Как происходит загрязнение атмосферы. Отчего загрязняется воздух. Как решить проблему и сохранить экологию

По данным Всемирной организации здравоохранения, около двух миллионов человек умирают от воздействия загрязненного воздуха каждый год. Загрязнение воздуха является огромной проблемой не только для людей, живущих в смоге переполненных городов: посредством таких факторов, как глобальное потепление и разрушение озонового слоя, она имеет потенциал, чтобы влиять на нас всех.

Воздух позволяет нашей живой планете дышать. Воздух - это смесь газов, которая заполняет атмосферу, давая жизнь растениям и животным. Воздух почти полностью состоит из двух газов (78 % азота и 21 % кислорода), с некоторыми другими газами (например, углекислый газ и аргон), присутствующих в совершенно ничтожных количествах. Мы можем дышать обычным воздухом в течение всего дня без каких-либо негативных последствий, поэтому можно использовать данный факт для определения загрязнения воздуха.

Загрязнением воздуха является газ (или жидкость или твердое вещество, рассеяное по обычному воздуху) поступивший в достаточно большом количестве, который может нанести вред здоровью людей, животных, растений или убить их, остановить в росте, вызвать повреждения или нарушения других аспектов окружающей среды (например, разрушение зданий), или вызвать какие-то другие неблагоприятные явления (ограниченная видимость, неприятный запах).

Как и загрязнение воды и почвы, это количество (или концентрации) химических веществ в воздухе, обуславливает разницу между "безобидным воздухом" и "загрязненным". Углекислый газ (CO2), например, присутствует в воздухе вокруг вас в типичном концентрации менее 0,05 %, а вдыхание его обычно не причиняет вреда (вы вдыхаете его в течение всего дня), но воздух с чрезвычайно высокой концентрацией двуокиси углерода (например, 5-10 %) является токсичным и может убить вас в считанные минуты.

Поскольку земная атмосфера очень турбулентная, многие из нас живут в ветреных странах, где загрязнение воздуха рассеивается довольно быстро. В менее просвещенные времена появилось мнение о том, что если они построить высокие дымовые трубы, ветер развеет их дым, и загрязнение воздуха не будет проблемой. Однако проблема заключается в том, что на Земле намного меньше места, чем мы думаем и загрязнения окружающей среды не всегда исчезают.

Природные загрязнения воздуха

Когда мы думаем о загрязнении воздуха, мы склонны думать, что это проблема, которую люди вызывают по незнанию или глупости. Это, безусловно так, однако лишь время от времени. Тем не менее, важно помнить, что некоторые виды загрязнения воздуха осуществляется естественным путем. Лесные пожары, извержения вулканов, и газы, выделяющиеся в результате радиоактивного распада горных пород внутри Земли - это лишь три примера природного загрязнения воздуха, которые имеют чрезвычайно разрушительные последствия для людей и планеты.

Лесные пожары (которые часто начинаются естественно) могут произвести огромные участки дыма, которые распространяются на многие километры над соседними городами, странами и континентами. Гигантские вулканические извержения могут выбрасывать столько пыли в атмосферу, что они блокируют значительное количество солнечного света и обуславливают охлаждение планеты в течение года или больше. Радиоактивные породы при их распаде могут быть источником газа радона, который может накапливаться в подвалах зданий и оказывать серьезные негативные последствиями для здоровья людей.

Все эти примеры серьезного загрязнения воздуха, которые происходят без участия людей, хотя мы можем адаптироваться к природным загрязнением воздуха, и попытаться уменьшить либо остановить его мы не можем. Для остальной части этой статьи мы будем рассматривать только "неестественным" виды загрязнений: проблемы, с которыми люди вызывают и те, которые мы можем решить.

Топ-десять газов в загрязнении воздуха

Любой газ может квалифицироваться как загрязнитель окружающей среды, если его концентрация достигла больших значений вред. Теоретически это означает, что существуют десятки различных газов – загрязнителей. На практике около десятка разных веществ вызывают наибольшее беспокойство:

Каковы причины загрязнения воздуха?

Все процессы, которые включают в себя сжигание вещей, использование бытовых и промышленных химических веществ (вещества, которые вызывают химические реакции и могут выделять токсичные газы в процессе), либо производят большое количество пыли, имеют потенциал для формирования загрязнения воздуха. Несколько веков назад причину большинства загрязнение воздуха было легко определить: это были грязные заводы, а также промышленная революция. На сегодняшний день, когда приняты более жесткие законы, касающиеся загрязнения воздуха и повышается экологическая осведомленность населения, сделать это гораздо сложнее, хотя и не невозможно.

Где же берутся тогда современные загрязнения воздуха? До сих пор крупнейшим виновником является транспорт, хотя мощности заводов и фабрик продолжают вносить существенный вклад. Теперь давайте посмотрим поближе на три основных источника загрязнения воздуха.

Автотранспорт

На сегодняшний день существует около полумиллиарда автомобилей на дорогах, в среднем по одному на каждые два человека. Практически все они работают на бензиновых и дизельных двигателях, которые сжигают нефть, чтобы освободить энергию. Нефть состоит из углеводородов (большие молекулы построены из водорода и углерода), и теоретически, сжигая их при достаточном количестве кислорода, должны образовываться такие безвредные вещества, как углекислый газ и вода. Но на практике топливо не являются чистыми углеводородами. В результате выбросы из двигателей содержат большое количество загрязнителей, в частности, твердые частицы (сажа разных размеров), монооксид углерода (CO, ядовитый газ), оксиды азота (NO x), летучие органические соединения (ЛОС), а также свинец и косвенно производят озон. Смешайте эту вредную смесь и активизируйте её солнечным светом, и вы получите иногда коричневатый, иногда голубоватый туман (смога), который может существовать над городами в течение нескольких дней подряд.

Смог

Смог (комбинация слов дым и туман) образуется, когда солнечный свет действует на смесь загрязняющих газов, таких как оксиды серы и азота, несгоревших углеводородов и оксида углерода, поэтому его иногда называют фотохимический смог (поскольку химические реакции вызываются энергией света). Одним из самых вредных компонентов смога является озон, который может вызвать серьезные затруднения дыхания и даже смерть. Когда смог богат озоном, она, как правило, голубоватого цвета. В противном случае он будет коричневого цвета.

Хотя смог может образоваться в любом город, эта проблема особо актуальна в таких местах, как Лос-Анджелес, где местный климат (под влиянием океана и соседних гор) регулярно вызывает температурные инверсии. Как правило, воздух становится холоднее, чем выше он поднимается, а при инверсии температуры происходит обратное: слой теплого воздуха находится вверху, а холодного – ближе к земле. Во многом из-за большого количества транспорта, от смога страдают многие из самых оживленных городов мира, включая Афины, Пекин, Мехико, Милан и Токио.

Электростанции

Возобновляемые источники энергии, такие как солнечные батареи и ветряные турбины помогают нам получить часть энергии каждый год, но подавляющее большинство электроэнергии (около 70 процентов в Соединенных Штатах, например) по-прежнему производится за счет сжигания ископаемых видов топлива, таких как уголь, газ, и нефть, в основном на обычных электростанциях. Так же, как и автомобильные двигатели, энергетические установки теоретически должны производить углекислый газ и воду, но на практике, электростанции производят целый ряд загрязняющих веществ, в частности, диоксид серы, оксиды азота, твердые частицы. Они также выпускают огромное количество углекислого газа, который является основной причиной глобального потепления и изменения климата, когда он поднимается и накапливается в атмосфере.

Промышленные заводы и фабрики

Промышленные предприятия, которые производят такие металлы, как алюминий и сталь, перерабатывают нефть, производят цемент, синтезируют пластик, или выпускают другие химические вещества, относятся к числу тех, которые являются источниками загрязнения воздуха. Большинство заводов загрязняют атмосферный воздух небольшими количествами вредных веществ постоянно в течение длительного периода времени, и последствия загрязнения носят кумулятивный характер. Иногда промышленные предприятия выбрасывают огромные количества загрязняющих веществ в очень короткий промежуток времени.

Другие причины загрязнения воздуха

Несмотря на выбросы транспорта, электростанции, промышленные и химические заводы производят большинство искусственных загрязнений воздуха. Также на эту проблему влияют и многие другие факторы. В некоторых частях мира люди по-прежнему полагаются на сжигание древесного топлива для приготовления пищи и отопления, что вызывает загрязнение воздуха внутри помещений, которое может серьезно навредить здоровью его жителей (солнечные печи являются одним из путей решения этой проблемы). В некоторых районах мусор сжигается, а не перерабатывается или подлежит захоронению, что также может производить значительное загрязнение воздуха.

Какие последствия имеет загрязнение воздуха?

Загрязнение воздуха может нанести вред здоровью людей и животных, повреждению сельскохозяйственных культур или остановить их в росте, и сделать наш мир неприятным и непривлекательным множеством других способов.

Здоровье человека

Иногда связь между загрязнением воздуха и здоровьем человека очевидна, как например, в Лондоне в 1952 году, когда в результате смога, вызванного сжиганием угля в домашних печах и угольных электростанциях, погибло около 4000 человек. В других случаях, эту связь определить гораздо сложнее сделать. По некоторым оценкам, 10-20 % раковых заболеваний вызвано загрязнением воздуха, но развитие рака может занять много времени, и доказать прямую связь с определенного вида загрязнения воздуха и данным заболеванием очень сложно.

По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), загрязнение атмосферного воздуха является одной из основных причин смерти в мире: по этой причине около двух миллионов человек преждевременно умирают каждый год. Многие из этих смертей происходят в развивающихся странах (более полумиллиона только в Индии), но богатые промышленно развитые страны также страдают: в Соединенных Штатах, например, около 41 000 человек в год, умирают рано из-за загрязнения воздуха.

Сельскохозяйственные эффекты

20-й век охарактеризовался огромным ростом промышленного сельского хозяйства, использованием удобрений, пестицидов и т.д., которые использовались для того, чтобы увеличить урожай и накормить постоянно растущее население мира. Известно, что загрязнение воздуха (совместно с загрязнением воды) может серьезно повлиять на рост растений. В растениях, которые растут рядом с шоссе, можно легко найти остатки химических веществ (все от токсичных тяжелых металлов, таких как свинец, и других химических веществ). В то же время, огромное увеличение выбросов углекислого газа в атмосфере в настоящее время, глобальное потепление и изменение климата, как ожидается, окажет решающее влияние на сельское хозяйство в мире (снижение урожайности в некоторых местах, но потенциально повышение урожайности в другом месте).

Продолжается уже не первое тысячелетие, однако никогда раньше он не был столь интенсивным, как в последние десятки лет. Единственное влияние, которое когда-то оказывал человек на атмосферу, вызывая загрязнение воздуха , это использование огня. Из-за этого страдали стены жилиша и становилось трудно дышать в помещении, однако то тепло, что давало людям пламя, было значительно важнее. Даже когда древние люди сосредотачивались достаточно большими группами, это не представляло угрозы для атмосферы. Так было вплоть до девятнадцатого века. А в последнюю сотню лет получили распространение такие технологические процессы, которых когда-то человек даже не мог себе представить. А чего стоит неконтролируемый рост городов-миллионеров, который уже не представляется возможным остановить. Загрязнение атмосферного воздуха - это, безусловно, результат деятельности людей.

Можно выделить три категории источников загрязнения атмосферы: промышленные, бытовые, транспортные. В разных уголках земли доля каждого вида сильно отличается. В целом наибольший вред приносит промышленность.

Теплоэлектростанции вместе с дымом выбрасывают в атмосферу углекислый и сернистый газ, предприятия, перерабатывающие черные и особенно цветные металлы выбрасывают хлор, аммиак, фтор, сероводород, фосфор, частицы ртути. Цементные и химические заводы также являются источником загрязнения. Вредные газы, образующиеся в результате сжигания различного топлива для нужд промышленности, отопления жилья, функционирования транспорта, переработки отходов - это тоже причины загрязнения воздуха .

Сами по себе загрязнения бывают первичными и вторичными. Первые сразу попадают в атмосферу, а вторые образуются в результате превращения и расщепления первичных загрязнителей. Например, переходит в серный ангидрид, взаимодействующий с парами воды и образующий капли Если серный ангидрид вступает в химическую реакцию с аммиаком, выделяется в виде кристаллов.

Опасность для атмосферы представляют пирогенные источники, вызывающие загрязнение воздуха - предприятия химической и металлургической промышленности, теплоэлектростанции, котельные установки. В результате их деятельности выделяются следующие :

Оксид углерода. Он образуется, когда его соединения сгорают не полностью. В воздух он уходит после сгорания твердых отходов, с выхлопами и выбросами предприятий. Оксид углерода активно вступает в реакцию со многими элементами атмосферы и постепенно способствует росту температуры на всей планете.

Сернистый ангидрид. Это вещество является результатом горения топлива, в состав которого входит сера, а также переработки ее в виде руды.

Серный ангидрид - результат окисления вышеуказанного вещества. Он с дождевой водой впитывается в почву, подкисляя ее.

Загрязнение воздуха вызывает космическая пыль, которая выделяется после сгорания метеоритов, проходящих в атмосфере. Каждый год на земле оседает огромное количество «мусора» из космоса - до пяти миллионов тонн. Пыль с Земли - это часть атмосферы, ее основными источниками являются степи и пустыни, вулканы, продукты гниения и разложения растений и животных.

Воздух над поверхностью океанов содержит мелкие частицы солей натрия, магния, кальция, калия, которые появляются после высыхания брызг воды.

Следует отметить, что естественное загрязнение воздуха не грозит отрицательными последствиями для любого биоценоза и живых организмов, однако кратковременное негативное влияние не исключается.

Пыль в атмосфере провоцирует скорейшее скопление конденсата и, как следствие, быстрее формируются осадки. Также она значительно ослабляет проникновение солнечного излучения, защищая живые организмы.

АНТРОПОГЕННЫЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА АТМОСФЕРУ

Вопрос о воздействии человека на атмосферу находится в центре внимания специалистов и экологов всего мира. И это не случайно, так как крупнейшие глобальные экологические про­блемы современности - «парниковый эффект», нарушение озо­нового слоя, выпадение кислотных дождей, связаны именно с антропогенным загрязнением атмосферы.

Охрана атмосферного воздуха - ключевая проблема оздо­ровления окружающей природной среды. Атмосферный воз­дух занимает особое положение среди других компонентов био­сферы. Значение его для всего живого на Земле невозможно переоценить. Человек может находиться без пищи пять недель, без воды - пять дней, а без воздуха всего лишь пять минут. При этом воздух должен иметь определенную чистоту и любое отклонение от нормы опасно для здоровья.

Атмосферный воздух выполняет и сложнейшую защитную экологическую функцию, предохраняя Землю от абсолютно хо­лодного Космоса и потока солнечных излучений. В атмосфере идут глобальные метеорологические процессы, формируются климат и погода, задерживается масса метеоритов.

Атмосфера обладает способностью к самоочищению. Оно происходит при вымывании аэрозолей из атмосферы осадка­ми, турбулентном перемешивании приземного слоя воздуха, отложении загрязненных веществ на поверхности земли и т. д. Однако в современных условиях возможности природных сис­тем самоочищения атмосферы серьезно подорваны. Под мас­сированным натиском антропогенных загрязнений в атмосфере стали проявляться весьма нежелательные экологические по­следствия, в том числе и глобального характера. По этой причине атмосферный воздух уже не в полной мере выполняет свои защитные, терморегулирующие и жизнеобеспечивающие экологические функции.

§ 1. Загрязнение атмосферного воздуха

Под загрязнением атмосферного воздуха следует по­нимать любое изменение его состава и свойств, которое оказы­вает негативное воздействие на здоровье человека и животных, состояние растений и экосистем.

Загрязнение атмосферы может быть естественным (природ­ным) и антропогенным (техногенным).

Естественное загрязнение воздуха вызвано природными процессами. К ним относятся вулканическая деятельность, вы­ветривание горных цород, ветровая эрозия, массовое цветение растений, дым от лесных и степных пожаров и др. Антропо­генное загрязнение связано с выбросом различных загрязняю­щих веществ в процессе деятельности человека. По своим мас­штабам оно значительно превосходит природное загрязнение атмосферного воздуха.

В зависимости от масштабов распространения выделяют различные типы загрязнения атмосферы: местное, региональ­ное и глобальное. Местное загрязнение характеризуется повы­шенным содержанием загрязняющих веществ на небольших территориях (город, промышленный район, сельскохозяйствен­ная зона и др.) (рис. 13.1). При региональном загрязнении в сферу негативного воздействия вовлекаются значительные про­странства, но не вся планета. Глобальное загрязнение связано с изменением состояния атмосферы в целом.

По -агрегатному состоянию выбросы вредных веществ в атмосферу классифицируются на: 1) газообразные (диоксид серы, оксиды азота, оксид углерода, углеводороды и др.); 2) жидкие (кислоты, щелочи, растворы солей и др.); 3) твер­дые (канцерогенные вещества, свинец и его соединения, ор­ганическая и неорганическая пыль, сажа, смолистые вещест­ва и прочие).

Главные загрязнители (поллютанты) атмосферного воздуха, образующиеся в процессе производственной и иной дея­тельности человека - диоксид серы (SO 2), оксид углерода (СО) и твердые частицы. На их долю приходится около 98% в об­щем объеме выбросов вредных веществ. Помимо главных за­грязнителей, в атмосфере городов и поселков наблюдается еще более 70 наименований вредных веществ, среди которых - формальдегид, фтористый водород, соединения свинца, ам­миак, фенол, бензол, сероуглерод и др. Однако именно кон­центрации главных загрязнителей (диоксид серы и др.) наи­более часто превышают допустимые уровни во многих горо­дах России.

Суммарный мировой выброс в атмосферу четырех главных загрязнителей (иоллютантов) атмосферы составил в 1990 г. - 401 млн т, а в России в 1991 г. - 26,2 млн т (табл. 13.1; The worM..., Национальный..., 1992). Кроме указанных главных загрязнителей в атмосферу попадает много других очень опас­ных токсичных веществ: свинец, ртуть, кадмий и другие тяже­лые металлы (источники выброса: автомобили, плавильные за­воды и др.); углеводороды (С^^, среди них наиболее опасен бенз(а)пирен. обладающий канцерогенным действием (выхлоп­ные газы, топка коглов и др.), альдегиды и в первую очередь формальдегид, сероводород, токсичные летучие растворители (бензины, спирты, эфиры) и др.

Выброс в атмосферу главных загрязнителей (поллютантов) в мире и в России

Наиболее опасное загрязнение атмосферы - радиоактив­ное. В настоящее время оно обусловлено в основном глобально распределенными долгоживущими радиоактивными изотопа­ми - продуктами испытания ядерного оружия, проводивших­ся в атмосфере и под землей. Приземный слой атмосферы за­грязняют также выбросы в атмосферу радиоактивных веществ с действующих АЭС в процессе их нормальной эксплуатации и другие источники.

Особое место занимают выбросы радиоактивных веществ из четвертого блока Чернобыльской АЭС в апреле - мае-1986 г. Если при взрыве атомной бомбы над Хиросимой (Япония) в атмосферу было выброшено 740 г радионуклидов, то в резуль­тате аварии на Чернобыльской АЭС в 1986 г. суммарный вы­брос радиоактивных веществ в атмосферу составил 77 кг.

Еще одной формой загрязнения атмосферы является ло­кальное избыточное поступление тепла от антропогенных ис­точников. Признаком теплового (термического) загрязнения ат­мосферы служат так называемые термические юны, например, «остров тепла» в городах-, потепление водоемов и т п

В целом, если судить по официальным данным на 1997- 1999 гг., уровень загрязнения атмосферного возуха в нашей стране, особенно в городах России, остается высоким, несмот­ря на значительный спад производства, что связывают прежде всего с увеличением количества автомобилей, в том числе - неисправных.

Проблема загрязнения атмосферы - одна из актуальных и трудноразрешимых проблем современности. Человечество пытается найти выход - изобретаются экологически чистые виды топлива, разрабатываются новые способы утилизации отходов, создаются безвредные материалы для производства и строительства.

Основные источники, вызывающие загрязнение атмосферы, это - антропогенный и естественный. Естественный источник - то, что происходит в природе с большей или меньшей регулярностью. От этого никуда не деться - мы вряд ли когда-нибудь сможем предотвратить извержение вулкана, гарантировать защиту от лесных пожаров или Процесс разложения животных или растений также вносит свой вклад в постепенное загрязнение атмосферы.

Антропогенное воздействие на атмосферу исходит от человека. Здесь можно выделить быстро развивающиеся и распространяющиеся промышленные предприятия, топливно-энергетический комплекс, предприятия машиностроения и, конечно, транспорт.

Очень много в атмосферу поступает газообразных веществ, которые вредят ей, но не стоит забывать и о твёрдых частицах - пыли, саже, копоти. В районах, где сконцентрированы промышленные предприятия, постоянными компонентами воздуха уже стали такие опасные тяжёлые металлы, как никель, медь, кадмий, ртуть, свинец, ванадий и хром. Проблема попадания в воздух большого количества свинца становится особенно угрожающей.

Вообще, в 20 веке значительно изменилось содержание в воздухе озона и углекислого газа. Ежедневное сжигание ископаемого топлива повышает концентрацию углекислого газа в воздухе. Это усугубляется сужением площади тропических лесов, которые преобразуют газовый состав атмосферы.

Последствия загрязнения атмосферы носят многосторонний характер. Грязный воздух пагубно сказывается на качестве природных экосистем. Насколько загрязнена атмосфера в том или ином регионе можно судить по состоянию зелёного покрова планеты - лесов.

Биоценозы лесов страдают от воздействия кислотных дождей. Такие дожди вызываются и диоксидами серы. Учёные установили, что хвойные породы деревьев в большей степени подвержены негативному влиянию кислотных дождей, нежели широколиственные. Стоит ли говорить, что больше всего страдают насаждения в крупных промышленных центрах.

Не менее важна и проблема истощения и истончения озонового слоя, образования озоновых дыр. Это вызвано избыточным использованием фреонов в быту и производстве.

Кроме фреонов загрязнение атмосферы вызывают и такие газы, которые никогда ранее в её составе не присутствовали. Да, объёмы этих газов несравнимо меньше количества углекислого газа в атмосфере, но всё же они могут быть значительно опаснее.

В 20 веке загрязнение атмосферы происходит и посредством радиоактивных элементов. Источник такого загрязнения - это пробные взрывы при испытании нового вида оружия - водородных или Кроме того, производство ядерного оружия, и ядерные реакторы. Даже незначительные повреждения и аварии на атомных реакторах приводят к загрязнению воздуха, а такая глобальная катастрофа, как авария в Чернобыле, резко и значительно ухудшила состояние атмосферы.

Естественные процессы, происходящие в биосфере, подвергаются негативному воздействию последствий всё больше. К счастью, на данном этапе биосфера ещё сохраняет способность к саморегуляции, она пока может нейтрализовать или хотя бы свести к минимуму наносимый человечеством вред. Однако существует предел, за которым - невозможность биосферы сохранять необходимое равновесие. Когда это происходит, случаются экологические катастрофы, с которыми люди уже столкнулись в некоторых регионах мира.

Атмосфера, как экологический компонент, — это слой воздуха в подпочве и над её поверхностью, в пределах которого наблюдается взаимное влияние всех экологических компонентов (включая сам воздух). Поэтому загрязнение воздуха отражается на изменении состава и свойств компонентов природы и здоровье человека.

Загрязнители поступают в атмосферу от естественных и антропогенных источников.

К числу веществ, выделяемых естественными источниками, относятся: пыль растительного, вулканического и космического происхождения; пыль, возникающая при эрозии почвы; частицы морской соли; туман; продукты сгорания при лесных и степных пожарах; газы вулканического происхождения; различные продукты растительного, животного и микробиологического происхождения и др. Эти загрязнения создают естественный фон.

По мере роста промышленного производства антропогенное загрязнение атмосферы Земли увеличивается.

В настоящее время в промышленно развитых странах ежегодно в атмосферу выбрасываются свыше 2,25 кг/чел, различных загрязнителей, в том числе — 1,5 кг/чел, газообразных и 0,75 кг/чел, твердых веществ.

Особо опасны выбросы электростанций, потребляющих уголь, — они составляют 133 млн кг в год оксидов серы, 21 млн кг оксидов азота, 5 млн кг твердых частиц, которые и являются, в основном, причиной кислотных дождей..

Распределение доли вредных выбросов между отраслями промышленности в отдельных странах различно (табл. 2.1.).

Особенно высок уровень загрязнения воздуха в городах, например, в 1996 году от стационарных источников в атмосферу г. Москвы поступили 171,1 тыс. т вредных веществ, а в Московской области — 204,4 тыс. т.

Динамика изменения выбросов загрязняющих веществ в атмосферу г. Москвы представлена на рис. 2.1.

Четка видна тенденция к увеличению общего количества веществ-загрязнителей. Основным источником загрязнения воздуха (рис. 2.2.) стал автомобильный транспорт — на его долю приходятся до 83% выбросов вредных веществ в загрязненный воздух города. Особую опасность автомобильные выхлопы представляют для памятников архитектуры, расположенных вдоль крупных магистралей.

Сравнение концентраций некоторых газообразных загрязнителей для сельской местности и городов России, представленное в табл. 2.2, показывает, что в городах возникла критическая ситуация по этому показателю качества воздуха.

Приведенные цифры говорят о том, что экосистемы крупного города уже не могут выполнять функцию его обеспечения чистым воздухом.

Случаи превышения максимальных концентраций до 10 ПДК зарегистрированы в 70 городах России.

Прогрессирует загрязнение атмосферы и насыщение биосферы тяжелыми металлами. Подсчитано, что за всю историю человеческого общества выплавлены около 20 млрд т железа. Количество железа в составе сооружений, машин, оборудования и т.д. сейчас исчисляется, приблизительно, в 6 млрд т. Следовательно, примерно 14 млрд т рассеяны в окружающей среде за счет коррозии и др. процессов. Другие металлы рассеиваются еще значительнее. Например, рассеивание ртути и свинца составляет 80—90% от их годового производства. При сжигании угля в окружающую среду вместе с золой и отходящими газами выбрасываются некоторых важные в хозяйственном аспекте элементы. Например, поступает больше, чем добывается из недр: магния — в 1,5 раза, молибдена — в 3 раза, мышьяка — в 7, урана, титана — в 10, алюминия, йода, кобальта — в 15, ртути — в 50, лития, ванадия, стронция, бериллия, циркония — в сотни раз, галлия, германия — в тысячи раз, натрия — в десятки тысяч раз.

Особую опасность в городах стали представлять «вторичные» загрязнители. Для атмосферной фотохимии характерно образование нежелательных соединений, служащих основой фотохимического смога. Основные продукты этих фотохимических реакций — альдегиды, кетоны, ароматические углеводороды, угарный газ — СО, кислотные оксиды СО 2 , SO 2 , NO 2 , органические нитраты и оксиданты — озон, диоксид азота, соединения типа пероксиацетилнитратов и др. Известно, что пероксиацетилнитрат (ПАН) сильно раздражает слизистую оболочку глаз, отрицательно действует на ассимиляционный аппарат растений. Облучение олефинов и ароматических соединений приводит к образованию значительного количества аэрозолей. Перечисленные кислотные оксиды окисляются и, реагируя с водой, образуют кислоты. Реально ощутимой проблема кислотных дождей стала не только в промышленных городах, но и повсеместно на урбанизированных территориях городов.

Ежегодно с осадками выпадают миллионы тонн кислот и других загрязнителей, что опасно в плане глобального изменения химии природной среды. Выбросы диоксида серы (SO 2) с отходящими газами промышленности наносят также большой экономический ущерб, так как теряется такое ценное вещество как сера. Мировые разведанные запасы этого сырья близки к истощению. В то же время количество техногенной серы, поступающей в атмосферу, в 2000 году составило, по различным данным, от 275 до 400 млн т.