения (ЛОС) и тяжелые металлы. Эти процессы также являются важным источником образования двуокиси углерода (CO₂).

На протяжении всего исторического периода темпы роста глобального потребления энергии опережали темпы роста населения, увеличиваясь пропорционально квадрату числа жителей Земли, то есть скорость роста потребления энергии в два раза превышала скорость роста населения. За 140 лет с 1850 года по 1990 год, когда население Земли увеличилось в 4,3 раза, потребление энергии возросло в 17 раз. Предполагается, что за первые два десятилетия ХХІ века мировое потребление энергии увеличится на 59%. Половина ожидаемого к 2020 году прироста придется на развивающиеся страны – Китай, Индию, Южную Корею, Центральную и Южную Америку. При этом основным источником энергии для современной цивилизации по-прежнему остается ископаемое топливо, удовлетворяющее более 89% энергетических потребностей человечества. Необходимо учитывать, что используемые виды топлива изменяются от региона к региону. Например, природный газ доминирует в Российской Федерации, в то время как 73% энергии, потребляемой в Китае, вырабатывается из угля. В развивающихся странах важным источником энергии и основным источником загрязнения воздуха помещений является биомасса. Выбрасываемые в атмосферу вредные вещества, влияют как на здоровье населения, так и на экосистемы. Согласно имеющимся оценкам, загрязнение воздуха в помещениях и за их пределами является причиной почти 5% всех заболеваний населения мира. Загрязнение воздуха усиливает и, возможно, даже является первопричиной астмы и других аллергических респираторных заболеваний. Такие случаи неблагоприятного исхода беременности, как рождение мертвого плода или низкие весовые показатели новорожденных, также связываются с загрязнением воздуха. Подсчитано, что в сельских районах развивающихся стран около 1,9 млн. человек ежегодно умирают вследствие подверженности высоким концентрациям взвесей в воздухе помещений. При этом повышение смертности по причине высоких концентраций взвесей и SO2 в воздухе помещений оценивается примерно в 500 тыс. человек ежегодно. Кроме этого, стало очевидным, что существенное влияние на здоровье людей оказывают частицы, имеющие средний аэродинамический диаметр менее 2,5 мкм.

Несмотря на то, что под влиянием принимаемых мер заметный прогресс был достигнут в сокращении промышленных выбросов, во многих странах транспорт стал одним из важнейших источников загрязнения воздуха (особенно окислами азота и многочисленными соединениями углерода). Высокие концентрации названных веществ в воздухе городов способны, при определенных климатических условиях, вызвать фотохимический смог, который оказывает серьезное влияние на здоровье населения. Во многих городских центрах и прилегающих к ним районах одной из дополнительных проблем становятся высокие концентрации тропосферного озона. Тропосферный озон антропогенного происхождения может образовываться в ходе реакций между NОX и летучими органическими веществами в теплые солнечные дни, особенно в городах и промышленных зонах, а также в регионах, для которых характерна стагнация воздушных масс. Это явление может иметь широкое распространение, поскольку обнаружено, что молекулы О3 мигрируют на большие расстояния (до 800 км) от источника их эмиссии. Концентрации тропосферного озона на обширных пространствах Европы и в некоторых районах Северной Америки столь велики, что угрожают не только здоровью населения, но также и растительному покрову. В частности, подсчитано, что в Соединенных Штатах озон приземного слоя атмосферы ежегодно обходится государству в 500 млн. долл. вследствие снижения продуктивности сельхозугодий и лесов коммерческого значения.

Загрязнение городского воздуха является одной из наиболее важных экологических проблем. В большинстве городов Европы и Северной Америки в последние годы концентрации SO2 и взвесей существенно снизились. В то же время во многих развивающихся странах быстрая урбанизация вызвала усиление загрязнения воздуха городов. Стандарты качества воздуха ВОЗ часто не соблюдаются, и для таких крупных городов, как Пекин, Калькутта, Мехико и Рио-де-Жанейро, типичны высокие уровни содержания взвесей в воздухе. С загрязнением воздуха связана проблема «кислотных дождей». Этим термином называют все виды метеорологических осадков (дождь, снег, град, туман, дождь со снегом), рН которых меньше, чем среднее значение рН дождевой воды (5.6). Загрязняющие атмосферу двуокись серы (SO2) и окислы азота (NОХ) трансформируются в атмосфере земли в кислотообразующие частицы. Эти частицы вступают в реакцию с водой атмосферы, превращая ее в растворы кислот, которые и понижают рН дождевой воды. Выпадение кислотных осадков является одной из причин закисления почв и вод, вызывающей сокращение рыбных запасов, снижение биологического разнообразия в чувствительных к подкислению озерах, деградацию лесов и почв. Избыточное количество азота способствует эвтрофикации, особенно в прибрежных районах. Кислотные дожди наносят вред экосистемам, стимулируют сброс листвы, коррозию памятников и зданий, имеющих историческое значение, снижение урожаев сельскохозяйственных культур. Кислотные осадки за последние десятилетия вошли в число наиболее серьезных экологических проблем, особенно в Европе и Северной Америке, а в последнее время также и в Китае. Около 1980 года первоочередной экологической проблемой стал ущерб, наносимый кислотными осадками лесам Европы. При этом в период с 50-х по 80-е годы закисление тысяч озер Скандинавии привело к утрате популяций различных видов рыб. К настоящему времени в ряде районов Европы выбросы в атмосферу SO2 антропогенного происхождения, вызывающие кислотные осадки, сократились почти на 70% по сравнению с их максимальными значениями в прошлые годы. Примерно на 40% эти выбросы уменьшились в США. Это в значительной степени способствовало восстановлению природного кислотного баланса, по крайней мере, в Европе. В то же время в Азиатско-Тихоокеанском регионе растущая эмиссия SO2 в связи с ростом потребления угля и других высокосернистых видов топлива остается серьезной экологической угрозой.

Серьезные проблемы для атмосферы создают также стойкие органические загрязняющие вещества (СОЗ). Установлено, что они медленно разрушаются и способны переноситься в атмосфере на большие расстояния. Высокие концентрации некоторых СОЗ обнаружены в полярных регионах. Эти вещества могут накапливаться в жировых тканях животных, угрожая здоровью людей.