1.6. Воздушный бассейн города

Голубой купол неба, свежий воздух, аромат цветов наполняют человека ощущениям бодрости, жизненными силами. Однако много современных городов лишены таких благ.

Установлено, что без еды человек может прожить несколько десятков дней, без воды - несколько дней, а без воздуха - не больше 5-7 хв. Если воду, которой и раньше человечеству не хватало, называли "ресурсом жизни", то о воздухе вспомнили только в наш урбанизированный возраст, когда почувствовали нехватку чистого воздуха.

Атмосферное загрязнение, которое рассматривалось еще до недавнего времени как фактор, который создает дискомфортные условия, сегодня коррелирует с заболеваемостью и смертностью населения. Изучая действие загрязненного атмосферного воздуха на здоровье, главное внимание обращают на его влияние, на легкие и дыхательные пути. Такой подход не совсем оправдан, поскольку ряд загрязнителей (тяжелые металлы, канцерогены), попадая в землю или воду, накапливаются там и могут вместе с продуктами питания попасть в организм человека.

Интенсивное загрязнение атмосферного воздуха городов началось в XIX ст. Это предопределено концентрацией производства и ростом населения городов, а значит, повышенным потреблением разных видов топлива. В начале XX ст. о загрязнении воздуха начали с тревогой говорить как о гигиенической проблеме. Через 50 лет загрязненность воздуха в ряде больших городов достигла критических размеров и стала угрожать жизни людей. Процесс загрязнения атмосферного бассейна длится.

В настоящее время ежегодные выбросы загрязнителей антропогенного происхождения в атмосферу в ряде случаев можно сопоставить с их равновесным составом в воздухе.

В начале 70-х годов только в США количество загрязняющих веществ, которые выбрасываются в воздух в основном автомобилями и электростанциями, достигли 200 млн. т на год, то есть 1 т на каждого американца. Если все виды загрязнителей, которые попадают в атмосферу США, принять за 100%, то для транспорта этот показатель составляет 60,6%, промышленности - 12,2, теплоэлектростанций - 14,1, атомных станций - 5,6, отходов - 3,5%. В отдельных городах мира, таких, как Нью-Йорк, Лос-Анджелес, Токио, процент загрязнения городского воздуха транспортом достигает 90%. Загрязнение воздуха пагубно действует не только на здоровье людей - его не выдерживают металл, камень, кирпич. Убытки, которые ежегодно наносятся металлическим сооружениям и кирпичным зданиям, достигают 11 млрд. дол.

Ежегодно в мире количество автомобилей увеличивается на 36 млн. и до недавнего времени составляла свыше 500 млн. Они тратят до 500 млн. т топлива в год, выбрасывая при этом около 300 млн. т вредных веществ. Удельный вес токсичных выбросов автотранспорта в общем объеме загрязнения составляет 50~80%. Выбросы и газы автомобилей содержат около 200 вредных компонентов. В бывшем СССР в 1988 г. каждый автомобиль выбрасывал в среднем 1,9 т вредных веществ.

По данным А.З. Филиппова (1995), в Украине транспорт выбрасывает в атмосферу свыше 40% окисла углерода, 46% углеводов и около 30% окислов азота. В некоторых городах Украины выбросы автотранспорта составляют свыше половины всех загрязнений. Например, в Киеве и Виннице - 77%, Евпатории и Ужгороде - 91, Ялте, Полтаве, Хмельницкому - 88, Симферополе, Ивано-Франковске, Луцке - 83, Львове - 79, Черновцах - 75%. В 1990 г. В Киеве автотранспортом было выброшено в атмосферный воздух свыше 2000 и ми т вредных веществ, в Донецке и Одессе - по 1000 тыс. т.

Одним из опаснейших компонентов этих выбросов есть бензин. Как известно в бензин в качестве антидетонатора ежегодно добавляют 300 тыс. т тетраетиливлового свинца (что составляет около 10% его мировой добычи. Поэтому, Например, в воздухе США содержится в среднем 1 мкг/м³ свинцу.

Многочисленные исследования обнаружили достоверную связь между содержанием свинца в почве и растительностью вдоль дорог и интенсивностью движения автомобилей. Свинец преимущественно загрязняет верхние слои почвы в отдалении несколько десятков, а порой и сотни метров. Это приводит к значительному увеличению содержания свинца, как и другим элементам в культурах, которые выращивают вблизи автострады. Например, в ботве картофеля содержание свинца растет в 21 раз, а в клубнях в 26 раз. Такое состояние вызывает необходимость введения ограничений на использование территорий вдоль автомагистралей с интенсивным автомобильным движением.

Большой вред загрязненный городской воздух наносит не только людям, но и растениям и животным. Серьезную опасность для растений представляет тяжелые металлы. Особенно это явление наблюдается вокруг предприятий энергетики и металлургии.

Много исследователей одним из основных загрязнителей городского воздушного бассейна считают соединения серы. Сернистый газ выбрасывается с дымом из топок, где сжигают уголь и нефть, а также попадает от заводов, которые производят серную кислоту, лаки, краски. Детальный анализ состава топлива, которое используется современными электростанциями, промышленностью и применяется для отопления помещений, осуществленный учеными ФРГ, свидетельствует, что выбросы двуокиси серы (SO₂) выросли от 3,5 млн. т в 1969 г. до 4,2 млн. т и сверх в 1973 г. и 4,6 млн. т в 1980 г. В США в 1960-1980 гг. наблюдалось удвоение выбросов двуокиси серы. Сернистый газ в количестве 0,5 мг/м³ отравляет организм человека настолько, что это может привести к возникновению опасных заболеваний. Больше всего он повреждает респираторную систему (кашель, боль в груди, духота и раздражение путей дыхания). Последние исследования свидетельствуют, что серистый газ и его производные, которые образуются в крови, могут быть причиной генетических изменений.

Установлена тесная связь между высокой смертностью от бронхитов и концентрацией дыма и серистого газа. В городах, где регистрировалась повышенная смертность от данного заболевания, средние месячные концентрации дыма и серистого газа превышали 0,2 мг/м3. Многолетние наблюдения в Генуе дали возможность обнаружить, что коэффициент корреляции, который связывает частоту Бронхитов со среднемесячными концентрациями серистого газа в атмосферном воздухе, равняется 0,96.

В местах сосредоточения транспорта (например, перед светофорами) наблюдается высокая концентрация (5-10 мг/м³) СО - угарного газа, которая в количестве 20 мг/м³ уже опасная для жизни человека. В выкидных газах автомобилей и тракторов его содержится до 2-10%, в дымовых газах - 1-4, в табачном дыме 0,5-1, в атмосфере населенных пунктов 0,0005%. В 1970 г. общее количество СО, которое попало в атмосферу Японии, составляло 1014,4 т. При этом на автомобильные двигатели приходится 93%, частица от отходов - 6,3, на все другие источники - 0,7%.

В городском воздухе сосредоточивается большое количество окиси азота. Его главные источники - теплоцентрали, двигатели, производство азотной кислоты. Даже незначительное количество окиси азота - 0,1 мг/м³ - уже вредно для здоровья человека.

Загрязнителями воздуха является также оксидант, который предопределяет возникновение фотохимического смога, который возникает в основном в результате реакции между окисями азота и углеводами, которые поступают в атмосферу с отработанными газами автомобилей, и характеризуется высокой токсичностью.

Негативно влияют на человека промышленная сажа, частица пепла. Самыми вредными являются частицы величиной в несколько микрон и даже миллимикрон. Специальные исследования, проведенные в Нью-Йорке, свидетельствуют, что ежегодно в этом городе оседает около 600 тыс. т пыли. В более загрязненных районах Нью-Йорка выпадает свыше 5 тыс. т пыли на 1 км²/год. Пыль, подобно газу, проникает глубоко в легкие и приводит к разным заболеваниям. Очень токсичной является пыль соединений свинца, цинка, меди, кадмия, а также такого ранее распространенного препарата, как ДДТ.

На пересечении улиц с умеренной интенсивностью движения - приблизительно 7 тыс. автомобилей за день - среди загрязнителей воздуха обнаружены такие: почва, цемент, резиновая пыль от автопокрышек, выкидные газы и остатки ли, которая использовалась зимой для устранения снега и льда. Размеры частиц в пробах находились в пределах от 20 до 500 мкм и понятно, что при сильном ветре значительное их количество поднималось в воздух.

Загрязнение атмосферы города веществами антропогенного происхождения имеет выразительный недельный цикл: в выходные дни концентрация загрязнителей на 30% ниже, чем в рабочие. Наивысшие показатели наблюдаются в понедельник и в пятницу, которая объясняется массовым притоком людей к городу и оттоком из него. В сельской местности загрязнение от автомобильного транспорта составляет 4% городского.

Высокая загазованность и запыленность воздух вредит зеленым насаждением. На карте, созданной учеными Германии, очерченные локальные и большие по площади ячейки загрязнения воздуха. По этим данным, 200 тыс. гектара лесных территорий страны повреждены дымом, из них 25 тыс. гектара в значительной мере.

В 1972 г. во всем лесничестве Польши изучали вредное действие на леса выбросов промышленными предприятиями пыли и газов. При этом обнаружили три степени повреждения: 1 - слабые, 2 - умеренные, 3 - значительные. Повреженно 239 тыс. гектара лесов (3,5% площади государственных лесов Польши), из них 114 - 1 степень, 79 тыс. гектара - 2 и 26 - 3. Запас древесины на корни (брутто) на поврежденных площадях составлял 29,9 млн. м³, что равняется нормальному приросту продукции леса при 1,9 году.

Средняя концентрация взвешенных частиц в тропосферных пробах, взятых в США в 70-х годах, составляла в городских районах 102 мкг/м³, а в прилегающих, промежуточных и отдаленных - соответственно 45, 40 и 21 мкг/м³.

Растущая тревога общественности, вызванная негативными влияниями загрязнения воздуха, заставила много стран умеренных широт ввести стандарты на качество воздуха.