Экологические аспекты загрязнения воздуха

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.

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 б льшая 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 б льшая 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.  
 
 
 

Список  литературы

Даценко И.И. Воздушная среда и здоровье. Львов, 1981

Будыко М.И., Голицын Г.С., Израэль Ю.А. Глобальные климатические катастрофы. М., 1986

Пинигин М.А. Охрана атмосферного воздуха. М., 1989

Безуглая Э.Ю. Чем дышит промышленный город. Л., 1991

Александров Э.Л., Израэль Ю.А., Кароль И.Л., Хргиан Л.Х. Озонный щит Земли и его изменения. СПб, 1992

Климат, погода, экология Москвы. СПб, 1995