Глобальные экологические проблемы воздуха

   В значительных концентрациях диоксид  азота имеет резкий сладковатый  запах. В отличие от сернистого ангидрида, он раздражает нижний отдел дыхательной  системы, особенно легочную ткань, ухудшая  тем самым состояние людей, страдающих астмой, хроническими бронхитами и  эмфиземой легких. Диоксид азота  повышает предрасположенность к  острым респираторным заболеваниям, например пневмонии.

   Фотохимические  окислители озон (О3), пероксоацетилнитрат (ПАН) и формальдегид являются продуктами вторичного загрязнения атмосферы в результате химических реакций под воздействием солнечной радиации. Озон образуется при расщеплении либо молекулы кислорода (О2) либо диоксида азота (NО2) с образованием атомарного кислорода (О), который затем присоединяется к другой молекуле кислорода. В этом процессе участвуют углеводороды, связывающие молекулу оксида азота с другими веществами. Таким образом, например, образуется ПАН.

   Хотя  в стратосфере озон играет важную роль как защитный экран, поглощающий  коротковолновую ультрафиолетовую радиацию (см. ниже), в тропосфере он как сильный окислитель разрушает растения, строительные материалы, резину и пластмассу. Озон имеет характерный запах, служащий признаком фотохимического смога. Вдыхание его человеком вызывает кашель, боль в груди, учащенное дыхание и раздражение глаз, носовой полости и гортани. Воздействие озона приводит также к ухудшению состояния больных хроническими астмой, бронхитами, эмфиземой легких и страдающих сердечно-сосудистыми заболеваниями.  

   ГЛОБАЛЬНЫЕ  ПРОБЛЕМЫ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОЗДУХА  

   Серьезную угрозу здоровью и процветанию человечества и других форм жизни представляют две глобальные проблемы окружающей среды, связанные с загрязнением воздуха: аномально высокие значения приходящей к земной поверхности  ультрафиолетовой радиации Солнца, обусловленные  снижением содержания озона в  стратосфере, и изменения климата (глобальное потепление), вызванные  поступлением в атмосферу большого количества т.н. парниковых газов.

   Обе проблемы тесно взаимосвязаны, так  как зависят от поступления в  атмосферу практически одних  и тех же газов антропогенного происхождения. Например, фторхлорсодержащие хладоны (хлорфторуглеводороды), способствуют разрушению озонового слоя и играют не последнюю роль в возникновении парникового эффекта.

   Истощение озонового слоя. Стратосферный озон сконцентрирован в основном на высотах от 20 до 25 км. Поглощая 99% коротковолнового излучения Солнца, опасного для всего живого, озон предохраняет от него земную поверхность и тропосферу, защищая людей от солнечных ожогов, рака кожи и глаз, катаракты и проч. Кроме того, он не позволяет большей части тропосферного кислорода превратиться в озон.

   Наряду  с процессом образования озона  в атмосфере происходит обратный процесс его распада, также протекающий  при поглощении солнечного ультрафиолетового  излучения. Находящиеся в атмосфере  оксиды водорода (НОх), метан (СН4), газообразный водород (Н2) и оксиды азота (NОх) тоже могут разрушать стратосферный озон. Если антропогенное воздействие отсутствует, между образованием и распадом молекул озона существует определенное равновесие.

   Глобальной  химической бомбой замедленного действия являются искусственные хлорфторуглеводороды, которые способствуют снижению средней концентрации озона в тропосфере. Хлорфторуглеводороды, впервые синтезированные в 1928 и известные как фреоны, или хладоны, в 1940-х годах стали чудом химии. Химически инертные, нетоксичные, без запаха, невоспламеняющиеся, не разрушающие металлы и сплавы и недорогие в производстве, они очень быстро завоевали популярность и широко использовались в качестве хладагентов. Источниками хлорфторуглеводородов в атмосфере являются аэрозольные баллончики, испорченные холодильники, а также кондиционеры. Очевидно, что молекулы фреонов слишком инертны и не распадаются в тропосфере, а медленно поднимаются вверх и спустя 10–20 лет попадают в стратосферу. Там ультрафиолетовая радиация Солнца разрушает молекулы этих веществ (т.н. процесс фотолитического разложения), в результате чего освобождается атом хлора. Он вступает в реакцию с озоном с образованием атомарного кислорода (О) и молекулы кислорода (О2). Оксид хлора (Cl2O) нестабилен, вступает в реакцию со свободным атомом кислорода, в результате которой образуется молекула кислорода и свободный атом хлора. Поэтому единственный атом хлора, однажды образовавшийся при распаде хлорфторуглеводорода, может разрушить тысячи молекул озона.

   Опасная для живой клетки коротковолновая  ультрафиолетовая радиация Солнца из-за сезонных уменьшений концентрации озона (т.н. озоновых дыр), которые наблюдались, в частности, над Антарктидой  и в меньшей степени над  другими районами, может проникать  к земной поверхности. По прогнозам, повышенные дозы ультрафиолетовой радиации приведут к увеличению числа пострадавших от солнечных ожогов, а также росту  заболеваемости раком кожи (эта тенденция  уже прослеживается в Австралии, Новой Зеландии, ЮАР, Аргентине и  Чили), катарактой глаз и т.д. См. также  ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ДЕГРАДАЦИЯ.

   В 1978 правительство США запретило  использование хлорфторуглеводородов в качестве аэрозольных распылителей. В 1987 представители правительств 36 стран провели специальную встречу в Монреале и согласовали план (Монреальский протокол) сокращения выбросов хлорфторуглеводородов в атмосферу примерно на 35% за период с 1989 по 2000. На второй встрече в Копенгагене в 1992, состоявшейся в условиях нараставшей озабоченности по поводу разрушения озонового экрана, представители ряда стран договорились, что в дальнейшем необходимо: отказаться от производства галонов (класс фторуглеводородов, содержащих атомы брома) к 1 января 1994, а хлорфторуглеводородов и гидробромфторуглеводородов (заменителей галонов) – к 1 января 1996; на период до 1996 заморозить потребление гидрохлорфторуглеводородов на уровне 1991 и полностью исключить их использование к 2030. Было также отмечено, что достигнута бльшая часть поставленных ранее целей.

   Парниковый  эффект. В 1896 шведский химик Сванте Аррениус впервые высказал предположение о нагреве атмосферы и земной поверхности в результате парникового эффекта. В атмосферу Земли солнечная энергия проникает в виде коротковолновой радиации. Некоторая ее часть отражается в космическое пространство, другая поглощается молекулами воздуха и нагревает его и примерно половина достигает земной поверхности. Поверхность Земли нагревается и излучает длинноволновую радиацию, обладающую меньшей энергией, чем коротковолновая. После этого радиация проходит через атмосферу и частично теряется в космосе, а большая ее часть поглощается атмосферой и вторично отражается к поверхности Земли.

   Этот  процесс вторичного отражения радиации возможен из-за присутствия в воздухе, хотя и в небольших концентрациях, примесей многих газов (т.н. парниковых), имеющих как естественное, так  и антропогенное происхождение. Они пропускают коротковолновую  радиацию, но поглощают или отражают длинноволновую. Количество удерживаемой тепловой энергии зависит от концентрации парниковых газов и продолжительности  их пребывания в атмосфере.

   Основные  парниковые газы – водяной пар, углекислый газ, озон, метан, оксид азота и  хлорфторуглеводороды. Несомненно, самым важным среди них является водяной пар, значителен и вклад углекислого газа. 90% углекислого газа, ежегодно поступающего в атмосферу, образуется при дыхании (окислении органических соединений клетками растений и животных). Однако это поступление компенсируется его потреблением зелеными растениями в процессе фотосинтеза..  Средняя концентрация углекислого газа в тропосфере за счет деятельности человека ежегодно возрастает примерно на 0,4 %.

   На  основании компьютерного моделирования  был сделан прогноз, согласно которому в результате роста содержания углекислого  и других парниковых газов в тропосфере неизбежно произойдет глобальное потепление. Если он оправдается и средняя температура воздуха на Земле повысится всего на несколько градусов, последствия могут быть катастрофическими: изменятся климат и погода, существенно нарушатся условия произрастания растений, в том числе сельскохозяйственных культур, участятся засухи, начнут таять ледники и ледниковые покровы, что, в свою очередь, приведет к повышению уровня Мирового океана и затоплению приморских низменностей.  

   Ученые  подсчитали, что для стабилизации климата планеты необходимо 60%-ое (относительно уровня 1990) уменьшение поступления  парниковых газов. В июне 1992 в Рио-де-Жанейро  на Конференции ООН по окружающей среде и развитию делегаты 160 стран подписали Конвенцию по изменению климата, которая поощряла дальнейшие усилия по уменьшению выбросов парниковых газов и поставила целью вплоть до 2000 стабилизировать поступление их в атмосферу на уровне 1990.  

   ЗАГРЯЗНЕНИЕ ВОЗДУХА ВНУТРИ ПОМЕЩЕНИЙ  

   Загрязнение воздуха в помещениях является основной причиной онкологических заболеваний. Главные источники этого загрязнения  – радон, продукты неполного сгорания, а также испарение химических веществ.

   Радон. Считается, что облучение радоном стоит на втором месте среди факторов, вызывающих рак легких. Главным образом это происходит в домах, которые были построены на рыхлых отложениях или коренных породах, обогащенных урансодержащими минералами. Газ радон – продукт радиоактивного распада урана – попадает в дома, просачиваясь из грунтов. Решение этой проблемы во многом зависит от типа строительных конструкций. Кроме того, улучшению экологической обстановки способствует вентиляция зданий, например вентиляционные окна фундаментов. Вентиляционные трубы, вставленные в основание фундамента, могут выводить радон непосредственно из грунта наружу, в атмосферу.

   Продукты  неполного сгорания. При неполном сгорании топлива в печах, каминах и других обогревательных устройствах, а также при курении образуются канцерогенные химические вещества, например углеводороды. В домах основное беспокойство доставляет угарный газ, так как он бесцветен и не имеет ни запаха, ни вкуса, а поэтому его очень трудно обнаружить. Несомненно, главным и очень коварным загрязнителем воздуха помещений, а следовательно, и очень опасным для здоровья людей является сигаретный дым, который бывает причиной рака легких и множества других болезней органов дыхания и сердца. Даже некурящие, находясь в одном помещении с курящими (т.н. пассивные курильщики), подвергают себя большому риску.

   Выделение химических веществ. Нафталиновые шарики, отбеливатели, краски, крем для ухода за обувью, разные чистящие средства, дезодоранты – лишь немногие из широкого спектра химикатов, воздействию которых подвергается практически ежедневно каждый человек (особенно занятые в промышленности рабочие) и которые выделяют канцерогенные вещества. Например, пластики, синтетические волокна и очистители испаряют бензол, а пенопластиковые теплоизоляторы, фанера, древесно-стружечные плиты являются источниками формальдегида. Подобные эмиссии могут вызывать головную боль, головокружение и тошноту.

   Асбест. Вдыхание асбестовых волокон вызывает прогрессирующее неизлечимое заболевание легких – асбестоз. Эта проблема особенно актуальна для владельцев домов, построенных до 1972. Факт использования асбеста в качестве огнеупорного или теплоизоляционного материала в таких зданиях не обязательно представляет риск для здоровья. Крайне важно состояние конструкций, включающих асбест.