Причины загрязнения атмосферы

Причины загрязнения атмосферы многочисленны: от вулканов и пожаров до сжигания ископаемого топлива и пыльных бурь. Согласно исследованиям, загрязнение воздуха является причиной развития многих заболеваний, миллионов смертей и бедности. Долгосрочные последствия загрязнения воздуха в мире могут привести к вымиранию большинства морских животных, затоплению берегов и разрушению устоявшихся экосистем.

Источники атмосферного загрязнения

Основными загрязнителями воздуха являются искусственные и естественные источники. К искусственным относят промышленность, сельское хозяйство, использование ископаемого топлива, выброс поллютантов и другое. К естественным относят вулканическую активность, пожары, пыльные бури.

Промышленность

К источникам загрязнения воздуха в мире можно отнести любую отрасль промышленности:

• Нефтяная промышленность;
• Сельскохозяйственные предприятия;
• Электростанции;
• Химические заводы;
• Мусоросжигающие станции
• Горная промышленность и многое другое.

Электростанции являются основным источником загрязнения ртутью, диоксидом серы, кислыми газами, мышьяком и диоксидом азота. Значительную долю выбросов парниковых газов также приходится на электростанции. К источникам загрязнения также относят заводы и фабрики, производящие промежуточные, потребительские, промышленные товары.

Сельское хозяйство включает в себя множество видов деятельности: от растениеводства и животноводства до производства продуктов питания. Сельскохозяйственная деятельность напрямую влияет на выбросы вредных веществ в результате различных процессов:

• Применения ферментации в домашнем животноводстве (выделение газообразного метана);
• Обработки навоза;
• Выращивания риса;
• Обработки сельскохозяйственных земель;
• Использования техники;
• Сжигания остатков.

Сжигание сельскохозяйственных культур – важнейшая деятельность, которая вносит вклад в низкое качество воздуха. В настоящее время широко применяется для:

• Сжигания остатков после сбора урожая;
• Борьбы с болезнями, сорняками или вредителями;
• Поддержания урожайности;
• Уборки мусора (ветки, стога сена, фруктовые деревья;
• Очистки оросительных канав и каналов от растительности.

При сжигании сельскохозяйственных отходов образуется большое количество дыма в короткие сроки. Это приводит к образованию смога и сажи, способных перемещаться на большие территории под влиянием ветра.

Вещества

Загрязняющие вещества могут быть представлены твердыми частицами (PM). Некоторые частицы, такие как пыль, грязь, сажа или дым, достаточно крупные и темные, чтобы их можно было увидеть невооруженным глазом. Другие настолько малы, что их можно обнаружить только с помощью электронного микроскопа.

Загрязнение твердыми веществами включает:

• PM10: вдыхаемые частицы с диаметром обычно 10 микрометров и меньше;
• PM2,5: мелкие вдыхаемые частицы, диаметр которых обычно составляет 2,5 микрометра и меньше.

Дополнительная информация. PM2,5 в среднем сокращает продолжительность жизни на 4 месяца. Вблизи источников загрязненности заболеваемость сердечно-сосудистыми и респираторными заболеваниями значительно выше.

Частицы бывают разных размеров и форм, и могут состоять из сотен различных химических веществ. Некоторые из них выбрасываются непосредственно из источников, таких как строительные площадки, грунтовые дороги, поля, дымовые трубы или пожары. Но большинство частиц образуется в атмосфере в результате сложных химических реакций.

Химическое загрязнение атмосферы

Хотя некоторые загрязняющие атмосферу химические вещества сами по себе могут не влиять на здоровье, опасное влияние усугубляется окислением в атмосфере, которое приводит к образованию ряда вторичных загрязнителей (например, озон). Многие из них потенциально вреднее предшественников.

Оксид азота (NO) и диоксид серы (SO2) попадают в атмосферу в результате сгорания ископаемого топлива. Вещества легко окисляются до диоксида азота (NO2) или серной кислоты (H2SO4) соответственно в результате взаимодействия с озоном (O3) и водой. Оксиды азота также могут преобразовываться в азотную кислоту, которая, как и серная, вместе с осадками формирует кислотные дожди. Высокая концентрация обычно наблюдается в условиях города из-за небольшой длительности существования.

Углеводороды и другие органические соединения выбрасываются в атмосферу из множества искусственных и естественных источников:

• Сжигание ископаемого топлива (нефтепродукты, газ);
• Горение торфа;
• Испарение растворителя;
• Результат жизнедеятельности растений и животных.

Некоторые углеводороды представляют прямую опасность для здоровья, например, бензол и 1,3-бутадиен, являющиеся канцерогенами. Безопасные углеводороды могут окисляться в атмосфере с образованием кислородсодержащих органических продуктов и угарного газа.

Угарный газ выбрасывается в атмосферу в результате горения или окисления углеводородов и других органических соединений. Самые высокие концентрации обнаруживаются вблизи источников горения. В среднем циркулирует в воздухе в течение 1 месяца.

Смог

Смог возникает в результате сжигания ископаемого топлива и взаимодействия продуктов сгорания с солнечной радиацией. Главными источниками смога выступают:

• Выхлопные газы легкового и грузового автотранспорта;
• Заводы;
• Электростанции;
• Мусоросжигательные заводы.

Присутствие мелких частиц в воздушной среде и жилье особенно опасно для людей потому, что они могут проникать в легкие и кровоток, усугубляя бронхит, заболевания сердечно-сосудистой системы и вызывать аллергические реакции. Все это приводит к увеличению смертности и сокращению жизни.

Вулканизм и лесные пожары

В результате активности вулканов в атмосферу выбрасывается большое количества пепла и газов. Вулканические газы (диоксид серы, углекислый газ, фтористый водород) представляют наибольшую опасность. В месте около извержения эти вещества способны трансформироваться в кислоты и провоцировать кислотные дожди.

Вулканический пепел может распространяться от вулкана на сотни и тысячи километров из-за ветра. Хотя пепел сам по себе нетоксичен, он может провоцировать обострение респираторных заболеваний, ухудшить состояние здоровья детей и пожилых. Во время сильного ветра, пепел способен повредить роговицу глаз.

Лесные пожары являются основным источником твердых частиц с диаметром 2,5 микрометра и меньше. Из-за изменения климата в некоторых регионах связанные с лесными пожарами причины стали основным источником загрязнения атмосферы: Сибирь в РФ, Австралия, Юго-Западные штаты США.

Дополнительная информация. Из-за изменения климата, количество и масштабы пожаров в мире растет каждый год. Согласно исследованиям, только в США объем сожженных площадей за последние 40 лет увеличился в 4 раза. В РФ исследованием данной проблемы практически не занимаются.

Загрязнение пыльными бурями

Пыльные бури возникают в результате чрезмерного нагрева поверхности почв и разницы давления воздуха. Рыхлые и легкие почвенные частицы или песок поднимает в атмосферу и переносится ветрами на огромные расстояния.

Смесь воздуха и песка составляет около 50% всех природных аэрозолей в тропосфере. Пыльная буря разогревает средние и верхние тропосферные слои. Оседая на ледниках в районе Гималаев, она является фактором их таяния.

Известно, что частые пыльные бури влияют на характер ветра, климат, гидрологическую систему и радиационное воздействие. Они изменяют соотношение концентраций некоторых парниковых и следовых газов. Во время катастрофы наблюдается увеличение содержания угарного газа и озона.

Как определяют степень загрязненности воздуха

Самым эффективным способом определения уровня загрязнения воздуха является использование спутников. Например, спутники серии GOES-R NOAA способны отслеживать загрязнение твердыми частицами в результате пожаров, песчаных и пыльных бурь, активности вулканов. JPSS также способны измерить концентрацию озона.

Последствия для человека

Низкое качество воздуха для человечества несет серьезные последствия для жизнедеятельности. Повышаются риски возникновения патологий сердца, легких, опухолевых и аллергических заболеваний.

Дополнительная информация. По оценкам Всемирной организации здравоохранения загрязнение атмосферы каждый год является причиной более 7 млн смертей. По результатам исследований от 2019 года эта цифра выросла до 9 млн.

Загрязнение воздуха также может грозить снижением продуктивности сельскохозяйственной отрасли. Так, в Индии в результате загрязнения почв сажей и приземным озоном, урожайность культур в 2011 году снизилась вдвое по сравнению с 1980 годом.

Согласно совместному исследованию Всемирного банка и Института показателей и оценки здоровья Вашингтонского университета, загрязнение воздуха обходится мировой экономике в 5 триллионов долларов в год (примерно, 3 ВВП РФ) в результате снижения качества жизни и производительности.

Разрушение озонового слоя

Озон, присутствующий в стратосфере Земли, отвечает за защиту поверхности планеты от воздействия солнечной радиации, и, в частности, от ультрафиолетового излучения. Озоновый слой постепенно истончается из-за присутствия в атмосфере большого количества хлорфторуглеродов и гидрохлорфторуглеродов.

По мере дальнейшего истончения озонового слоя, он будет пропускать все большее количество ультрафиолетового излучения на Землю. В результате негативного влияния УФ-излучения увеличится риск развития заболеваний кожи, глаз, снизится урожайность и обострится проблема голода.

Парниковый эффект

Парниковый эффект представляет собой процесс, при котором парниковые газы (метан, углекислый газ) не пропускают тепловое излучение в космос, а отражают его в сторону Земли. Это приводит к дополнительному нагреванию поверхности.

Дополнительная информация. Согласно докладу межправительственной группы экспертов по изменению климата в 2014 году концентрация углекислого газа, метана и закиси азота являются наибольшими за последние 800,000 лет.

Парниковый эффект обусловливает глобальное потепление. В результате повышается уровень моря в результате таяния ледников в Гренландии и Антарктиде, что приведет к затоплению берегов и массовой миграции населения.

Увеличение растворимого угарного газа вызывает закисление океанов и сокращение кислорода, что приводит к постепенному исчезновению устоявшихся экосистем и контаминации патогенными микроорганизмами. В купе с увеличением рисков пожаров страдают также наземные экосистемы. В результате загрязнения воздуха и воды планета будь все менее благоприятной для существующей биосферы.

Загрязнение воздуха и других сред обитания происходит медленно и не всегда отражается на жизни людей. Но в результате «незаметных» процессов, человечество столкнулось с риском затопления мегаполисов, голода и разрастающихся пожаров. Создание экологических законов и защита биосферы – важнейшая задача, которую необходимо решать здесь и сейчас.

Вопросы

Екатерина, 35 лет, Москва

Вопрос. Почему воздух загрязняется в результате пыльных бурь?

Ответ: Пылевые частицы поглощают солнечное излучение, которое влияет на образование угарного газа и плохого озона. Кроме того, частицы становятся источником тепла и повышают температур в верхних слоях тропосферы.

Владимир, 25 лет, Екатеринбург

Вопрос. Что загрязняет воздух в основном в РФ?

Ответ: Основными источниками загрязнения в РФ являются автомобили, промышленные предприятия и электростанции.

Александр, 42 года, Санкт-Петербург

Отзыв. Спасибо большое за статью! Очень подробно все расписано!

Евгения, 37 лет, Нижний Новгород

Отзыв. Спасибо большое за текст. Хотела бы изучить проблемы загрязнения в РФ, потому что у нас правда ничего толкового нет.