Изменение свойств воздушной среды
Воздействие человека на природную среду происходит непрерывно. Осваивая новые территории, вырубая и выжигая леса, распахивая земли, люди неосознанно меняют харак- тер подстилающей поверхности, тем самым способствуя изменению теплового баланса. Создаются новые водохранилища, изменяются русла рек, осушаются болота. Все это влия- ет на газовый и влаготепловой обмен атмосферы.
Человек все больше влияет на окружающую среду и климат. Ежеминутно промышленные предприятия, ТЭЦ, автотранспорт сжигают громадное количество топлива, что приводит к не- прерывному повышению содержания двуокиси углерода в атмосфере. А это ведет к неблагопри- ятным последствиям, в том числе появлению так называемого «парникового эффекта».
Сущность парникового эффекта заключается в следующем. Не вся энергия, которую полу- чает от Солнца поверхность Земли, возвращается в космическое пространство. Количество теп- ла, которое остается на планете, зависит от состава атмосферы. Сильнее всего задерживает теп-
ловое излучение от поверхности земли углекислый газ (СО2). Кстати он преобладает в атмосфере Венеры, поэтому там температура приземного воздуха около +300 0С. Доля углекислого газа в земной атмосфере составляет 0,033%. Вместе с другими парниковыми газами СО2 задерживает сравнительно небольшую часть тепла, идущего в космос, благодаря чему Земля не перегревает- ся.
Повышение концентрации СО2 и других парниковых газов способно внести коррективы в тепловой баланс планеты. Данная проблема приобрела актуальность в ХХ в., когда человечество, по образному выражению одного из основателей экологии академика В.И. Вернадского, «стало геологической силой». В ходе стремительного развития промышленности и транспорта все больше кислорода сжигается в заводских печах и автомобильных двигателях и, соответственно, растет количество выделяемого в процессе горения СО2. В 1985 г. участники Всемирной метео- рологической организации (ВМО) заговорили о возможности усиления парникового эффекта по мере развертывания научно-технического прогресса, что в итоге способно привести к глобаль- ному потеплению. Это вызовет массовое таяние ледников Антарктиды и Арктики, в результате чего повысится уровень Мирового океана. Следствием такого развития событий явится затопле- ние значительной части суши.
Чтобы предотвратить глобальное потепление, Мировое сообщество подготовило в декабре 1997 г. в Киото (Япония) соглашение, регламентирующее выбросы парниковых газов, и прежде всего СО2. Поскольку последний в основном образуется в ходе сжигания топлива промышлен- ностью и транспортом, Киотский протокол фактически определяет допустимую степень эконо- мического развития.
Действующий в сфере охраны природы принцип «загрязнитель платит» поднял этот доку- мент до мирового масштаба и оформил в виде так называемой «рамочной конвенции». Был установлен лимит на общий выброс СО2 и введена квота для каждой страны с учетом ее разме- ров и промышленного потенциала: 36% квот получили США, 17% - Россия, 9% - Япония, 7% - Германия и т.д. Развивающиеся государства также получили квоты на выброс парниковых газов, причем они могут продавать эти квоты индустриально развитым странам.
Киотские соглашения были неоднозначно восприняты в мире. Так, правительство США выразилось вначале положительно о принятой конвенции, назвав проблему глобального антро- погенного потепления «одной из главных угроз человечеству». А позднее, в 2001 г. правитель- ство США отказалось от своей подписи под киотскими документами. Объяснение простое: вы- полнение этих соглашений наносит ущерб американской экономике. После долгих размышле- ний Россия 16.02.05 г. все-таки подписала Киотский протокол.
Кроме того, в атмосферу поступают химически активные вещества: фреоны, фтори- стые, бромистые и хлорные соединения, которые разрушают озоновый слой и также влия- ют на тепловой режим планеты.
К другим факторам, влияющим на изменение климата, относятся: загрязнение океана нефтепродуктами, нарушение тепло- и влагообмена между атмосферой и океаном, воздей- ствие на облака с целью стимулирования осадков, увеличивающийся выброс в атмосферу водяного пара, воздействие оросительных систем.
Пагубное воздействие на климат оказывают испытания ядерного оружия, способству- ющие образованию и накапливанию в атмосфере аэрозоля, окислов азота, углерода и дру- гих компонентов, разрушающих озоновый слой и нарушающих баланс атмосферы.
Чистый сухой воздух имеет следующий состав: азот – 77,08%, кислород – 20,94%, ар- гон – 0,93%, углекислый газ – 0,03%; имеется небольшое количество озона, гелия, метана, криптона, водорода. Но в воздухе, которым мы теперь дышим, находится огромное количе- ство вредных веществ. Все это приводит к сильному биологическому воздействию на чело- века, разрушает строительные материалы, изменяет облик местности, так как растения также чувствительны к загрязнению воздуха.
Источниками естественного загрязнения атмосферы являются: космическая пыль, дея- тельность вулканов, ветровая эрозия почв, выветривание горных пород. Но особенно вели- ко загрязнение атмосферы от хозяйственной деятельности человека. К основным загрязни- телям относятся: оксиды серы, азота, углерода, пыль.
Оксиды серы выделяются в основном в результате работы тепловых электростанций из-за сжигания угля и нефти (причем при этом выделяется в 4-5 раз больше радиоактивных веществ, чем при работе атомных электростанций). При растворении в воде они образуют кислотные дожди, которые губят растения, закисляют почву, увеличивают кислотность во-
доемов. В Норвегии, например, в 80-е годы ХХ в. из-за кислотных дождей погибло много рыбы. В этом была большая вина российского комбината «Североникель».
Одним из способов уменьшения оксидов серы в атмосфере является ее улавливание из отходящих дымовых газов. На некоторых предприятиях запрещено использовать нефте- продукты с большим содержанием серы.
Оксиды азота образуются при работе двигателей внутреннего сгорания, ТЭС, произ- водстве взрывчатых веществ и азотной кислоты. Они принимают участие в образовании фотохимического смога, что вызывает раздражение дыхательных путей, слизистых оболо- чек человека, гибель растений.
Оксиды углерода – газ без цвета, запаха, вкуса; горит синим пламенем до образования углекислого газа – диоксида углерода (СO2). В печах синее пламя на углях всегда является признаком присутствия угарного газа. Попадают в воздух из-за неполного сгорания топли- ва, из табачного дыма. При неисправном дымоходе или преждевременном закрытии печной заслонки не раз случались отравления этим газом – угорание людей. Отсюда и произошло его бытовое название – угарный газ (СO).
Нарушается механизм переноса кислорода из легких к тканям и углекислого газа из тканей к легким. Возникает дефицит кислорода в крови и тканях, что грозит потерей со- знания и гибелью.
Следует учитывать, что угарный газ воздействует на человека даже в незначительных концентрациях, так как способен накапливаться в организме. Обычно человек не чувствует, когда начинает вдыхать токсичный газ, однако через некоторое время появляется головная боль, ослабления зрения, головокружение, тошнота, теряется реальное – чувство времени, нарушается ориентация в пространстве.
Женщины более, чем мужчины, устойчивы к токсическому действия угарного газа, а маленькие дети более устойчивы, чем пожилые. Зарегистрированы случаи, когда при быто- вых отравлениях СО погибали родители, а их грудные дети оставались живы.
ПДК угарного газа разработаны для различных групп населения. Для воздуха населен- ных мест среднесуточная норма (ПДК сс) составляет 3,0 мг/м3; в атмосферном воздухе максимальная разовая ПДК (ПДК мр) – 5,0 мг/м3 (при 20-30 минутном воздействии); в воз- духе рабочей зоны (ПДК рз) допустимо наличие 20,0 мг/м3, т.е. 0,002%. В аварийных ситу- ациях максимально допустимая концентрация (МДК) для угарного газа составляет 600 мг/м3 при времени воздействия 10 минут.
Смертельные для человека концентрации угарного газа составляют 11500 мг/м3 при времени воздействия 3 мин.
Конечно, человек не может «на глаз» определить концентрацию газа, но, как правило, значение его концентрации и визуальная плотность дыма при сильном горении взаимосвя- заны.
Так если во время пожара на путях эвакуации (коридор, лестничная клетка) видимость составляет менее 10 метров, то входить в такую «дымовую завесу» без специальных средств защиты смертельно опасно. Человеку может быть достаточно нескользких вдохов для потери сознания.
Бытует ошибочное мнение, что от действия угарного газа можно защититься, прикрыв рот и нос влажной тканью. Следует твердо помнить, что оксид углерода не задерживается ни сухой, ни влажной тканью, ни респиратором, ни даже обычным противогазом, и в этом он схож с кислородом и углекислым газом.
Влажная ткань успешно задерживает частицы дыма и поглощает альдегиды, оксиды серы и азота, аммиак и др. Но для защиты от СО требуется специальные средства защиты, в частности, фильтрующие противогазы марок СО, М и изолирующие противогазы.
Лучше всего немедленно покинуть загазованное помещение при наличии самых начальных признаков отравления (легкая боль в области лба, пульсация в висках, снижение слуха, ухудшение зрения).
Первая помощь. Пострадавшего следует как можно быстрее вынести на свежий воздух (даже если он может передвигаться сам). Если вынести нельзя, то прекратить дальнейшее поступление СО в организм (надеть противогаз марки СО). Требуется покой, но при этом нужно остерегаться охлаждения организма. Обеспечить согревание (грелки, горчичники к ногам), причем нужна осторожность при применении грелок, т.к. у отравленных СО нару- шена порого-болевая чувствительность и имеется склонность к ожогам. В легких случаях поражения дать кофе, крепкий чай, давать нюхать на ватке нашатырный спирт.
Концентрация оксидов углерода в городском воздухе больше, чем любого другого за- грязнителя. Однако они не имеют ни цвета, ни запаха, ни вкуса, поэтому органы чувств че- ловека не в состоянии их обнаружить.
Конструкция двигателей внутреннего сгорания постоянно совершенствуется, и коли- чество оксидов углерода в выхлопных газах уменьшается за счет использования каталити- ческих преобразователей (топливо полнее сгорает, и выхлопные газы становятся чище). Радикальный способ уменьшения оксидов углерода - переход на электромобили.
Пыль не только затрудняет дыхание, но и приводит к климатическим изменениям, так как отражает солнечное излучение и уменьшает отвод тепла от Земли. Пыль может сни- жать прозрачность атмосферы в 2-5 раз.
Над промышленными центрами образуется очень сильно загрязненный воздух, так называ- емый «смог», который условно можно разделить на три яруса: нижний, залегающий между до- мами, связан с выделением выхлопных газов транспортом и поднятой пылью; второй – питае- мый дымом отопительных систем, располагается над домами на высоте около 20-30 м; третий – на высоте 50-100 м, питается в основном выделениями промышленных предприятий.
По степени загрязнения воздушной среды лидируют Москва, Омск, Норильск, Липецк, Нижний Новгород, Санкт-Петербург, Самара, Новокузнецк, Братск, Кемерово, Волгоград.
Основным критерием контроля качества атмосферного воздуха является предельно допустимая концентрация (ПДК) вредных веществ. При санитарной оценке качества атмо- сферного воздуха принято выражать содержание загрязняющих веществ в миллиграммах на кубический метр воздуха.
В настоящее время во многих промышленных зонах растительность выделяет в про- цессе фотосинтеза меньше кислорода, чем его потребляют промышленность, транспорт, люди, животные. Его общее количество в околоземной оболочке биосферы ежегодно уменьшается на несколько миллиардов тонн. Особенно сильно это чувствуется там, где ма- ла зеленая зона. Дефицит кислорода в воздушной среде способствует распространению среди населения легочных и сердечно-сосудистых заболеваний.
С развитием технического прогресса уровни шума в городах постоянно возрастают, и все большая часть населения чуть ли не круглые сутки подвергается его разрушительному действию. Внедрение новых технологических процессов, рост мощностей оборудования, появление мощных средств наземного, воздушного и водного транспорта привели к тому, что человек постоянно подвергается воздействию шумов высоких уровней. Это способ- ствует появлению и развитию неврологических, сердечно-сосудистых и иных заболеваний.
В общем шумовом уровне города удельный вес транспорта составляет от 60 до 80%. Внут- риквартальные источники шума: спортивные игры, погрузочно-разгрузочные работы у магази- нов, игры детей составляют 10-20%. Остальные 10-20% шума образуются в результате инженер- ного и санитарно-технического оборудования (вентиляция, уборка мусора, насосы).