Атмосферный воздух — это природная смесь газов приземного слоя атмосферы за пределами жилых, производственных и иных помещений, сложившаяся в ходе эволюции Земли.

Первый научный труд, в котором обобщаются представления об атмосфере, принадлежит Аристотелю, высказавшему предпо­ложение, что Земля имеет форму шара и поэтому воздушная обо­лочка, ее окружающая, должна быть сферической. Это и выража­ется словом «атмосфера» (по-гречески «атмос» — пар, дыхание, а «сфера» — шар). В русскую науку это слово ввел М.В. Ломоносов.

По-видимому, атмосфера нашей планеты состояла вначале из летучих веществ, образовавшихся в земных недрах: Н₂, Н₂0, С0₂, СН₄, NH₃. Свободный азот если и выходил наружу как продукт вулканической деятельности, то превращался в аммиак. Условия для этого были самые подходящие: избыток водорода, повышен­ные температуры — поверхность Земли еще не остыла.

Толщина воздушной оболочки океана, которая окружает зем­ной шар, не меньше тысячи километров — почти в четверть зем­ного радиуса. Масса этой оболочки округленно составляет 5х10¹⁵ (пять квадратильонов) тонн. Хотя это эквивалентно менее чем од­ной миллионной доле массы Земли, без атмосферы жизнь на пла­нете была бы невозможна. Вдыхая каждую минуту от 5 до 100 л воздуха, человек в сутки потребляет его 12-15 кг, а это значитель­но превосходит среднесуточную потребность в пище и воде.

Атмосфера, кроме того, надежно оберегает человека от много­численных опасностей, угрожающих ему из космоса: не пропуска­ет метеориты (только над Москвой их ежесуточно сгорает около двухсот), защищает землю от перегрева, отмеряя солнечную энер­гию в необходимом количестве, нивелирует перепад суточных тем­ператур, который мог бы составить примерно 200К, что неприем­лемо для выживания всех земных существ. На верхнюю границу 20 атмосферы ежесекундно обрушивается лавина космических излу­чений. Если бы они достигли земной поверхности, мгновенно ис­чезло бы все живущее на Земле.

Основной потребитель воздуха в природе — флора и фауна Зем­ли. Подсчитано, что весь воздушный океан проходит через земные живые организмы, включая человека, примерно за десять лет. Воздух необходим всему живому на Земле. Без пищи человек может про­жить пять недель, без воды — пять дней, без воздуха — пять минут, но нормальная жизнедеятельность людей требует не только наличия воздуха, но и определенной его чистоты, от качества воздуха зави­сят здоровье людей, состояние растительного и животного мира, прочность и долговечность любых конструкций зданий, сооруже­ний. Загрязненный воздух губителен для вод, суши, морей, почв.

Очень долгое время люди считали воздух простым веществом, и только в XVIII в. французский ученый Антуан Лоран Лавуазье установил, что воздух является механической смесью различных газов. Непосредственно к земной поверхности примыкает тропос­фера. Она простирается приблизительно на 10 км высоты над по­люсами и на 18 км над экватором. В этом слое идет непрерывное перемешивание воздуха как по горизонтали, так и по вертикали, что приводит к понижению температуры по мере приближения к Земле примерно на 6,5°С на 1 км. В тропосфере сконцентрировано 75% всей массы атмосферы, основное количество водяного пара и мельчайших частиц примесей, способствующих образованию об­лаков.

Верхней границей тропосферы (на высоте около 11 км) явля­ется тропопауза — область, в которой температура перестает по­нижаться.

Выше тропопаузы примерно на 50 км простирается стратос­фера. Для нее характерны слабые воздушные потоки, малое коли­чество облаков и постоянство температуры (—56°С) до высоты примерно 25 км. Выше температура начинает повышаться (в сред­нем на 0,6°С на каждые 100 м) и на уровне стратопаузы (45-54 км) достигает 0°С.

Атмосфера регулирует тепловой режим Земли, способствует перераспределению тепла по земному шару. Лучистая энергия Сол­нца — практически единственный источник тепла для поверхнос­ти Земли. Она определяет и световой режим Земли. Лучистая энер­гия Солнца частично поглощается атмосферой. Достигшая поверх­ности Земли энергия частично поглощается почвой и водоемами, морями и океанами, частично отражается в атмосферу.

Газовая оболочка предохраняет Землю от чрезмерного остыва­ния и нагревания. Благодаря ей на Земле не бывает резких перепа- дов от морозов к жаре и обратно. Если бы Земля не была окружена воздушной оболочкой, то в течение только одних суток амплитуда колебаний температуры достигла бы 200°С: днем стояла бы силь­ная жара (более 100°С), а ночью мороз (-100°С). Еще большая разница была бы между зимними и летними температурами. Именно благодаря атмосфере средняя температура на Земле составляет приблизительно 15°С.

Газовая оболочка спасает все живущее на Земле от губитель­ных ультрафиолетовых, рентгеновских и космических лучей. Верх­ние слои атмосферы частично поглощают, частично рассеивают эти лучи. Атмосфера защищает нас и от «звездных осколков». Ме­теориты, в подавляющем большинстве не превышающие по вели­чине горошину, под влиянием земного притяжения с огромной скоростью (от 11 до 64 км/с) врезаются в атмосферу планеты, раскаляются там в результате трения о воздух и на высоте около 60—70 км по большей части сгорают. Атмосфера защищает Землю и от крупных космических осколков.

Велико значение атмосферы и в распределении света. Воздух атмосферы разбивает солнечные лучи на миллион мелких лучей, рассеивает их и создает то равномерное освещение, к которому мы привыкли. Наличие воздушной оболочки придает нашему небу голубой цвет, так как молекулы основных элементов воздуха и различные примеси, содержащиеся в нем, рассеивают главным образом лучи с короткой длиной волны, т.е. фиолетовые, синие и голубые. По мере удаленности от Земли, а следовательно, умень­шения плотности и засоренности воздуха цвет неба становится темнее, воздушная .оболочка приобретает густо-синюю, а в стра­тосфере черно-фиолетовую окраску.

Атмосфера является средой, в которой распространяются зву­ки. Без воздуха на Земле царила бы тишина, невозможна была бы человеческая речь.

АНТРОПОГЕННЫЕ ВЫБРОСЫ В АТМОСФЕРУ

\ Атмосферный воздух загрязняется путем привнесения в него или образования в нем загрязняющих веществ в концентрациях, превышающих нормативы качества или уровня естественного со­держания.

Загрязняющее вещество — примесь в атмосферном воздухе, оказывающая при определенных концентрациях неблагоприятное воздействие на здоровье человека, объекты растительного и жи­вотного мира и другие компоненты окружающей природной сре­ды или наносящая ущерб материальным ценностям.

В последние годы содержание в атмосферном воздухе российс­ких городов и промышленных центров таких вредных примесей, КИК взвешенные вещества, диоксид серы, существенно уменьши­лось, так как со значительным спадом производства сократилось число промышленных выбросов, а концентрации оксида углерода И диоксида азота выросли в связи с ростом парка автомобилей.

Список городов с катастрофическим уровнем загрязнения ат­мосферного воздуха в России увеличивается ежегодно, но многие годы в нем числятся Братск, Екатеринбург, Кемерово, Красно­ярск. Липецк, Магнитогорск, Москва, Нижний Тагил, Новокуз­нецк, Новосибирск, Ростов-на-Дону, Тольятти.

Наиболее значимое влияние на состав атмосферы оказывают Предприятия черной и цветной металлургии, химическая и нефте­химическая промышленность, стройиндустрия, энергетические предприятия, целлюлозно-бумажная промышленность, автотран­спорт, а в некоторых городах и котельные. | ^Черная металлургия. Процессы выплавки чугуна и переработки его на сталь сопровождаются выбросом в атмосферу различных газов. Выброс пыли в расчете на 1 т предельного чугуна составляет 4,5 кг, Сернистого газа — 2,7 кг, марганца — 0,1-0,6 кг. Вместе с домен­ным газом в атмосферу в небольших количествах выбрасываются также соединения мышьяка, фосфора, сурьмы, свинца, пары ртути И редких металлов, цианистый водород и смолистые вещества.!

Источником загрязнения воздуха сернистым газом являются агломерационные фабрики. Во время агломерации руды происхо­дит выгорание серы из пиритов. Сульфидные руды содержат до 10% серы, а после агломерации ее остается 0,2-0,8%. Выброс сер­нистого газа при этом может составить до 190 кг на 1 т руды (т.е. работа одной ленточной машины дает около 700 т сернистого газа В сутки).

Значительно загрязняют атмосферу выбросы мартеновских и конвертерных сталеплавильных цехов. При выплавке стали в мар­теновских печах пыль образуется при окислении металлической шихты из шлака, руды, известняка и окалины, идущих на окисле­ние примесей шихты, и из доломита, применяющегося для зап­равки пода печи. В период кипения стали выделяются также пары металла, окислов шлака и металла, газы. Преобладающая часть пыли мартеновских печей состоит из триокиси железа (67%) и триоки-си алюминия (6,7%). При бескислородном процессе на 1 т марте­новской стали выделяется 3000—4000 м³ газов с концентрацией пыли в среднем 0,5 г/м³. При подаче кислорода в зону расплавлен­ного металла пылеобразование многократно увеличивается, дос­тигая 15—52 г/м³. Кроме того, плавление стали сопровождается выгоранием некоторых количеств углерода и серы, в связи с чем в отходящих газах мартеновских печей при кислородном дутье со­держится до 60 кг окиси углерода и до 3 кг сернистого газа в рас­чете на 1 т выплавляемой стали.

Главной особенностью конвертерного процесса является полу­чение стали из жидкого чугуна без применения топлива. Варение стали по такому принципу осуществляется в конвертерах емкос­тью 50, 100, 250 т и более путем продувания жидкого чугуна кис­лородом, что обеспечивает выгорание нежелательных примесей, например марганца, фосфора и углерода, содержащихся в пере­дельном чугуне. Процесс получения конвертерной стали носит цикличный характер и при кислородном дутье длится 25—30 мин. Образующиеся дымовые газы состоят из частиц окислов кремния, марганца и фосфора. В составе дыма содержится значительное ко­личество окиси углерода — до 80%. Концентрация пыли в отходя­щих газах составляет примерно 17 г/м³.

^/Большинство современных заводов черной металлургии имеют цехи коксования углей и отделения по переработке коксового газа. Коксохимические производства загрязняют атмосферный воздух пылью и смесью летучих соединений. В некоторых случаях, напри­мер при нарушении режима работы, в атмосферу выбрасываются значительные количества неочищенного коксового газа.Г

Загрязнение воздуха пылью при коксовании углей происходит при подготовке шихты и загрузке ее в коксовые печи, выгрузке кокса в тушильные вагоны и мокром тушении кокса. Мокрое ту­шение сопровождается к тому же выбросом в атмосферу веществ, входящих в состав используемой воды.

| Промышленные аварии в этой отрасли приводят к обострению экологической ситуации в регионе. Строительство объектов боль­шой мощности при недостаточной проработке вопросов аспира­ции, вентиляции, пылегазоочистки приводит к постоянным ава­рийным выбросам в атмосферу значительного количества вредных веществ.)

Цветная металлургия. Вредные вещества образуются при про­изводстве глинозема, алюминия, меди, свинца, олова, цинка, никеля и других металлов в печах (для спекания, выплавки, обжи­га, индукционные и др.), на дробильно-размольном оборудова­нии, в конвертерах, местах погрузки, выгрузки и пересылки мате­риалов, в сушильных агрегатах, на открытых складах. В основном предприятия цветной металлургии загрязняют атмосферный воз­дух сернистым ангидридом (75% суммарного выброса в атмосфе­ру), окисью углерода (10,5%) и пылью (10,4%).

Химическая и нефтехимическая промышленность. Выбросы в

атмосферу в химической промышленности происходят при произ­водстве кислот (серной, соляной, азотной, фосфорной и др.), резинотехнических изделий, фосфора, пластических масс, краси­телей и моющих средств, искусственного каучука, минеральных удобрений, растворителей (толуола, ацетона, фенола, бензола), крекинге нефти.

Разнообразием исходного сырья для производства определяет­ся состав загрязняющих веществ — в основном окись углерода (28% Суммарного выброса в атмосферу), сернистый ангидрид (16,3%), окислы азота (6,8%) и др. В выбросах содержится аммиак (3,7%), бензин (3,3%), сероуглерод (2,5%), сероводород (0,6%), толуол (1,2%), ацетон (0,95%), бензол (0,7%), ксилол (0,3%), дихлор­этан (0,6%), этилацетат (0,5%), серная кислота (0,3%).

Решение экологических проблем в отрасли осложнено эксплу­атацией морально и физически устаревшего оборудования (60% — •эксплуатируется более 10 лет, до 20% — свыше 20 лет, до 10% — более 30). Происшедшие в последние годы катастрофы на хи­мических предприятиях в Уфе, Стерлитамаке, Томске, Ангарс­ке, Салавате, Ставрополе, других городах, постоянные локаль­ные взрывы и разрушения объектов с человеческими жертва­ми, заражение атмосферы и других объектов окружающей сре­ды свидетельствуют о том, что ситуация в отрасли критическая. Следует отметить, что в последние годы выбросы в атмосферу загрязняющих веществ предприятиями отрасли резко снизились. Однако произошло это не потому, что были проведены эффек­тивные природоохранные мероприятия, а из-за спада произ­водства.

Предприятия нефтеперерабатывающей промышленности, кон­центрация которых особенно велика в Башкортостане, Самарс-Кбй, Ярославской и Омской областях, загрязняют атмосферу выб­росами углеводородов (23% от суммарного выброса), сернистого газа (16,6%), окиси углерода (7,3%), окислов азота (2%).

Особую экологическую опасность представляет разработка ме­сторождений нефти и газа с повышенным содержанием сероводо­рода.

Промышленность строительных материалов. Производство це­мента и других вяжущих, стеновых материалов, асбестоцементных изделий, строительной керамики, тепло- и звукоизоляционных материалов, строительного и технического стекла сопровождается выбросами в атмосферу пыли и взвешенных веществ (57,1% от суммарного выброса), окиси углерода (21,4%), сернистого ангид­рида (10,8%) и окислов азота (9%). Кроме того, в выбросах при­сутствуют сероводород (0,03%), формальдегид (0,02%), толуол (0,02%), бензол (0,01%), пятиокись ванадия (0,01%), ксилол (0,01%). Вокруг заводов, производящих цемент, асбест и другие строительные материалы, сложились зоны с повышенным содер­жанием в воздухе бензапирена, пыли, в том числе цементной, и других вредных веществ.

Деревообрабатывающая и целлюлозно-бумажная промышлен­ность. Наиболее крупные предприятия отрасли сосредоточены в Восточно-Сибирском, Северном, Северо-Западном и Уральском регионах, а также в Калининградской области. Среди наиболее крупных загрязнителей атмосферы можно выделить Архангельс­кий целлюлозно-бумажный комбинат (7,5% общего выброса по отрасли). Характерные загрязняющие вещества, производимые эти­ми предприятиями, — твердые вещества (29,8% суммарного выб­роса в атмосферу), окись углерода (28,2%), сернистый ангидрид (26,7%), окислы азота (7,9%), толуол (1%), сероводород (0,9%), ацетон (0,5%), ксилол (0,45%), бутилацетат (0,4%), этилацетат (0,4%), метилмеркаптан (0,2%), формальдегид (0,1%).

В сельской местности источниками загрязнения атмосферного воздуха являются животноводческие и птицеводческие хозяйства, промышленные комплексы по производству мяса, предприятия, обслуживающие технику, энергетические и теплосиловые пред­приятия. Над территориями, примыкающими к помещениям для содержания скота и птицы, в атмосферном воздухе распространя­ются на значительные расстояния аммиак, сероводород и другие дурнопахнущие газы.

В растениеводческих хозяйствах атмосферный воздух загрязня­ется минеральными удобрениями, пестицидами при протравле­нии полей и семян на складах, а также на хлопкоочистительных заводах.

Смог (смесь дыма и тумана). Сам по себе туман не опасен для человеческого организма, губительным он становится, только если чрезмерно загрязнен токсическими примесями. Смог наблюдается лишь в осенне-зимнее время (с октября по февраль). Главную опас­ность представляет содержащийся в нем сернистый газ в концент­рации 5—10 г/м и выше.

5 декабря 1952 г. над всей Англией возникла волна высокого давления, и в течение нескольких дней не ощущалось ни малей­шего дуновения ветра. Однако трагедия разыгралась только в Лондо­не, где была высокая степень загрязнения атмосферы, — за три-четыре дня там погибло более 4000 человек. Английские специали­сты определили, что смог 1952 г. содержал несколько сот тонн дыма и сернистого ангидрида. При сопоставлении загрязненности атмосферного воздуха в Лондоне в эти дни с уровнем смертности

ЫЛО отмечено, что смертность увеличивается прямо пропорцио­нально концентрации в воздухе дыма и сернистого газа. В 1963 г. ОМОг, опустившийся на Нью-Йорк, убил более 400 человек. Уче­ные считают, что ежегодно тысячи смертей в городах всего мира •вязаны с загрязнением воздуха.

Самоочищение атмосферы. Воздушный океан обладает способ­ностью к самоочищению от загрязняющих веществ. Аэрозоли вы­мываются из атмосферы осадками, ионы оседают под влиянием Электрического поля атмосферы, а также вследствие гравитации. Частица размером 10 мкм проходит путь от устья трубы высотой 45 М до поверхности земли за 1,4 ч. За это время при скорости ветра 2 м/с выброс из трубы будет отнесен на 10 км, частицы меньшего диаметра осядут на еще большем расстоянии. Оседанию способ­ствует сорбция их на поверхности более крупных частиц. В отсут­ствие атмосферных осадков происходит выпадение аэрозолей в результате соприкосновения нижнего слоя воздуха с земной по­верхностью и предметами, расположенными на ней. Так, воздуш­ные потоки, переносящие загрязнения, очищаются, встречая на Своем пути лес. На деревьях осаждаются не только твердые части­цы, но и летучие вещества.

Вследствие турбулентного перемешивания приземной слой воз­духа все время обновляется, поэтому на поверхность отлагается значительное количество аэрозолей, на 1 м² земной поверхности ПОД Санкт-Петербургом выпадает столько аэрозолей, сколько зак­лючено в 250 м приземного слоя воздуха, при этом за сутки очи­щается слой высотой 250 м. Эта величина условно называется ско­ростью или высотой очистки.

Процессы самоочищения атмосферы связаны не только с вы­падением осадков и образованием нисходящих потоков, но и с другими метеорологическими явлениями.

Всякое загрязнение вызывает у природы защитную реакцию, направленную на его нейтрализацию. Эта способность природы долгое время эксплуатировалась человеком бездумно и хищничес­ки. Отходы производства выбрасывались в воздух в расчете на то, что будут обезврежены и переработаны самой природой. Казалось, что как ни велика общая масса отходов, по сравнению с защитны­ми ресурсами она незначительна. Однако процесс загрязнения резко прогрессирует, и становится очевидным, что природные системы самоочищения рано или поздно не смогут выдержать такой на­тиск, так как способность атмосферы к самоочищению имеет оп­ределенные границы.

Влияние атмосферных загрязнений на окружающую среду и здо­ровье населения. От загрязнения воздуха страдают животные и ра- стения. Например, отходы медеплавильных заводов — хлор, мы­шьяк, сурьма — вызывают гибель домашних и диких животных, поедающих отравленную этими веществами пищу, тяжелые забо­левания скота наблюдаются от фтористых соединений. Медь и цинк, попадающие с выбросами заводов на землю, могут полностью уничтожить травяной покров.

Воздействие сернистого газа и его производных на человека и животных проявляется прежде всего в поражении верхних дыха­тельных путей, под влиянием сернистого газа и серной кислоты происходит разрушение хлорофилла в листьях растений, в связи с чем ухудшается фотосинтез и дыхание, замедляется рост, снижа­ется качество древесных насаждений и урожайность сельскохозяй­ственных культур, а при более высоких и продолжительных дозах воздействия растительность погибает.

Подсчитано, что общее количество выбросов сернистого газа в атмосферу нашей планеты тепловыми электростанциями, метал­лургическими заводами, нефтеперерабатывающими предприятия­ми и другими антропогенными источниками с 1905 по 1965 г. воз­росло в 4 раза и к настоящему времени достигло 150 млн. т. Из этого количества до 110 млн. т (более 70% мировых выбросов сер­нистого газа) приходится на страны Европы, Соединенные Шта­ты Америки и Канаду. Учитывая, что использование твердого топ­лива, в частности бурого угля (характеризующегося высоким со­держанием серы), все возрастает, следует предвидеть соответству­ющее увеличение выбросов сернистого газа.

Загрязнение атмосферного воздуха таит в себе угрозу не только здоровью людей, но и наносит большой экономический ущерб. Наличие в воздухе соединений серы ускоряет процессы коррозии металлов, разрушение зданий, сооружений, памятников культу­ры, ухудшает качество промышленных изделий и материалов. Ус­тановлено, например, что в промышленных районах сталь ржаве­ет в 20 раз, а алюминий разрушается в 100 раз быстрее, чем в сельской местности.

Вредные для человека и для природы выбросы могут переме­щаться в воздушных потоках на громадные расстояния. Например, установлено, что выбросы промышленных предприятий ФРГ и Великобритании переносятся на расстояния более 1000 км и вы­падают на территории скандинавских стран, а из северо-восточ­ных штатов США — на территории Канады. Вредоносные послед­ствия загрязнения среды сказываются и в нашей стране. Так, по данным Европейской экономической комиссии ООН, через рос­сийскую границу в воздушных потоках с запада на восток идет в 4 раза больше серы, чем в обратном направлении. В России наиболее неблагополучными с точки зрения здоровья Населения по-прежнему остаются города с высокой концентраци­ей промышленности. Загрязненная атмосфера вызывает увеличе­ние числа заболеваний дыхательных путей. Состояние атмосферы Сказывается на показателях заболеваемости даже в разных районах Индустриальных городов. Например, в Москве предрасположен­ность к бронхиальной астме, бронхиту, конъюнктивиту, фарин­гиту, тонзиллиту, хроническим отитам на 40—60% выше в райо­нах с повышенным уровнем загрязнения атмосферного воздуха. Наиболее высокие показатели распространенности бронхиальной астмы регистрируются в пределах Садового кольца, в северо-за­падной и северо-восточной частях столицы.

В Новокузнецке были изучены риски нарушения здоровья раз­личных групп населения под влиянием загрязнений атмосферы. Исследования были выполнены в Институте комплексных про­блем гигиены и профессиональных заболеваний Сибирского отде­ления РАМН. По данным стационарных исследований, максималь­ные разовые и среднесуточные концентрации загрязнений атмос­ферного воздуха в жилых районах превышали предельно допусти­мые по пыли в 4,2-8,6 раза, сернистому газу — в 2-10,4 раза, окиси углерода — в 1,9-7 раз, двуокиси азота — в 2,7-16,3 раза, сероводороду — в 1,4-9 раз, фенолу — в 5-17,6 раза, сажи — В 4,2-24,7 раза, серной кислоте — в 1,1-4 раза, формальдегиду — В 2-8,3 раза. В пробах пыли содержалось до 36 микроэлементов, среди которых такие токсичные, как свинец, кадмий, ртуть, хром, сурьма, цинк. Исследования показали, что особенно связаны с уровнем загрязнения атмосферного воздуха показатели заболевае­мости детей всех возрастных групп, как мальчиков, так и девочек. В наиболее загрязненном районе заболевания органов дыхания выше среднего по городу в 2,1 раза, кожи и подкожной клетчатки — в 2,7 раза, крови и кроветворных органов — в 2 раза.

Комплексная оценка состояния здоровья детей, осуществлен­ная на основе углубленного медицинского осмотра школьников 7—11 лет, показала, что общее число здоровых детей в высокозагрязненном районе составило 6,6%, в контрольном районе — 19,9%.

Более трети учащихся в загрязненном районе имеют функцио­нальные отклонения, 60,5% страдают различными хроническими заболеваниями. У 20,3% детей, проживающих в районе с высоким уровнем зягрязнения атмосферного воздуха, выявлено повышен­ное артериальное давление (в контрольном районе — у 9,7%), у 47,7% — анемия (в контрольном районе — у 19,3%).

Изучение распространенности аллергенных заболеваний среди детей в Новокузнецке показало, что наибольшее число их отмечается в районах с высоким загрязнением атмосферы (в 5,6 раза по сравнению с контрольным районом). Причем в этих районах отме­чено большое число тяжелых форм аллергий в сочетании с други­ми заболеваниями.

Все названные патологии, по заключению исследователей, свя­заны с воздействием пыли, сернистого ангидрида, серной кисло­ты и двуокиси азота. Высокая корреляция вышеуказанных заболе­ваний с суммарным загрязнением атмосферного воздуха наблюда­лась постоянно.

Существенное значение при заболеваниях легких в условиях загрязненной атмосферы имеет возрастной фактор. Если обращае­мость людей с легочной патологией до 19 лет принять за 100%, то в возрастной группе 20-29 лет она составила 109%, 30-39 лет — 250%, 40-49 лет - 302%, 50-59 лет - 549% и 60 лет и старше -449%. При этом у мужчин наименьший показатель заболеваемости наблюдается в возрастной группе 20-29 лет, у женщин — до 19 лет. В старших возрастных группах у мужчин показатели заболеваемос­ти выше, чем у женщин.

Парниковый эффект

Накопление углекислого газа в атмосфере — одна из основных причин парникового эффекта, возрастающего от разогревания Земли лучами Солнца. Этот газ не пропускает солнечное тепло обратно в космос. Содержание парниковых газов — С0₂, метана и др. — неуклонно увеличивается. Правда, действует и процесс, на­правленный в обратную сторону, — это процесс фотосинтеза, в котором растения усваивают двуокись углерода из воздуха и стро­ят из нее свою биомассу. По оценкам ученых, за год вся расти­тельность суши улавливает из атмосферы 20—30 млрд. т углерода в форме его двуокиси. Один квадратный метр быстрорастущего тро­пического леса за год извлекает из воздуха 1—2 кг углерода, 1 м² арктической тундры — раз в сто меньше, но нельзя забывать, что растительность суши — лишь сравнительно небольшая часть всей земной флоры. Основную площадь нашей планеты занимают оке­аны, а в их водах плавают массы микроскопических водорослей. В усвоении атмосферной двуокиси углерода они играют не мень­шую роль, чем гигантские по сравнению с ними наземные расте­ния, за год эти микроскопические водоросли потребляют около 40 млрд. т углерода.

Российский климатолог Н.И. Будыко еще в 1962 г. выдвинул гипотезу, что сжигание человечеством огромного количества раз­нообразных топлив, особенно возросшее во второй половине XX в., N1 юбежно приведет к увеличению содержания углекислого газа в атмосфере. А он задерживает отдачу солнечного и глубинного теп-Лй с поверхности Земли в космос, что приведет к эффекту, кото­рый мы наблюдаем в застекленных парниках. Вследствие такого Парникового эффекта средняя температура приземного слоя атмосферы должна постепенно повышаться.

Выводы Н.И. Будыко заинтересовали американских метеоро­логов. Они проверили его расчеты, сами провели многочисленные Наблюдения и к концу 60-х гг. пришли к твердому убеждению, что Парниковый эффект в атмосфере Земли существует и нарастает.

Концентрация, например, двуокиси углерода в атмосфере уве­личилась по сравнению с доиндустриальной эпохой на 28%. Если человечество не примет меры, чтобы сократить выбросы этих га-ЮВ, к середине будущего века средняя глобальная температура Приземной атмосферы повысится на 1,5—4,5°С.

Последняя цифра относится к высоким российским широтам. Произойдет перераспределение осадков на территории страны, увеличится число засух, изменится режим речного стока и режим работы гидроэлектростанций. Растает верхний слой вечной мерз­лоты, занимающий в России около 10 млн. м² (60% территории страны), что повлияет на устойчивость фундаментов инженерных сооружений. Уровень Мирового океана поднимется к 2030 г. на 20 см, что приведет к затоплению низколежащих побережий.

Доли некоторых государств в глобальном выбросе двуокиси уг­лерода таковы: США — 22%, Россия и Китай — по 11%, Герма­ния и Япония — по 5%.

В балансе потребления органического топлива в нашей стране природный газ занимает 45%, в то время как в мировом топлив­ном балансе на природный газ приходится 25%. Таким образом, структура российской энергетики по воздействию на климат более нейтральна по сравнению с энергетикой других стран, так как природный газ имеет более низкий коэффициент выброса двуоки­си углерода, чем уголь и нефть.

К газам, создающим парниковый эффект, относится и метан, поэтому очень важно определить реальные его потери при добыче, транспортировке по трубопроводам, распределении в городах и населенных пунктах, при использовании на станциях теплоснаб­жения и электростанциях. По некоторым российским и зарубеж­ным источникам, потери газа по всей этой цепочке составляют от 10 до 30%, по данным Минтопэнерго России — 1,5%, что соизме­римо с мировой нормой.

Суммарные промышленные выбросы углерода в России в 1990 г. оценивались в пределах 650-700 млн. т. К наиболее загрязняющим атмосферу отраслям отнесены топливно-энергетическая, нефте­химическая, металлургическая и транспортная.

Мощным источником С0₂ в России служит дыхание почвы. На 1124,9 млн. га России дыхание почвы составляет 1800 МтС, т.е. 3% от глобальной эмиссии, что в 3 раза превосходит индустриальную эмиссию. В условиях холодного и умеренного климата за счет за­медленной скорости разложения биомассы происходит (вместе с органическим веществом) накопление углерода.

Другим местом скопления С0₂ служат болота — резервуар с временем пребывания органического углерода в торфах до 10 тыс. лет и его аккумуляцией 45-50 МтС/г. Из-за малой скорости разло­жения мха углерод активно накапливается в сфагновых болотах. Увеличение годового стока может быть достигнуто в первую оче­редь облесением, а также путем сохранения и увеличения содер­жания гумуса в почвах.

Анализ динамики климатических данных показал, что в 80-х и начале 90-х гг. среднегодовые температуры на северной половине Восточно-Европейской равнины возросли из-за частой повторяе­мости теплых зим, причем отмечена сопряженность ареалов мак­симальной изменчивости климатических характеристик с геогра­фическим распределением загрязнений атмосферы.

Изменение климата в результате антропогенных выбросов парниковых газов ведет к крупномасштабным негативным по­следствиям практически во всех областях деятельности челове­ка. Наиболее значительному потеплению подвержены высокие широты Земли, в которых расположена значительная часть тер­ритории России.

В Российской Федерации изменение климата чревато для сель­ского, лесного и водного хозяйства. Это связано главным образом с перераспределением осадков и увеличением числа и интенсив­ности засух. В зоне вечной мерзлоты, которая занимает около 10 млн. км² (58% площади всей страны), в результате таяния льдов при потеплении климата станет разрушаться хозяйственная ин­фраструктура, будет нанесен ущерб добывающей промышленнос­ти, энергетическим и транспортным системам, коммунальному хозяйству. Подъем уровня Мирового океана приведет к затопле­нию и разрушению береговой зоны и низменных территорий дельт рек с расположенными здесь населенными пунктами. Изменение климата может оказать негативное влияние на здоровье людей — как из-за усиления теплового стресса в южных районах, так и из-за распространения многих видов заболеваний.

В 1992 г. страны—члены ООН подписали рамочную Конвенцию ООН об изменении климата, которая ратифицирована Российской Федерацией

4 ноября 1994 г. и вступила в силу 6 марта 1995 г. Конечная цель Конвенции заключается в том, чтобы добиться стабилизации парниковых газов в ат­мосфере на уровне, не допускающем опасного антропогенного воздей­ствия на климатическую систему.

В 1996 г. правительство России приняло федеральную целевую про­грамму «Предотвращение опасных изменений климата и их отрицательных последствий», которая должна способствовать реанимации Конвенции ООН и позволит осуществить комплекс мероприятий по предотвращению отри­цательных последствий изменения климата в России. Решение этой важ­нейшей задачи требует координированных действий всех министерств и ведомств. О направлениях планируемой научной, научно-информацион­ной и практической работы в рамках этой программы можно судить уже по названиям входящих в нее шести подпрограмм:

«Создание и обеспечение функционирования информационной сис­темы об изменении климата и влиянии на него антропогенных факторов»; «Создание и обеспечение функционирования информационно-аналитичес­кой системы сбора и статистического учета данных об источниках и погло­тителях парниковых газов, их выбросах, поглощении и влиянии на про­цессы глобального потепления»; «Создание и обеспечение функциониро­вания системы наблюдения за парниковыми газами и аэрозолями в атмо­сфере»; «Система предупредительных мер в целях адаптации экономики России к изменениям климата»; «Система мероприятий по ограничению антропогенных выбросов парниковых газов и увеличению их поглощения»; «Разработка стратегии и мер по предотвращению опасных изменений кли­мата и их отрицательных последствий на период до 2020 г.».

Потребности в финансировании для осуществления програм­мы в 1997-2000 гг. составляют 239,4 млрд. рублей в ценах 1996 г.

Для организации и координации деятельности, направленной на сни­жение негативного антропогенного воздействия на климат в России, обра­зована межведомственная комиссия по проблемам изменения климата.

В 1995 г. Всемирный банк выделил России 3,2 млн. долларов на реали­зацию проекта, предусматривающего сокращение утечек в атмосферу при­родного газа, выявление источников и объектов утечки метана и двуокиси углерода по всей цепи следования газа — от скважины до потребителя.

В 1997 г. Международный банк реконструкции и развития (МБРР) выступил с инициативой поддержать комплексные экологические програм­мы, направленные на уменьшение воздействия фреона и углекислоты, усугубляющих парниковый эффект.

Один из главных источников загрязнения атмосферы углекис­лым газом — автомобильный транспорт. Есть несколько путей борь­бы с этим видом загрязнений: техническое совершенствование двигателей, топливной аппаратуры, электронных систем подачи топлива; повышение качества топлива, снижение содержания ток­сичных веществ в выхлопных газах в результате применения дожи­гателей топлива, каталитических катализаторов; использование альтернативных видов топлива, например сжатого природного газа. (Оборудование автобусов «Икарус-280» электронной газодизель- ной двухтопливной системой снизило уровень выделения ими уг­лекислого газа на 40—50%.)

МБРР предлагает ввести международную программу выплаты владельцам транспортных средств, обеспечившим снижение со­держания углекислоты в выхлопах, по 10 долларов за каждую «сэ­кономленную» тонну двуокиси углерода. По расчетам экспертов, в России дотация на каждое транспортное средство может составить до 3000 долларов. Москва, другие российские города, таким обра­зом, получат возможность снизить выбросы углекислого газа и других токсичных веществ без собственных финансовых вливаний.

Рядом экологов была выдвинута разумная идея «налога на вы­деленную углекислоту»: страна, независимо от уровня индустри­ального развития, получит определенную квоту на безналоговое производство С0₂. Богатые государства смогут покупать квоты на выбросы углекислоты у более бедных стран. Такие рыночные взаи­моотношения помогут, например, Бразилии получить средства на борьбу с уничтожением тропического леса. «Налог на углекислоту» может повысить инвестиции в разработку альтернативных источ­ников энергии. Впрочем, слишком мало шансов, что эта идея, юридически и экономически вполне справедливая, будет принята именно богатыми странами.

Налог на выделенную углекислоту может вводиться также и внутри стран для отдельных предприятий и отраслей индустрии. Целесообразно ввести и налог на предприятия, производящие сер­ные и азотные ангидриды, разрушающие природные ресурсы и собственность в других регионах этой страны и в других странах.

Первой налог на производство углекислоты ввела Швеция в 1990 г. Министерство по защите среды поставило задачу: к 2000 г. снизить в стране эмиссию С0₂ на 2,5%. Введен налог на сжигание угля, нефти и природного газа.

В России открыт способ утилизации углекислого газа с исполь­зованием новейших технологий. Диоксид углерода извлекают из дымовых газов. Операцию проводят высокоэкономичным методом газоразделения с помощью ионообменных мембран, при этом кон­центрацию углекислоты доводят до 98-99%. Очищенный диоксид углерода закачивают в хранилища (газгольдеры), откуда он посту­пает на дальнейшую переработку.

На следующей стадии углекислый газ смешивают с парами воды и подвергают электрохимическому разложению в процессе электро­лиза. В результате реакции при высокой (1100—1150°С) температуре на аноде выделяется сверхчистый кислород, а на катоде — смесь окиси углерода и водорода, т.е. синтез-газ, служащий основным сырьем для производства углеводородных соединений, всего спек-34

тр* современных искусственных материалов — от синтетического бензина и дизельного топлива до изделий из полимеров (пластмасс, ЛККОВ, красок, растворителей и т.д.). Синтез-газ может использо­ваться и в металлургии для бескоксового производства чугуна.

Эта технология для получения углеводородов из диоксида уг­лерода (т.е. практически из отходов промышленности) не имеет мировых аналогов.

В Институте нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева РАН разработаны новейшие технологии превращения углекислого газа В метанол (метиловый спирт) и диметиловый эфир, увеличиваю­щие в 2—3 раза производительность аппаратов при значительном уменьшении расхода электроэнергии. Здесь был создан реактор но­вого типа, в котором производительность увеличена в 2—3 раза.

Введение этих технологий снизит накопление углекислого газа В атмосфере и поможет не только создать альтернативное сырье для синтеза многих органических соединений, основой для кото­рых сегодня служит нефть, но и решить важные экологические проблемы.

В перспективе возможно, хотя пока это относительно дорого, извлекать диоксид углерода непосредственно из атмосферы круп­ных промышленных городов. Интересно, что его запасы в атмос­фере и гидросфере, накопленные за 100 лет промышленной циви­лизацией, существенно превышают (в пересчете на углеводороды, полученные по предлагаемой технологии) оставшиеся на планете залежи нефти, а это около 400 млрд. т.