Антропогенное воздействие на атмосферу

Смоги. Слово смог происходит от английского smoke – дым, fog – туман. Смог - атмосферное явление накопления в воздухе нижней тропосферы первичных антропогенных загрязнителей и последующее вторичное загрязнение этих же масс воздуха продуктами реакций на основе первичных загрязнителей и солнечной радиации. Смоги, образуются в воздушном пространстве больших городов, а в связи с развитием автомобильного и авиационного транспорта, стали захватывать даже отдельные регионы.

Образуются, смоги в безветренную погоду, при наличии большого количества загрязнителей в атмосфере. Различают следующие виды смогов: влажный, ледяной, фотохимический.

Влажный смог – ядовитая смесь в атмосфере газообразных продуктов сгорания твердого и жидкого топлива (NО_х, SO₂, CO, в основном диоксида серы), частичек пыли, сажи и тумана. Наблюдается чаще в осенне-зимний период и характерен для умеренных широт с влажным морским климатом при неблагоприятных погодных условиях.

Этот смог называют лондонским т. к. в 1952 г. в Лондоне от смога с

3-го по 9-е декабря погибло  более 4 тыс. человек, до 10 тыс.  человек тяжело заболели. Влажный  смог вызывает отек слизистой,  бронхов, легких, удушье, приступы  бронхиальной астмы, хронического  бронхита, раздражение глаз и  др. Благодаря принятым мерам  по ограничению пылегазовых выбросов, загрязнение атмосферного воздуха  в Лондоне значительно снизилось.  Сильный туман, который образовался  в декабре 1972 г., на этот раз  не имел серьезных последствий  для населения. В конце 1962 г.  в Руре (ФРГ) от смога погибло  за 3 дня 156 человек.

Рассеять смог может только ветер, а улучшить ситуацию – сокращение выбросов загрязняющих веществ.

Ледяной смог – смесь газообразных загрязнителей (в основном диоксида серы), частичек пыли, сажи и мельчайших кристалликов льда. Он образуется в городах, расположенных в северных широтах, при температурах ниже – 30⁰С и наличии высокой влажности воздуха. Капельки водяного пара превращаются в мельчайшие кристаллики льда (размером 5 – 10 мкм) и впитывают загрязнители. Образуется белый густой туман, при таком тумане дышать практически невозможно. Образованию высокой влажности в атмосфере способствуют аварии на теплотрассах, незамерзающие водохранилища из-за сброса не достаточно охлажденных промышленных сточных вод, которые при такой температуре постоянно парят.

Фотохимический или лос-анжелесский смог не менее опасен, чем лондонский. Он образуется в районах с сухим и жарким климатом при интенсивном воздействии солнечной радиации.

Основными первичными загрязнителями этого смога являются оксиды азота  и углеводороды (автотранспорт, ТЭС, промышленность). При безветрии в  атмосфере происходят сложные реакции  с образованием новых загрязнителей  – фотооксидантов (органические перекиси, нитраты, тропосферный озон и др.), которые раздражают слизистые оболочки желудочно-кишечного тракта, легких, бронхов, органов зрения.

Антропогенные выбросы загрязняющих веществ в больших концентрациях  в течение длительного времени  наносят большой вред не только человеку, но и отрицательно влияют на животных, птиц, состояние растений и экосистем  в целом. В экологической литературе описаны случаи массового отравления диких животных, птиц, насекомых  при выбросах веществ большой  концентрации^..

1.3. Влияние антропогенного  загрязнения окружающей среды  на здоровье человека

Негативные факторы техносферы снижают качество среды обитания и оказывают влияние на здоровье человека. В настоящее время возникла проблема экологической патологии, как следствия физических, химических и биологических факторов, большая часть из которых антропогенного происхождения.

Последствия неблагоприятного воздействия факторов окружающей среды на организм человека могут проявляться различно. Острые интоксикации и состояния имеют  определенную клиническую симптоматику. Хронические состояния могут  возникать при воздействии малых  доз химических веществ и, как  правило, являются нетипичными, что  делает доказательство экологического фактора в возникновении этих состояний чрезвычайно трудным.

Длительное  влияние антропогенного загрязнения  может быть бессимптомным, но, тем не менее, приводит к раннему возникновению процессов старения и сокращению продолжительности жизни. Длительное бессимптомное влияние антропогенного загрязнения, в конечном счете, может закончиться выраженной клинической картиной заболевания или состояния (онкологическими заболеваниями).

Экологическую патологию определяют появление  новых необычных заболеваний, атипичность течения известных болезней, а также «омоложение» ряда заболеваний (сахарного диабета, гипертонической болезни, инфаркта миокарда и даже мозговых инсультов у детей). Примерами «новых» экологических болезней являются диоксиновый синдром (хлоракне, пигментация кожи, иммунодефицит); «странная» болезнь Минаматы (параличи, умственная отсталость вследствие поражения центральной нервной системы метилртутью, накопленной в морских продуктах питания); общая иммунная депрессия ‒ «химический СПИД», вызываемый диоксинами, тяжелыми металлами, токсичными радикалами и др.

Большое количество новых факторов в окружающей среде, не свойственных биосфере вообще, обладает опасными для генетического  аппарата свойствами. В настоящее  время по генетическим параметрам изучено  лишь менее одного процента веществ, которые имеются в биосфере, однако и этот процент составляет тысячи мутагенов, опасных для человека. Мутагены среды в виде химических соединений, ионизирующих излучений и др. проникают в клетки и поражают их генетическую программу, вызывая мутации.

Мутагенное  действие может проявляться в  увеличении частоты хромосомных  аберраций в соматических и половых  клетках, что приводит к новообразованиям, спонтанным абортам, аномалиям развития плода и бесплодию. В загрязненных районах чаще встречаются неблагоприятно протекающие беременности и роды. В тех случаях, когда поражение  затрагивает ДНК, находящуюся в  зародышевых клетках, эмбрионы гибнут или дети рождаются с наследственными  дефектами.

Загрязнением  атмосферы обусловлено до 30% общих  заболеваний населения промышленных центров⁸. Загрязненный воздух поражает, прежде всего, легкие, наиболее опасны окислы серы и мелкие частицы. Среди заболеваний органов дыхания выделяют острые (простуду, бронхит, воспаление легких) и хронические болезни (хронический бронхит, астму). Во всех промышленных странах на долю респираторных заболеваний приходится больше случаев, чем на все остальные болезни, вместе взятые.

Загрязнение окружающей среды сказывается и  на возникновении такого заболевания, как рак легких. Для жителей  крупных городов вероятность  этой болезни примерно на 20–30% выше, чем для людей, живущих в деревнях или небольших городах. Предполагается, что находящиеся в воздухе  окислы азота, соединяясь с другими  загрязнениями, образуют нитрозамины - вещества, относящиеся к наиболее активным канцерогенам. Только в Москве ежегодно выбрасывается в атмосферу около 120 тыс. т окислов азота⁹. По-видимому, в возникновении рака легких принимают участие и радиоактивные частицы, рассеянные по всему миру в связи с испытаниями ядерного оружия и деятельностью атомных электростанций¹⁰.

В последние  десятилетия проблема загрязнения  атмосферного воздуха металлами  привлекает все большее внимание медиков и экологов в связи  с тем, что эта группа веществ  достаточно токсична и повсеместно  распространена (бензпирен, свинец, ртуть, медь, алюминий, кадмий и другие тяжелые  металлы). Данные литературы свидетельствуют  о значительном влиянии токсических  и фоновых уровней свинца на организм женщин и детей, которые выражается в нарушении репродуктивной функции женщин, развитии патологического течения беременности, наступлении досрочных родов, нарушениях состояния плода и новорожденного.

По оценкам специалистов, 5–6% ВВП страны идет на компенсацию ущерба, наносимого здоровью человека плохой экологической обстановкой¹¹. Поэтому проблемы сохранения окружающей среды и здоровья населения имеют социально-экономическую значимость. Непременным условием для обеспечения безопасности жизнедеятельности является защищенность человека от негативных воздействий антропогенного и техногенного происхождения. И только при таком условии возможно обеспечение комфортных условий жизнедеятельности людей.

К числу проявлений глобального  экологического кризиса относится  тенденция изменения климата  и потепления на Земле.

Сейчас  человечество оказалось на пороге глобального потепления климата. Температура и климат, к которому многие привыкли, обеспечиваются концентрацией углекислого газа в атмосфере на уровне 0,03%. В настоящее время сжигание ископаемых видов топлива приводит к ежегодному поступлению в атмосферу около 20 млрд. т углекислого газа, который относится к парниковым газам (озон, метан и фреоны).

Накопление  парниковых газов в верхних слоях  атмосферы препятствует нормальному  процессу теплообмена между Землей и космосом, сдерживает тепло, накапливаемое  Землей в результате хозяйственной  деятельности и происходящих природных  процессов.

В США  разработаны климатические модели, которые позволяют предсказать, какие изменения произойдут на Земле, если уровень углекислого газа в  атмосфере удвоится к 2050 г. Наибольшие изменения произойдут в высоких  широтах, где повышение температуры  приведет к таянию ледников. В результате уровень воды в Мировом океане может повыситься на 4,5 и более  метров. Это приведет к многообразным  катастрофическим последствиям. Количество дождей и снегопадов возрастет на 10–15%. Дождливые регионы сместятся  в направлении полюсов. Канада и  Сибирь станут регионами с необычно высокой жарой и влажностью. Уже  сейчас лето в Сибири и на севере России стало длиннее на 18 дней. Считается, что это связано с потеплением  климата.

Катастрофические  последствия вызовут наводнения зимой, засухи и пыльные бури летом, ухудшится и здоровье населения  Земли, расширится среда обитания болезнетворных насекомых, паразитов, микробов и вирусов, которые принесут в средние широты тяжелые и даже смертельные болезни, что в сочетании со снижением  сопротивляемости из-за недоедания может  привести к крупным эпидемиям. В  настоящее время для Российской Федерации прогнозируются следующие  последствия региональных изменений  климата. Произойдет перераспределение  осадков на территории страны. Ожидается  увеличение числа и масштабов  засух, особенно в южной части  страны. На значительных территориях  начнется разрушение вечной мерзлоты, что скажется в первую очередь  на человеческих поселениях со всей инфраструктурой, транспортных магистралях, аэропортах, энергетической системе (нефте- и газопроводах, электростанциях). На основе этого прогноза можно предположить, что с изменением климатических условий на территории России следует ожидать увеличения количества техногенных аварий, катастроф и стихийных бедствий¹².

Загрязнение атмосферы может приводить к разрушению озонового слоя, который практически полностью принимает на себя, поглощает опасное для всего живого жесткое ультрафиолетовое излучение Солнца. Озоновому слою угрожают хлор и бром, образующиеся из промышленных газов, а также фреоны, называемые в науке хлорфторуглеродами и широко применяющиеся в различных отраслях промышленности и быту. Сами по себе фреоны не опасны, но как весьма стойкие и долгоживущие соединения они рано или поздно достигают стратосферы, где на высоте 20–25 км содержание озона максимально. И там фреоны распадаются под действием сильного ультрафиолета, при этом выделяется в чистом виде хлор, который усиливает процесс естественного разрушения озона. Одна молекула хлора способна разрушить до 10 тыс. молекул озона.

Мировое сообщество отреагировало на появление  столь опасного явления. Под эгидой ООН в 1986 г. многими государствами  была подписана Венская конвенция  об охране озонового слоя, а в  сентябре 1987 г. ‒ Монреальский протокол, обязывающий все государства значительно ограничить производство, продажу и употребление фреонов. А позже решили вовсе их запретить, но Россия пока фреоны производит. Некоторые предприятия выживают только за счет их производства. Идет к тому, что суда, поезда, самолеты, авторефрижераторы России и стран СНГ скоро не будут принимать за рубежом.

Обязанность мирового сообщества ‒ остановить разрушение озонового слоя. Сокращение озонового слоя только на 1% ведет к росту чисел онкологических заболеваний на 6%. В США уже сейчас ежегодно раком кожи заболевает 300 тыс. человек. Ультрафиолетовые лучи подавляют также защитную, иммунную систему, снижают сопротивляемость организма. Повышение уровня ультрафиолета будет приводить к снижению урожайности сельскохозяйственных культур и снижению продуктивности Мирового океана.

Загрязнение атмосферного воздуха диоксидами серы и азота приводит к кислотным  дождям, являющимся порождением промышленных и транспортных выбросов в атмосферу  двуокиси серы, азота и других химических веществ. Кислотные дожди идут над  всем миром. Ущерб экономике от кислотных  дождей во всех странах ЕС составляет 13 млрд. долл. в год.

Под загрязнением атмосферного воздуха подразумевают  увеличение концентраций физических, химических, биологических компонентов сверх уровня, который выводит природные системы из состояния равновесия. Наиболее высокие концентрации вредных веществ в атмосферном воздухе, которые превышают предельно допустимые концентрации в 2-5 раз и именно на этих территориях аккумулируется их основная масса на почве и поверхности водоемов.