СМОГ- это смесь оксида азота и летучих органических соединений, загрязняющих воздух, которым мы дышим. А в сочетании с солнечным светом, эта смесь участвует в формировании озонового слоя. Как писалось ранее, озон может быть, как полезным, так и вредным. В зависимости от высоты, на которой он образуется.
Как СМОГ получил свое название?
Термин «СМОГ» впервые появился в Лондоне в начале 1900 г., использовался для описания комбинации из дыма и тумана, что часто застилал город. Согласно нескольким источником, данный термин ввел в обращение доктор Генри Антуан де Вукс в своей статье «Туман и дым», которую он представил на заседании посвященному общественному здравоохранению в июле 1905 года.
То, что описывал доктор, это была смесь дыма и диоксида серы, появляющегося в результате сжигания большого количества угля, используемого для обогрева домов.
В наше время, СМОГ- это комбинация из оксида азота и других загрязнителей.
Что является причиной СМОГа?
Источников для формирования СМОГа большое количество. К ним относятся, выхлопные газы автомобилей, отработанные газы электростанций и заводов, бытовые товары (лак для волос, краска, химические растворители). В больших городах главной причиной СМОГа, являются выхлопные газы автомобилей.
Усугубить СМОГ могут и погодные условия, такие как высокие температуры воздуха и безветрие. В солнечные дни СМОГ становится гуще, опускается ниже к земле и может держаться несколько дней. Поэтому в летние дни, люди стараются покинуть большие города. Бывают, случаи, когда СМОГ появляется далеко от очага загрязнения, все дело в том, что ветер может переносить загрязненный воздух на большие расстояния.
Где чаще встречается СМОГ?
СМОГ существует во всех крупных городах мира, от Мехико до Пекина. В США смог встречается на большей части Калифорнии, от Сан-Франциско до Сан-Диего, в Вашингтоне, штате Колумбия на юге штата Мэн. В России- на территории городов Москва, Екатеринбург и Норильск.
Каковы последствия СМОГа?
СМОГ состоит из большого количества загрязнителей, вредных для здоровья человека. Он опасен для животных и растений. У людей СМОГ может вызвать (или усугубить) астму, хронические бронхиты, эмфизему легких, а также раздражение глаз и снижение иммунитета.
СМОГ может нанести материальный вред, если по его причине погибнут посевы культурных растений.
Кто подвергается большему риску?
Каждый, кто предпочитает занятие спортом на улице, подвергается риску, особенно в больших городах. Занимаясь спортом, человек дышит чаще и глубже, что позволяет загрязненному воздуху попасть глубоко в легкие;
Дети, играющие на улице. Особенно это опасно в летние каникулы, когда СМОГ очень густой. У ребенка могут появиться респираторные заболевания;
Люди с заболеваниями дыхательных путей. Загрязненный воздух осложняет имеющиеся болезни;
Чувствительные к озону и загрязнениям люди;
Пожилые люди с ослабленной иммунной системой.
Как распознать СМОГ?
Вообще-то смог является видимой формой загрязнения, и если в вашем городе появится СМОГ, вы его увидите. Выглядит он как плотная дымка. Его легко обнаружить, если в солнечный день посмотреть в сторону горизонта.
Кроме того, большинство городов измеряют концентрацию загрязняющих веществ в воздухе, и предоставляют публичные отчеты.
Качество воздуха измеряется с помощью общенациональной системы мониторинга, с использованием показателя ИКВ, который варьируется от 0 до 500 единиц. Чем выше показатель ИКВ, тем хуже обстановка в данном месте.
Ученые обнаружили неожиданную функцию жировой ткани, окружающей кровеносные сосуды 21.02.2020 Жировые депо можно обнаружить в самых разных «уголках» нашего тела, в том числе в непосредственной близости к кровеносным сосудам. Ранее было показано, что периваскулярная жировая ткань (ПЖТ) секретирует вещества, которые способствуют расслаблению артерий Исследование, проведенное сотрудниками Мичиганского университета, добавило новых подробностей об участии ПЖТ в регуляции сокращения кровеносных сосудов. Ученые изучали препараты колец грудной аорты, изолированных из организмов крыс. Эксперименты показали, что в случае, когда была оставлена периваскулярная жировая ткань, сосуд лучше расслаблялся, чем когда эта ткань была удалена. Умение…
Подавить боль и негативные эмоции поможет их осознанное принятие 20.02.2020 Ранее было показано, что люди, владеющие техникой осознанной медитации, лучше справляются с психическими нарушениями (стрессом, депрессий, тревогой) и болью. А сейчас выяснилось, что этой технике даже не надо долго учиться: достаточно 20 минутной подготовки! Как правило, овладение техникой осознанной медитации для борьбы со стрессом и болезненными ощущениями (Mindfulness-Based Pain Management) достигается путем ежедневных получасовых тренировок в течении нескольких недель. Однако, как выяснили ученые из Йельского университета, первый эффект может проявиться даже после однократного сеанса. Они провели эксперимент, в ходе которого…
Выявлены 22 области генома, определяющие риск развития плоскоклеточной карциномы 19.02.2020 Этот тип рака кожи является вторым по распространенности. Основным фактором риска до настоящего времени считалось длительное пребывание на солнце в течение жизни. Но, благодаря новому исследованию, удалось выяснить, что существует генетический аспект плоскоклеточной карциномы Ученые-онкологи из Университета Индианы провели подробный генетический анализ около 20 тысяч случаев плоскоклеточного рака кожи. В результате этого были выявлены 22 локуса генома, связанных с повышенным риском данного заболевания. 14 из них уже были ранее описаны в научной литературе. Результаты нынешнего исследования подтвердили тот факт, что…
Чем можно заменить коврик для йоги? Главная Журнал Йога 3.7к 0 Андрей Фетисов 19 февраля 2020 Все больше людей сегодня отдают предпочтение занятиям йогой. Ведь благодаря им возможно лучше узнать себя и свои возможности, прийти к полной гармонии физического и духовного начал. Однако не все могут себе позволить занятия в клубах и приобретение всех необходимых приспособлений. Предлагаем рассмотреть, чем можно заменить коврик для йоги. Возможные варианты Коврик для занятий йогой является главным атрибутом тренировки. Очень важно обратить внимание на то, насколько прочно он сцепляется с поверхностью пола. Обычное тканевое покрытие,…
В Антарктиде от ледника Пайн-Айленд откололся огромный айсберг. По подсчетам ученых, его размер достигал порядка 300 квадратных километров, что соответствует площади Владивостока. После отделения айсберг сразу же рассыпался на множество фрагментов поменьше. В результате глобального потепления щит из ледников, опоясывающий Южный полюс, с каждым годом тает все быстрее. Пайн-Айленд и ледник Туэйтса ежедневно теряют массу льда. Согласно неумолимой статистике, потери составляют 10 метров в день. А за год Пайн-Айленд лишается по 60 млрд. тонн льда. Как сообщает Всемирная метеорологическая организация (ВМО), на прошлой неделе исследовательская база, расположенная в Антарктиде, зафиксировала…
Как быстро научиться садиться на шпагат? Главная Журнал Йога 2.9к 0 Ксения Соболева 24 декабря 2019 Чтобы как можно дольше оставаться бодрым, здоровым и подвижным, надо постоянно держать мышцы и сухожилия в тонусе. Отличным способом их поддержки будет растяжка. Помимо поддержания физической формы и увеличения выносливости стретчинг помогает вырабатывать силу воли и упорство. Как быстро научиться садиться на шпагат? Это не так сложно, как кажется изначально, правда, процесс подготовки занимает 1-6 месяцев. Читайте наши советы начинающим. Как происходит растягивание? Если вы думаете, что для вас сесть на шпагат невозможно, потому…
Каждую субботу у жителей города Мурманска есть возможность сдать накопленный за неделю пластик на хранение и переработку. Этот волонтерский проект осуществляется Центром экологических инициатив «Чистая Арктика» при поддержке и Регионального оператора по обращению с твердыми коммунальными отходами в Мурманской области с декабря прошлого года. «Когда мы только начинали, то за три часа, в течении которых проходит акция, мы встречали пару-тройку человек с пакетами с пластиковыми отходами, – рассказала «Беллоне» директор АНО «Чистая Арктика» Екатерина Макарова. – Сейчас же каждую неделю к нам приходит несколько десятков человек, иногда приходят семьями вместе с…
Коронавирус, поразивший тысячи людей, стремительно распространяется по миру и становится серьезной проверкой не только для системы здравоохранения, но и для энергетического сектора: из-за эпидемии технический комитет ОПЕК на внеплановом заседании рекомендовал странам – производителям нефти сократить добычу углеводородов. Фактор геополитики «Коронавирус более опасен для экономики Германии, чем для ее жителей, – пишет Deutsche Welle. – Немецкие компании останавливают производство в Китае, из-за эпидемии бизнес начинает нести потери». Из-за коронавируса было созвано внеочередное заседание Организации стран – экспортеров нефти (ОПЕК+), которое изначально планировалось провести в начале марта в преддверии встречи министров…
Исследователи из Университета Центральной Флориды пытаются сократить разрыв между человеческим и машинным разумом. В исследовании, опубликованном в журнале Science Advances, исследовательская группа UCF показала, что, объединяя два многообещающих наноматериала в новую надстройку, они могут создать наноразмерное устройство, которое имитирует нейронные пути клеток мозга, используемые для человеческого зрения. «Это первый шаг к разработке нейроморфных компьютеров – процессоров, которые могут одновременно обрабатывать и запоминать информацию», – сказал Джаян Томас, доцент в Технологическом центре нанотехнологий UCF и на кафедре материаловедения и инженерии. «Это поможет сократить время и энергию, необходимые для обработки. В будущем…
Фото: iStock Ставропольского охотника привлекли к административной ответственности за фотографию, на которой к капоту его автомобиля привязана подстреленная лисица. Как сообщили корреспонденту "РГ" в пресс-службе ГУ МВД России по краю, мужчина возвращался с охоты и с лисой на машине проехал всю дорогу до дома, выставив "трофей" на всеобщее обозрение. "В отношении гражданина составлены административные протоколы по части 1 статьи 20.1 КоАП РФ "Мелкое хулиганство" и части 2 статьи 12.2 "Управление транспортным средством с нарушением правил установки на нем государственных регистрационных знаков". Кроме того, минприроды региона оштрафовало его за нарушение правил…
Фото: iStock Исследователи из Института палеобиологии Польской академии наук описали ранее неизвестный науке вид гигантских доисторических черепах, которые обитали на нашей планете 215 миллионов лет назад и заметно отличались от их современных потомков. Об открытии рассказывает Science in Poland. Окаменелые существа, обитавшие в ранний период существования динозавров, были обнаружены в современной польской провинции Силезия в 2012 году. Тогда ученые заявили, что найдено большое количество останков. Более того, обнаруженные черепахи оказались одними из древнейших в мире. Потребовались годы, чтобы изучить их, идентифицировать и описать. Оказалось, что "польские" черепахи 215 миллионов лет…
Использование агрессивных чистящих средств в доме может способствовать развитию астмы и одышки у ребенка 18.02.2020 Младенцы представляют собой наиболее уязвимую группу в отношении воздействия бытовой химии, так как они обычно проводят 80-90% времени в помещении и регулярно контактируют с обрабатываемыми поверхностями Ученые из университета Саймона Фрейзера изучили данные, полученные в процессе опроса родителей более 2 тысяч младенцев (от 0 до 4 месяцев жизни), об использовании чистящих средств для уборки дома. В целом, чаще всего использовались средства для мытья посуды/посудомоечной машины, стеклоочистители и хозяйственное мыло. Впоследствии подучетные малыши были обследованы в…
Плохое качество сна у женщин повышает риск сердечно-сосудистых заболеваний 17.02.2020 Женщины особенно подвержены нарушениям сна на протяжении всей жизни: в молодости – из-за обязанностей по уходу за детьми, а в менопаузу – из-за гормональных изменений. Проблемы со сном могут сказаться на здоровье Ученые из Колумбийского университета в Ирвингском медицинском центре предположили, что женщины, которые плохо спят, склонны переедать или употреблять жирную, богатую углеводами пищу. Свою догадку исследователи проверили на этнически разнообразной группе из 495 женщин в возрасте от 20 до 76 лет. При анализе данных испытуемых рассматривалось качество сна, время,…
Время от времени многие населенные пункты в разных точках планеты окутывает смог. Что это такое и чем опасно это явление, такое загрязнение воздуха для человека?
Откуда берется смог?
Если город окутал смог, вред может причинен огромному количеству живых существ. Но прежде чем говорить о том, в чем он заключается, стоит сказать пару слов о природе этого явления.
Плотная удушающая завеса образуется, когда загрязнение воздуха сочетается со значительным задымлением и отсутствием ветра. «Участие» в процессе загрязнения атмосферы принимает сжигание древесины и угля в домашних печах, энергетика, основанная на сжигании каменного и бурого угля, а также крупные выбросы автомобильных выхлопных газов.
Опасен ли смог? Как утверждает Всемирная организация здравоохранения, загрязнение воздуха является причиной до 30% случаев появления опухолей, в то время как генетическая предрасположенность обусловливает их развитие в 15% случаев. По данным Health and Environmental Alliance, ежегодно 3500 преждевременных смертей, 1000 новых эпизодов госпитализации, 1600 случаев хронического бронхита – это не что иное, как эффект влияния загрязнения воздуха на наш организм.
По мнению зарубежных специалистов, смог оказывает такое влияние на человека, что является одной из самых опасных угроз для нашего здоровья. Организм сталкивается с очень серьезными последствиями, связанными с его возникновением. Однако при этом важно подчеркнуть, что смог вредит здоровью неодинаково для всех людей. Степень ущерба, причиненного самочувствию дымовой завесой смога с его вредными веществами, зависит от его концентрации и времени воздействия, иммунитета конкретного человека, имеющихся у него заболеваний и возраста.
Опасный смог: вред для здоровья человека
Опухоли
Один из самых опасных эффектов влияния смога на человека, на его здоровье – это провоцирование онкозаболеваний. Вдыхаемые частицы пыли и газы попадают в различные внутренние органы, разрушая изнутри наш организм. Попавшие внутрь канцерогены способствует развитию рака легких, почек, мочевого пузыря, полости рта, придаточных пазух, глотки и гортани.
Еще несколько лет назад самая большая заболеваемость злокачественными опухолями наблюдалась в основном среди людей среднего и старшего возраста. Сегодня из-за изменений в окружающей среде ситуация претерпевает изменения. В настоящее время жертвами злокачественных новообразований все чаще становятся молодые люди, которым не свойственно рискованное (с точки зрения здоровья) поведение, такое как курение, злоупотребление алкоголем. Более того – среди жертв рака также встречаются физически активные люди, соблюдающие здоровую диету.
Заболевания сердечно-сосудистой системы
Загрязненный воздух, смог вредит также тем, что оказывает существенное негативное влияние на развитие артериальной гипертензии, нарушений ритма сердца, ишемической болезни сердца. Он способствует усугублению сердечной недостаточности, коронарных болей, нарушений сердечного ритма.
Наиболее уязвимыми к неблагоприятному воздействию пыли, содержащейся в воздухе, являются:
- люди, уже страдающие стенокардией и другими заболеваниями ССС;
- полные люди;
- пожилые (переступившие возрастной порог в 65 лет);
- к группе риска относятся также пациенты с хроническими заболеваниями дыхательных путей;
- больные диабетом;
- курильщики.
Заболевания дыхательной системы
Смог среди прочих вредных веществ содержит, помимо прочего, диоксид серы, который попадает во время дыхания на слизистую оболочку носа и в верхние дыхательные пути. Определенное его количество достигает и нижнего их участка, а затем проникает в нашу кровь. При этом не нужно большой концентрации вредных соединений в воздухе, чтобы длительное его вдыхание ослабило защитные функции дыхательных путей, облегчая тем самым проникновение в организм бактерий и вирусов.
Смог вредит и тем, что способствует развитию воспаления слизистой оболочки бронхиального дерева, а также ухудшает газообмен в легких.
Повышенный риск аллергии — это тоже эффект от действия вредной пыли и газов.
Влияние на нервную систему
Недомогания и неполадки со стороны нервной системы в некоторых случаях тоже являются следствием загрязнения воздуха, вреда смога. Текущее качество воздуха способствует проблемам с концентрацией внимания, памятью, более быстрым старением нервной системы, а также увеличению риска заболевания Альцгеймера.
Смог: опасное влияние на здоровье детей
Смог отрицательно влияет не только на дыхательную и сердечно-сосудистую систему взрослых. Он оказывает очень вредное воздействие на не рожденных детей, пока находящихся в организме матери. У мам, постоянно или часто находящихся в среде с загрязненным воздухом, появляются на свет дети с более низким весом при рождении, меньшим ростом и окружностью головки.
У таких детей хуже развиты легкие. Кроме того, они чаще по сравнению с потомством женщин, не «общавшихся» со смогом, рождаются до положенного срока, недоношенными.
Кратковременное воздействие тоже негативно
Смог оказывает влияние на здоровье человека не только при условии постоянного контакта с его вредными веществами. Что будет после не столь длительного вдыхания загрязненного воздуха? Даже короткое пребывания в такой атмосфере, мягко говоря, не прибавляет здоровья.
Вдыхание смога может вызвать:
- раздражение конъюнктивы глаз, гортани и трахеи;
- зуд в носу носа, насморк;
- кашель (дневной и ночной);
- астматическая одышка, свистящий выдох.
Смог может также привести к:
- транзиторным воспалительным заболеваниям легких;
- патологической усталости;
- снижению толерантности к физической нагрузке.
Когда появляется смог, нужно помнить о потенциальном вреде и сделать все возможное, чтобы оказаться подальше или минимизировать его влияние на здоровье. Оно может оказаться слишком негативным и серьезным, чтобы его проигнорировать, особенно если идет речь о людях с хроническими болезнями, пожилых и детках.
СМОГ – аэрозоль, состоящий из дыма, тумана и пыли. Английское слово «smog» – производное от «smoke» – дым и «fog» – туман. Именно жители английской столицы первыми столкнулись с проблемами, связанными с загрязнением городского воздуха.
В Лондоне уголь жгли с 13 в. Горожане испытывали беспокойство из-за ощутимого запаха – считали, что он может вызывать различные заболевания.
При полном сгорании ископаемого топлива (угля или углеводородов) образуются достаточно безобидные продукты – диоксид углерода и вода, однако в условиях недостатка кислорода образуется ядовитый монооксид углерода. Если кислорода еще меньше, среди продуктов сгорания появляется углерод (в виде сажи). При низких температурах и малом количестве кислорода разрушение углеводородов может сопровождаться их изомеризацией и поликонденсацией, приводящими к образованию полициклических ароматических углеводородов, в том числе бензопирена, обладающего канцерогенными свойствами.
Загрязнение воздуха могут вызывать и входящие в состав топлива примеси, в первую очередь, соединения серы. Ее содержание в некоторых углях может достигать 6%. При сжигании такого топлива образуется диоксид серы. Растворяясь в капельках воды, которые конденсируются вокруг частиц дыма, диоксид серы существенно снижает ее рН. «Кислотный туман» опасен для здоровья; он оказывает вредное воздействие на растения и животных, вызывает разрушение металлов и строительных материалов.
Сажа и диоксид серы, образующиеся непосредственно при сжигании топлива, являются первичными загрязнителями воздуха. В условиях сырости и тумана, характерных для зимнего Лондона, они стали причинами длительных смогов, приводящих к росту легочных заболеваний. Со временем смог стал обычным явлением и в других крупных городах и промышленных центрах.
Распределение загрязнений в воздухе в большой степени зависит от погодных и климатических явлений. Ветры увеличивают скорость рассеяния и перемешивания, а воздушные потоки, направленные от земли, выносят загрязнения в верхние слои атмосферы. Однако могут возникнуть условия, при которых атмосферные слои становятся очень стабильными. Тогда загрязнения, вместо того чтобы перемещаться в верхние слои атмосферы, остаются вблизи поверхности земли. Необычное состояние атмосферы, при котором температура воздуха в тропосфере не убывает с высотой, называют инверсией. Это приводит к тому, что более холодный воздух располагается ниже более теплого, и не может подняться вверх и рассеяться в атмосфере. Под «крышей» из теплого воздуха загрязнения накапливаются в таких больших количествах, что становятся опасными для здоровья.
Самым первым из официально зарегистрированных случаев загрязнения атмосферы, имевшим серьезные последствия, стал смог в г. Донора (США) в 1948. В течение 36 часов было зарегистрировано два десятка смертей, сотни жителей чувствовали себя очень плохо. Спустя четыре года в декабре 1952 еще более трагический случай произошел в Лондоне. Из-за загрязнений, скопившихся в воздухе, за пять дней погибли более 4000 человек. Хотя в последующие годы сильный смог в Лондоне и других городах наблюдался неоднократно, таких катастрофических последствий, к счастью, больше не было.
Переход от угля к углеводородным топливам уменьшил опасность загрязнения воздуха частицами сажи. Однако появились новые виды загрязнения, как первичного, так и вторичного, возникающего в результате реакций первичных загрязнителей с несгоревшим топливом и кислородом воздуха. Химические реакции, приводящие к образованию вторичных загрязнителей, наиболее эффективно протекают при солнечном свете, поэтому возникающее загрязнение воздуха получило название фотохимического смога. Он был впервые отмечен в Лос-Анджелесе (США) в годы Второй мировой войны. Появление фотохимического смога связывают с бурным развитием автомобильного транспорта.
В условиях высокой температуры, при которой происходит сжигание топлива в двигателе автомобиля, начинается взаимодействие между кислородом и азотом, входящими в состав атмосферного воздуха. Образующийся при диссоциации молекул кислорода атомарный кислород способен расщепить молекулу сравнительно инертного азота, инициируя цепную реакцию:
O + N 2 = NO + N
N + O 2 = NO + O
В результате в выхлопных газах появляется монооксид азота, который, попав в атмосферу, окисляется кислородом воздуха, превращаясь в диоксид азота. Бурый диоксид азота фотохимически активен. Поглощая свет, он диссоциирует:
Таким образом, в воздухе появляется реакционноспособный атом кислорода, который может вступать в реакции с образованием озона:
Присутствие озона – наиболее характерный признак фотохимического смога. Он не образуется при сгорании топлива, а является вторичным загрязнителем. Обладая сильнейшими окислительными свойствами, озон оказывает вредное действие на здоровье людей и разрушает многие материалы, в первую очередь, резину.
Кроме того, в фотохимическом смоге протекают реакции между оксидами азота и несгоревшими органическими соединениями. Среди продуктов таких реакций немало канцерогенных веществ.
Различия между «влажным смогом», вызванным сжиганием угля в Лондоне, и «сухими смогом», обусловленным автомобильными выхлопами в Лос-Анджелесе, приведены в таблице.
|
СРАВНЕНИЕ СМОГОВ ЛОС-АНДЖЕЛЕСА И ЛОНДОНА |
||
| Характеристика | Лос-Анджелес | Лондон |
| Температура воздуха | От 24 до 32° С | От –1 до 4° С |
| Относительная влажность | <70% | 85% (+ туман) |
| Инверсия температуры | На высоте 1000 м | На высоте нескольких сотен метров |
| Скорость ветра | < 3м/с | Безветренно |
| Видимость | <0,8–1,6 км | <30 м |
| Месяцы наиболее частого появления | Август – сентябрь | Декабрь – январь |
| Основные топлива | Бензин | Уголь (и бензин) |
| Основные составляющие | O 3 , NO, NO 2 , CO, органические вещества | Мелкие частицы, СО, соединения серы |
| Тип химических реакций | Окисление | Восстановление |
| Время максимального сгущения | Полдень | Раннее утро |
| Основное воздействие на здоровье | Раздражение глаз, нарушение дыхание | Раздражение дыхательных путей |
| Наиболее повреждаемые материалы | Резина | Железо, бетон |
В больших городах нашей страны еще три десятка лет назад автомобили не были основным источником загрязнения атмосферы. Сейчас экологические проблемы автотранспорта в крупных российских городах стали серьезной проблемой. Так, автомобильные выхлопы в Москве и Санкт-Петербурге исчисляются сотнями тысяч тонн в год. Автотранспорт уверенно вышел на первое место среди всех прочих источников загрязнения воздуха. Поэтому в Москве, Петербурге и других крупных городах смог становится частым гостем, особенно в безветренную погоду.
Для предотвращения смога необходимо совершенствовать двигатели автомобилей и эффективно очищать выхлопные газы. Количество монооксида углерода, образующегося в автомобильных двигателях, можно уменьшить, дожигая его до менее опасного диоксида углерода. Повышение доли воздуха в горючей смеси способствует уменьшению выброса не только СО, но и несгоревших углеводородов. Наиболее эффективными оказались каталитические преобразователи, в которых монооксид углерода и несгоревшие углеводороды окисляются до диоксида углерода и воды, а оксиды азота восстанавливаются до молекулярного азота. К сожалению, каталитические дожигатели нельзя использовать в случае заправки автомобиля этилированным бензином. Такой бензин содержит соединения свинца, необратимо отравляющие катализатор. Увы, в нашей стране этилированный бензин еще широко используется.
Чтобы уменьшить выбросы диоксида серы, из нефти предварительно удаляют соединения серы, а отходящие дымовые газы дополнительно очищают. Попадание соединений серы в атмосферу можно уменьшить и за счет сжигания твердого топлива в кипящем слое. Выбросы твердых частиц тепловыми электростанциями снижают, применяя электрофильтры или вакуумные воздушные фильтры.
В некоторых городах, в том числе и в Москве, большую роль в предотвращении смога является борьба с лесными и торфяными пожарами в окрестных лесах, также провоцирующими возникновение устойчивого загрязнения городского воздуха.
К сожалению, успехи в борьбе с отдельными видами загрязнения воздуха пока не привели к исчезновению смогов. Так, снижение вредных выбросов в выхлопных газах автомобилей на единицу пробега компенсируется быстрым ростом количества автотранспорта, поэтому общий уровень загрязнения не уменьшается. По-видимому, смог еще долгое время будет оставаться серьезной проблемой для жителей многих крупных городов.
Елена Савинкина
аэрозоль, состоящий из дыма, тумана и пыли. Английское слово «smog» производное от «smoke» дым и «fog» туман. Именно жители английской столицы первыми столкнулись с проблемами, связанными с загрязнением городского воздуха.
В Лондоне уголь жгли с 13 в. Горожане испытывали беспокойство из-за ощутимого запаха считали, что он может вызывать различные заболевания.
При полном сгорании ископаемого топлива (угля или углеводородов) образуются достаточно безобидные продукты диоксид углерода и вода, однако в условиях недостатка кислорода образуется ядовитый монооксид углерода. Если кислорода еще меньше, среди продуктов сгорания появляется углерод (в виде сажи). При низких температурах и малом количестве кислорода разрушение углеводородов может сопровождаться их изомеризацией и поликонденсацией, приводящими к образованию полициклических ароматических углеводородов, в том числе бензопирена, обладающего канцерогенными свойствами.
Загрязнение воздуха могут вызывать и входящие в состав топлива примеси, в первую очередь, соединения серы. Ее содержание в некоторых углях может достигать 6%. При сжигании такого топлива образуется диоксид серы. Растворяясь в капельках воды, которые конденсируются вокруг частиц дыма, диоксид серы существенно снижает ее рН. «Кислотный туман» опасен для здоровья; он оказывает вредное воздействие на растения и животных, вызывает разрушение металлов и строительных материалов.
Сажа и диоксид серы, образующиеся непосредственно при сжигании топлива, являются первичными загрязнителями воздуха. В условиях сырости и тумана, характерных для зимнего Лондона, они стали причинами длительных смогов, приводящих к росту легочных заболеваний. Со временем смог стал обычным явлением и в других крупных городах и промышленных центрах.
Распределение загрязнений в воздухе в большой степени зависит от погодных и климатических явлений. Ветры увеличивают скорость рассеяния и перемешивания, а воздушные потоки, направленные от земли, выносят загрязнения в верхние слои атмосферы. Однако могут возникнуть условия, при которых атмосферные слои становятся очень стабильными. Тогда загрязнения, вместо того чтобы перемещаться в верхние слои атмосферы, остаются вблизи поверхности земли. Необычное состояние атмосферы, при котором температура воздуха в тропосфере не убывает с высотой, называют инверсией. Это приводит к тому, что более холодный воздух располагается ниже более теплого, и не может подняться вверх и рассеяться в атмосфере. Под «крышей» из теплого воздуха загрязнения накапливаются в таких больших количествах, что становятся опасными для здоровья.
Самым первым из официально зарегистрированных случаев загрязнения атмосферы, имевшим серьезные последствия, стал смог в г. Донора (США) в 1948. В течение 36 часов было зарегистрировано два десятка смертей, сотни жителей чувствовали себя очень плохо. Спустя четыре года в декабре 1952 еще более трагический случай произошел в Лондоне. Из-за загрязнений, скопившихся в воздухе, за пять дней погибли более 4000 человек. Хотя в последующие годы сильный смог в Лондоне и других городах наблюдался неоднократно, таких катастрофических последствий, к счастью, больше не было.
Переход от угля к углеводородным топливам уменьшил опасность загрязнения воздуха частицами сажи. Однако появились новые виды загрязнения, как первичного, так и вторичного, возникающего в результате реакций первичных загрязнителей с несгоревшим топливом и кислородом воздуха. Химические реакции, приводящие к образованию вторичных загрязнителей, наиболее эффективно протекают при солнечном свете, поэтому возникающее загрязнение воздуха получило название фотохимического смога. Он был впервые отмечен в Лос-Анджелесе (США) в годы Второй мировой войны. Появление фотохимического смога связывают с бурным развитием автомобильного транспорта.
В условиях высокой температуры, при которой происходит сжигание топлива в двигателе автомобиля, начинается взаимодействие между кислородом и азотом, входящими в состав атмосферного воздуха. Образующийся при диссоциации молекул кислорода атомарный кислород способен расщепить молекулу сравнительно инертного азота, инициируя цепную реакцию:
O + N 2 = NO + N
N + O 2 = NO + O
В результате в выхлопных газах появляется монооксид азота, который, попав в атмосферу, окисляется кислородом воздуха, превращаясь в диоксид азота. Бурый диоксид азота фотохимически активен. Поглощая свет, он диссоциирует:
Таким образом, в воздухе появляется реакционноспособный атом кислорода, который может вступать в реакции с образованием озона:
Присутствие озона наиболее характерный признак фотохимического смога. Он не образуется при сгорании топлива, а является вторичным загрязнителем. Обладая сильнейшими окислительными свойствами, озон оказывает вредное действие на здоровье людей и разрушает многие материалы, в первую очередь, резину.
Кроме того, в фотохимическом смоге протекают реакции между оксидами азота и несгоревшими органическими соединениями. Среди продуктов таких реакций немало канцерогенных веществ.
Различия между «влажным смогом», вызванным сжиганием угля в Лондоне, и «сухими смогом», обусловленным автомобильными выхлопами в Лос-Анджелесе, приведены в таблице.
СРАВНЕНИЕ СМОГОВ ЛОС-АНДЖЕЛЕСА И ЛОНДОНА |
||
| Характеристика | Лос-Анджелес | Лондон |
| Температура воздуха | От 24 до 32° С | От –1 до 4° С |
| Относительная влажность | <70% | 85% (+ туман) |
| Инверсия температуры | На высоте 1000 м | На высоте нескольких сотен метров |
| Скорость ветра | < 3м/с | Безветренно |
| Видимость | <0,8–1,6 км | <30 м |
| Месяцы наиболее частого появления | Август – сентябрь | Декабрь – январь |
| Основные топлива | Бензин | Уголь (и бензин) |
| Основные составляющие | O 3 , NO, NO 2 , CO, органические вещества | Мелкие частицы, СО, соединения серы |
| Тип химических реакций | Окисление | Восстановление |
| Время максимального сгущения | Полдень | Раннее утро |
| Основное воздействие на здоровье | Раздражение глаз, нарушение дыхание | Раздражение дыхательных путей |
| Наиболее повреждаемые материалы | Резина | Железо, бетон |
В больших городах нашей страны еще три десятка лет назад автомобили не были основным источником загрязнения атмосферы. Сейчас экологические проблемы автотранспорта в крупных российских городах стали серьезной проблемой. Так, автомобильные выхлопы в Москве и Санкт-Петербурге исчисляются сотнями тысяч тонн в год. Автотранспорт уверенно вышел на первое место среди всех прочих источников загрязнения воздуха. Поэтому в Москве, Петербурге и других крупных городах смог становится частым гостем, особенно в безветренную погоду.
Для предотвращения смога необходимо совершенствовать двигатели автомобилей и эффективно очищать выхлопные газы. Количество монооксида углерода, образующегося в автомобильных двигателях, можно уменьшить, дожигая его до менее опасного диоксида углерода. Повышение доли воздуха в горючей смеси способствует уменьшению выброса не только СО, но и несгоревших углеводородов. Наиболее эффективными оказались каталитические преобразователи, в которых монооксид углерода и несгоревшие углеводороды окисляются до диоксида углерода и воды, а оксиды азота восстанавливаются до молекулярного азота. К сожалению, каталитические дожигатели нельзя использовать в случае заправки автомобиля этилированным бензином. Такой бензин содержит соединения свинца, необратимо отравляющие катализатор. Увы, в нашей стране этилированный бензин еще широко используется.
Чтобы уменьшить выбросы диоксида серы, из нефти предварительно удаляют соединения серы, а отходящие дымовые газы дополнительно очищают. Попадание соединений серы в атмосферу можно уменьшить и за счет сжигания твердого топлива в кипящем слое. Выбросы твердых частиц тепловыми электростанциями снижают, применяя электрофильтры или вакуумные воздушные фильтры.
В некоторых городах, в том числе и в Москве, большую роль в предотвращении смога является борьба с лесными и торфяными пожарами в окрестных лесах, также провоцирующими возникновение устойчивого загрязнения городского воздуха.
К сожалению, успехи в борьбе с отдельными видами загрязнения воздуха пока не привели к исчезновению смогов. Так, снижение вредных выбросов в выхлопных газах автомобилей на единицу пробега компенсируется быстрым ростом количества автотранспорта, поэтому общий уровень загрязнения не уменьшается. По-видимому, смог еще долгое время будет оставаться серьезной проблемой для жителей многих крупных городов.
Елена Савинкина
Опаловский А.А. Планета Земля глазами химика
. М., Наука, 1990
Ревель П., Ревель Ч. Среда нашего обитания
. В четырех книгах (перевод с англ.). М., Мир, 1995
Химия и общество
(перевод с англ.). М., Мир, 1995
Добровольский В.В. Основы биогеохимии
. Учеб. пособие для геогр., биол., геол., с.-х. спец. вузов. М., Высш. шк., 1998
Андруз Дж., Бримблекумб П., Джикелз Т., Лисс П. Введение в химию окружающей среды
(перевод с англ.) М., Мир, 1999
