Загрязнение атмосферного воздуха: все, что вам нужно знать

Деятельность ВОЗ

Признавая серьезность и неотложность проблемы, все государства-члены ВОЗ одобрили на сессии Всемирной ассамблеи здравоохранения в 2015 г. резолюцию A68.8 «Здоровье и окружающая среда: решение проблемы воздействия загрязнения воздуха на здоровье»,
дополненную в следующем году соответствующей дорожной картой действий.

ВОЗ как координирующий орган в области международного здравоохранения оказывает поддержку странам в защите общественного здравоохранения посредством мер политики и действий, основанных на фактических данных. Учитывая значительное бремя для здоровья и
многочисленные потенциальные выгоды от соответствующих действий, ВОЗ оказывает поддержку странам, предоставляя фактические данные, наращивая институциональный потенциал и используя в защиту здоровья для мобилизации усилий различных секторов в борьбе
с загрязнением воздуха.

В целях содействия снижению уровней загрязнения воздуха и защиты населения от рисков для здоровья Отдел ВОЗ по вопросам качества воздуха и здоровья работает по трем смежным направлениям:

1. Накопление знаний, сбор фактических данных и измерение прогресса; 2. Наращивание институционального потенциала и оказание технической поддержки; 3. Лидерство и координация.

Государства-члены и субнациональные органы, как правило, несут ответственность за осуществление и мониторинг мер политики, направленных на повышение качества воздуха в интересах здоровья. Успешная реализация мер политики и надежное управление зависят
от координации действий между различными заинтересованными сторонами и секторами

Важное значение имеет сотрудничество с другими учреждениями ООН и негосударственными структурами, и оно интегрировано в работу ВОЗ по обеспечению синергизма и максимального
воздействия на местах

Полный перечень видов деятельности ВОЗ по борьбе с загрязнением атмосферного воздуха можно найти здесь (на английском языке) и здесь (на английском языке). 

Классификация химических веществ для контроля загрязнения

На сегодняшний день существует несколько миллионов химических веществ и соединений, из которых несколько десятков тысяч находят применение в деятельности человека, и соответственно, могут служить источниками загрязнения окружающей среды. Кроме того, в результате развития науки и бизнеса, постоянно появляются новые химические соединения и смеси.Многие химические вещества обладают канцерогенными и мутагенными свойствами, среди которых, по списку ЮНЕСКО, особенно опасны 200 наименований.Химические вещества в зависимости от их практического использования классифицируются на промышленные яды, используемые в производстве (органические растворители, топливо, красители; ядохимикаты, используемые в сельском хозяйстве; отравляющие вещества; бытовые химикаты, применяемые в виде пищевых добавок; средства санитарии, личной гигиены, косметики и т.д.;Опасность веществ определяется по критериям токсичности (ПДК — предельно допустимая концентрация в окружающей природной среде; ОБУВ — ориентировочный безопасный уровень воздействия для окружающей природной среды), по величине порогов вредного действия (однократного, хронического), порога запаха, а также порогов специфического действия (аллергенного, канцерогенного и др.).

Показатели токсичности определяют класс опасности вещества, при этом классификация вредных веществ по степени опасности включает четыре класса:

• 1-й — ЧО — чрезвычайно опасные вещества, для них ПДК < 0,1 мг/м3;
• 2-й — ВО — высокоопасные вещества, ПДК = 0,1 — 1,0 мг/м3;
• 3-й — УО — умеренно опасные вещества, ПДК = 1,0-10,0 мг/м3;
• 4-й — МО — малоопасные вещества, ПДК > 10 мг/м3.

Примеры химических веществ, попадающих в почву из выбросов, сбросов, отходов, по классам опасности:

• 1-й класс — мышьяк, кадмий, ртуть, селен, свинец, цинк, фтор, бензапирен
• 2-й класс — бор, кобальт, никель, молибден, медь, сурьма, хром
• 3-й класс —  барий, ванадий, вольфрам, марганец, стронций, ацетофенон

Если классифицировать загрязняющие вещества по группам, то они подразделяются на:

• металлы;
• органические загрязнители;
• оксиды серы, азота и углерода.

К факторам, определяющим тяжесть воздействия загрязняющих веществ, можно отнести:

• химическую природу, т.е. насколько они активны и вредны для определенного вида растений и животных;
• концентрацию, т.е. содержание на единицу объема воздуха, воды, почвы;
• устойчивость, т.е. продолжительность существования в воздухе, воде, почве.

Кроме того, существует классификация вредных веществ по эффекту воздействия на живой организм. При этом некоторые вещества относятся сразу к нескольким классам:

• общетоксические – вещества, вызывающие общее отравление организма, при их воздействии наблюдаются судороги, расстройства нервной системы;
• раздражающие – вещества, поражающие кожу, слизистую дыхательных путей, легких, глаз, носоглотки, длительное воздействие приводит к нарушениям дыхания, интоксикации и летальному исходу;
• сенсибилизаторы – химикаты, вызывающие аллергическую реакцию организма;
• канцерогены – одна из самых опасных групп веществ, провоцирующая возникновение онкологических заболеваний;
• мутагены – вещества, изменяющие генотип человека, уменьшающие сопротивляемость организма к заболеваниям, вызывают раннее старение, негативное влияние на здоровье потомства;
• влияющие на репродуктивное здоровье – вещества, вызывающие отклонения в развитии у потомства в нескольких поколениях.

10. Последствия загрязнения воздуха

Загрязнение воздуха в настоящее время является четвертым по величине фактором риска ранней смерти в мире. Согласно последнему отчету о состоянии глобального воздуха, в котором обобщены последние научные представления о загрязнении воздуха во всем мире, в 2019 году 4,5 миллиона смертей были связаны с воздействием загрязнения атмосферного воздуха, а еще 2,2 миллиона смертей были вызваны загрязнением воздуха внутри помещений. Несмотря на улучшения в снижении средних мировых показателей смертности от загрязнения воздуха, самые густонаселенные страны мира, Индия и Китай, продолжают нести самое тяжелое бремя болезней. Этот отчет является отрезвляющим напоминанием о том, что климатический кризис может значительно усугубить проблемы загрязнения воздуха, если мы не будем принимать меры по сокращению углеродного загрязнения».

Загрязняющие вещества

Загрязнители можно классифицировать как первичные или вторичные.

Первичные загрязняющие вещества

Загрязняющие вещества, которые выбрасываются непосредственно в атмосферу из источников или вызваны изменениями в процессах естественного выделения в биосфере, называются первичными загрязняющими веществами.

Многие из них подвергаются химическим реакциям, особенно под воздействием солнечной радиации,  с образованием новых компонентов или вторичных загрязнителей, которые часто более опасны  для окружающей среды, чем первичные загрязнители.

Кроме того, в этот список первичных загрязнителей должны быть добавлены соединения биологического происхождения, такие как пыльца, споры, бактерии и т.д.

К вторичным загрязнителям относятся кислоты, такие как серная и азотная кислоты, и сильные окислители, такие как озон (O3).

Таким образом, атмосфера является местом, где происходит сильная химическая активность, а соединения,  участвующие в реакциях, в основном находятся в следовых количествах.

В настоящее время основными первичными загрязнителями, вызывающими локальное загрязнение воздуха, являются твердые частицы, оксиды азота (NOx) и углеводороды.

Выбросы и концентрации некоторых основных загрязняющих веществ в последнее десятилетие значительно снизились. Это касается, например, диоксида серы (SO2), который образуется из серы, содержащейся в топливе (уголь, мазут и т.д.), свинца, который используется для повышения октанового числа бензина, и других тяжелых металлов, таких как ртуть и диоксины, которые в основном выделяются при сжигании отходов.

Вторичные загрязняющие вещества

Превращение первичных загрязнителей во вторичные может происходить в газовой фазе, где солнечная радиация играет очень важную роль, и в жидкой фазе в тумане и облаках.

Основным вторичным соединением в химии атмосферы является гидроксильный радикал OH, иногда называемый чистильщиком атмосферы

Только в начале 1970-х годов гидроксильные радикалы привлекли к себе большое внимание. Гидроксильные радикалы образуются в основном при фотолизе озона

Из-за высокой реакционной способности концентрация гидроксильных радикалов в атмосфере очень низкая. Он преобразует диоксид серы в серную кислоту, а также регулирует концентрацию таких соединений, как угарный газ (CO), метан (CH4) и другие углеводороды. Время пребывания загрязняющих веществ в атмосфере зависит от их концентрации, которая, в свою очередь, зависит от реакции. В присутствии углеводородов гидроксильные радикалы могут образовывать соединения, более реакционноспособные, чем они сами.

Мероприятия по профилактике загрязнений атмосферного воздуха

4 группы мероприятий:

1. федеральные и муниципальные законы и постановления;
2. технологические,
3. планировочные,
4. санитарно-технические мероприятия.

Технологические мероприятия

Основное значение имеют технологические мероприятия.

Это создание замкнутых процессов и снижение выбросов в атмосферу, внедрение в производство принципов рационального природопользования, правильная утилизация отходов.

Необходимо осуществить следующие мероприятия: замена вредных веществ в производстве безвредными; очистка сырья от вредных примесей; замена сухих способов переработки пылящих материалов мокрыми; замена пламенного нагрева электрическим; герметизация процессов; замена прерывистых процессов непрерывными для избежания залповых выбросов загрязнений.

Планировочные мероприятия

учет «розы ветров», зонирование территорий города, организация санитарно-защитных зон, озеленение населенных пунктов, планировка жилых районов.

При зонировании города большое внимание уделяется «розе ветров» и рельефу местности. Промышленные районы размещают на хорошо проветриваемых территориях подветренно по отношению к жилым районам

Промышленные районы размещают на хорошо проветриваемых территориях подветренно по отношению к жилым районам.

Учитывают также сезонные скорости ветров. Кроме того, важную роль в очищении городского воздуха от пыли играют зеленые растения.

Наличие зеленых зон позволяет в три раза снизить концентрации вредных веществ. Для озеленения санитарно-защитных и внутриквартальных зон используют газоустойчивые древесно-кустарниковые породы.

Необходима правильная планировка застройки кварталов. Ближнюю к магистрали зону застраивают коммунально-бытовыми зданиями, далее – малоэтажные постройки, здания высокой этажности, затем – детские сады, лечебные учреждения (застройки более требовательные к качеству воздуха).

Замкнутые застройки применяют только в городах, где ветры больших скоростей, что способствует очищению воздуха.

Санитарно-технические мероприятия

Санитарно-технические мероприятия – создание очистных сооружений для улавливания пыли (механические пылеуловители, аппараты фильтрации, электростатические фильтры, аппараты мокрой очистки, пылеосадочные камеры).

Сюда же можно отнести дымососы – золоуловители, в которых происходит осаждение пыли при прохождении газа через пористые перегородки.

Электрофильтры – наиболее совершенные аппараты для очистки газов, они применяются для улавливания твердых и жидких аэрозолей.

По характеру газов они могут быть сухие и мокрые, по направлению хода газов – горизонтальные и вертикальные.

6. Воздействие на окружающую среду

Подобно людям, животным и растениям, целые экосистемы могут пострадать от загрязнения воздуха. Дымка, как и смог, – это видимый тип загрязнения воздуха, который затемняет формы и цвета. Загрязнение воздуха из-за тумана может заглушать даже звуки.

Частицы загрязнения воздуха в конечном итоге падают обратно на Землю. Загрязнение воздуха может привести к прямому загрязнению поверхности водоемов и почвы. Это может убить посевы или снизить их урожай. Он может убить молодые деревья и другие растения.

Частицы диоксида серы и оксида азота в воздухе могут создавать кислотные дожди, когда они смешиваются с водой и кислородом в атмосфере. Эти загрязнители воздуха поступают в основном от угольных электростанций и автомобилей. Когда на Землю выпадает кислотный дождь, он повреждает растения, изменяя состав почвы; ухудшает качество воды в реках, озерах и ручьях; повреждает посевы; и может привести к разрушению зданий и памятников.

Как и люди, животные могут пострадать от воздействия загрязнения воздуха. Врожденные дефекты, болезни и снижение репродуктивной способности – все это связано с загрязнением воздуха.

Последствия загрязнения

Атмосфера Земли чутко реагирует на хозяйственную и производственную деятельность человечества.

Последствия загрязнения воздуха следующие:

• Парниковый эффект. В воздух попадает большое количество газов. Они имеют свойство сохранять тепло. Солнечные лучи прогревают землю, она отражает тепловую энергию. При парниковом эффекте процесс замедляется, тепло остается на поверхности земли.
• Разрушение озонового слоя. Он защищает живое на земле от радиоактивного излучения солнца. Химические соединения (азот, хлор, бром) ослабляют озоновый слой. Космические ракеты и самолеты создают в нем дыры, которые остаются надолго.
• Ухудшение состояния здоровья людей. Жители городов ежедневно вдыхают огромное количество вредных примесей. Среди них: сероводород, оксид цинка, альдегиды, хлорид свинца, диоксид азота, радиоактивные газы, силикаты. Дети восприимчивы к заболеваниям с рождения. Все чаще люди страдают бронхиальной астмой, аллергическими реакциями.
• Кислотные дожди. Скопление вредных примесей поднимается и формируется в тучах. Затем они возвращаются на землю вместе с дождем.

Чтобы нивелировать последствия действий антропогенных и естественных факторов, разрабатываются способы защиты атмосферы от загрязнений.

Отслеживаемые (контролируемые) показатели загрязнения атмосферного воздуха

В атмосфере находится слишком много загрязняющих веществ и все они не поддаются мониторингу. Среди них, некоторые загрязнители контролируются потому, что они характерны для конкретного загрязнения (выбросы промышленными предприятиями или автотранспортом) и потому что известно или предполагается, что они вызывают пагубное воздействие на окружающую среду и/или здоровье. Эти загрязнители называются индикаторами.

Основные показатели, отслеживаемые в Европе, включают:

• диоксид серы (SO2)
• оксиды азота (NOx)
• твердые частицы (PM10, PM2.5)
• озон (O3)
• монооксид углерода (CO)
• летучие органические соединения (ЛОС)
• некоторые токсичные металлы, такие как свинец, мышьяк, кадмий, никель или ртуть.

Профилактика и современные методы очистки воздуха

Выбросы, которые поступают в атмосферу, пагубно влияют на человека и климатическую ситуацию. Для защиты окружающей среды от воздействия вредоносных отходов проводят мероприятия по профилактике загрязнения атмосферного воздуха.

Мероприятия по профилактике

Различают два типа источников загрязнения воздушной среды. Они делятся на природные (извержения вулканов, лесные пожары и пыльные бури) и связанные с деятельностью человека. К последним относятся транспорт, сельское хозяйство и промышленность. Мероприятия по профилактике загрязнений второго типа подразделяются на следующие виды:

• Технологические.
• Законодательные и планировочные.
• Санитарно-технические.

При проведении первых из них совершенствуются технологии изготовления и способы хранения топлива с одновременным повышением качества очистка сырья от примесей. В качестве предупредительных мер осваиваются современные методы утилизации отходов, включая создание замкнутых производственных цепочек.

Законодательные меры профилактики основываются на принятии федеральных законов, ограничивающих права автомобилистов в местах отдыха, например, или предписывающих строительство заводов за пределами города. Планировочные мероприятия сводятся к следующим действиям:

• Создание особых защитных зон.
• Озеленение выделенных территорий.
• Планировка жилых массивов.
• Прокладка автомобильных трасс в обход больших поселений.
• Грамотный подбор зон для источников выбросов с учетом «розы ветров».

Санитарно-технические профилактические меры предполагают использование газоулавливающих приборов, электрофильтров, а также надежную герметизацию загрязняющего атмосферу оборудования. Технологические способы и средства профилактики считаются наиболее эффективными методами защиты воздуха от вредных элементов.

Современные методы очистки воздуха

Конкретные способы очистки воздуха выбираются в зависимости от физико-химических свойств самих загрязнителей. Самыми известными методами считаются:

• Фотокаталитический.
• Механический.
• Электрический.
• Адсорбционный.
• Озонный.
• Термокаталитический и термический.

При использовании фотокаталитического метода содержащиеся в воздухе вредные компоненты разлагаются на углекислый газ, воду и кислород. Этот способ считается наиболее эффективным, экономичным и простым в реализации. В случае применения механического метода воздух пропускается через особые фильтрующие элементы, задерживающие загрязнитель.

Суть третьего варианта очистки состоит в следующем. Проходя через электрическое поле загрязняющие частицы заряжаются и оседают на особом электроде. При реализации этого метода нет необходимости в замене рабочих элементов, благодаря чему он считается самым экономичным. Адсорбционная очистка с использованием активированного угля применяется при необходимости удаления из воздуха неприятного запаха и микроскопических механических частиц.

Озонный способ позволяет обеззараживать воздух за счет окисления содержащихся в нем примесей. Он широко используется в быту и на предприятиях по выработке жиросодержащей продукции (на мясокомбинатах, например). Термокаталитический вариант очистки состоит в использовании катализатора в качестве окислителя, позволяющего очищать воздух от токсинов (от оксидов азота, в частности).

Термический или «сжигающий» метод обычно применяется при больших объемах выбросов и повышенной концентрации загрязняющих веществ. Он достаточно эффективен при борьбе с сажей, древесной пылью и микроскопическими углеродистыми загрязнениями. Все перечисленные способы очистки окружающего воздуха и принимаемые меры профилактики помогут сохранить здоровье людей и снизить риски последствий от загрязнения атмосферы.

Рассеивание и трансформация загрязняющих веществ

Загрязнение воздуха определяется не только типом и интенсивностью выбросов. Метеорология и климат, а также топография местности, все они оказывают большое влияние на рассеивание и преобразование загрязняющих веществ. Концентрация загрязняющих веществ в нижних слоях атмосферы зависит от атмосферного давления, ветра и температуры. Атмосферное низкое атмосферное давление связано с сильной турбулентностью воздуха и, таким образом, с хорошими условиями для рассеивания, в то время как антициклоны приводят к стабильности воздуха и, таким образом, порождают его загрязнение. Рассеивание загрязняющих веществ увеличивается с ростом скорости и турбулентности ветра. Вертикальный градиент температуры способствует восходящему движению загрязнителей воздуха. Однако в случае температурной инверсии, загрязняющие вещества блокируются в низких слоях атмосферы, что также создает загрязнение атмосферы.

Загрязнение атмосферы влияет на всю планету двумя основными способами.

1. Разрушение озонового слоя стратосферы (O3)  увеличивает риск для человека и биосферы от ультрафиолетового излучения, достигающего поверхности.
2. Накопление в тропосфере некоторых газов, что приводит к увеличению их концентрации. Солнечное излучение может проникать через эти газы, и поглощаться поверхностью. Часть поглощенной энергии высвобождается в виде инфракрасного излучения, которое частично поглощается этими газами,. Далее энергия улавливается атмосферой, что приводит к потеплению нижних слоев атмосферы – явление, известное как парниковый эффект

Атмосфера действует так же, как стеклянные или пластиковые стены теплицы. Наличие в атмосфере поглощающих тепло газов, таких как водяной пар и углекислый газ, позволяет парниковому эффекту возникать в атмосфере естественным образом. Именно благодаря парниковому эффекту Земля имеет умеренную температуру. Без парникового эффекта средняя температура поверхности Земли была бы примерно на 35 градусов Цельсия ниже нашей нынешней температуры. Начиная с индустриальной эпохи, загрязнение окружающей среды значительно увеличило интенсивность парникового эффекта, достаточно, чтобы вызвать изменения в климате Земли.

В целом, существует три различных масштаба загрязнения атмосферы.

На местном уровне оно в основном, влияет на здоровье человека; на региональном уровне – на подкисление поверхностных вод и резкое сокращение лесов; на глобальном уровне, с разрушением озонового слоя стратосферы и усилением парникового эффекта, атмосферное загрязнение рискует вызвать изменение климата с последствиями для биосферы, морей и океанов.

Методы борьбы с проблемой

Экологи и правительства прорабатывают меры, как бороться с загрязнением воздуха. Некоторые идеи уже реализуются на практике, однако комплексных преобразований нет.

1. Снижение промышленных выбросов. Предполагается установка продвинутых фильтров на трубы предприятий, чтобы избежать попадания в атмосферу наиболее вредных веществ.

2.Современные методы утилизации и переработки отходов. Вместо сжигания или захоронения отходов предполагается использование грануляторов, дробилок, сушилок и т.д. Большим шагом к решению проблемы станет массовая переработка вторсырья.

3.Использование альтернативных источников энергии. Солнечные, волновые и ветровые электростанции пока не могут удовлетворить потребность человечества в электричестве, однако их количество постепенно увеличивается.

4.Посадка зелёных насаждений. Растения выделяют кислород и впитывают вредные вещества из атмосферы. Посадка деревьев и кустов позволяет противодействовать влиянию выбросов.

5.Организация эко ферм. Основанные на экологически чистом труде фермерские хозяйства, не применяющие пестициды, снижают наносимый планете вред.

6.Прочие варианты решения проблемы. Ученые разрабатывают инновационные способы очистки среды:

• извержения вулканов;
• ветер;
• испарение солей из Мирового океана;
• вызванные молниями пожары.

Борьба с загрязнением атмосферы на законодательном уровне

В мире вводятся ограничения на выброс вредных веществ в атмосферу. Законом регулируется соответствие ДВС экологическим стандартам. В Российской Федерации рассматривается законопроект по введению нового экологического налога.

Вариант 2

Наличие атмосферы — основное условие существования человечества. Без воздуха человек может прожить не более пяти минут, поэтому чистота воздуха имеет огромное значение для жизни и здоровья населения.

Существует два вида загрязнения: естественное загрязнение атмосферы и искусственное.

К естественным относятся процессы, происходящие в природе: извержение вулканической лавы, пожары в лесах и на торфяниках, пылевые бури.

Извержения вулканов — это грозное природное явление, в результате которого в атмосферу попадает большое количество твердых частиц, пепла, ядовитых газов, и других, опасных для жизни компонентов. В результате этих процессов значительно повышается загрязнение атмосферы.

Пожары в лесах и на торфяниках вызывают загрязнение воздуха токсичными газами.

Пыльные бури, под действием сильного ветра, поднимают огромное количество частиц почвы, что приводит к загрязнению воздушной среды.

К искусственным загрязнениям относятся загрязнения, вызванные жизнедеятельностью человека.

Максимальное количество загрязняющих веществ выделяют в атмосферу предприятия металлургической и энергетической промышленности, химическое и строительное производства, машиностроение. В городах, из-за высокой концентрации промышленных предприятий, качество атмосферного воздуха резко снижается.

Одним из наиболее опасных загрязнителей воздуха в городах, в настоящее время, признан автомобильный транспорт. Ежегодно автотранспортом сжигаются миллионы тонн нефтепродуктов. Более 200 вредных компонентов содержится в выхлопных газах автомобилей.

При работе тепловых и атомных электростанций и котельных установок, в атмосферу попадает огромное количество загрязнителей. В выбросах этих предприятий содержатся окислы серы и углерода, оксиды азота и другие химические вещества.

Бытовые и промышленные отходы, вывозятся на свалки, не подвергаясь утилизации. В результате взаимодействия с окружающей средой выделяют вредные пары, оказывающие неблагоприятное воздействие на атмосферу.

Мероприятия по защите атмосферы

• установки очистки выбросов;
• регулирование выбросов от автотранспорта;
• замена горючего топлива на экологически чистое: солнечное, ветреное;
• утилизация отходов;
• озеленение.

Комплекс этих мероприятий поможет улучшить состояние воздушной среды и сохранить экологию.

Загрязнение воздуха — глобальная проблема человечества

Дисбаланс, вызванный увеличением или уменьшением процентного содержания этих газов, может быть вредным для выживания.

Основные глобальные проблемы, с которыми уже столкнулось человечество, повысив уровень загрязнения воздуха:

1. , который обеспечивает существование экосистем на планете;
2. Глобальное потепление – прямой результат возросшего дисбаланса газов в атмосфере и самая большая угроза и проблема, которую современный мир должен преодолеть, стремясь к выживанию.

Все эти деструктивные процессы в атмосфере вызваны как первичными, так и вторичными загрязнителями воздуха. К первым относятся – загрязняющие вещества, которые являются прямым результатом процесса. Например, двуокись серы, выбрасываемая с заводов.

Вторичные загрязнители вызваны смешиванием и реакциями первичных загрязнителей. Например, смог создается в результате взаимодействия нескольких первичных загрязнителей. Он относится ко вторичным загрязнителям.