Главная страница «Первого сентября»Главная страница журнала «Биология»Содержание №21/2009

Я иду на урок

С. В. Зуева

Защита атмосферного воздуха от загрязнения

Экологическое мероприятие

1-й ведущий. Атмосферный воздух представляет собой смесь многих газообразных веществ. Кроме кислорода и азота, образующих основную массу воздуха, в его состав входят в небольшом количестве такие газы, как аргон, гелий, неон, двуокись углерода (углекислый газ) и другие.

В атмосферном воздухе всегда содержатся водяные пары, а также могут содержаться пыль, аммиак, сероводород и некоторые другие примеси. Кислород, азот и инертные газы являются постоянными составными частями воздуха, и их содержание в нем практически повсюду одинаково. Содержание же углекислого газа, водяных паров, пыли и других примесей изменяется в зависимости от различных условий.

Кислород – важнейшая составная часть атмосферного воздуха. Без него невозможна жизнь. Он расходуется на дыхание человека и животных, процессы горения и окисления. В то же время количество кислорода в воздухе постоянно пополняется за счет выделения его зелеными частями растений, поэтому содержание кислорода в воздухе остается практически постоянным.

2-й ведущий. Значительную долю атмосферного воздуха по объему составляет азот. Химически он инертен, но, несмотря на это, играет важную биологическую роль, участвуя в круговороте азотистых веществ.

Другие, инертные, газы не участвуют ни в каких реакциях и в тех концентрациях, в которых они обнаруживаются в атмосфере, не оказывают неблагоприятного действия на человека.

Углекислый газ, или двуокись углерода, присутствует в атмосферном воздухе в небольшом количестве. Процессы жизнедеятельности живых организмов: окисление, дыхание, гниение, брожение – сопровождаются выделением углекислого газа. Но, несмотря на многочисленные источники его образования, значительного увеличения содержания углекислого газа в атмосферном воздухе не происходит. Это объясняется тем, что углекислый газ усваивается растениями, причем углерод участвует в построении органических веществ, а кислород снова поступает в атмосферу.* В воздухе промышленных городов содержание углекислого газа несколько больше, чем в воздухе загородной местности, что объясняется его поступлением с дымовыми газами промышленных предприятий и коммунальных объектов, с выхлопными газами автотранспорта и т.п. Углекислый газ является физиологическим возбудителем дыхательного центра, поэтому увеличение его содержания вызывает учащение дыхания.

Простое сравнение состава атмосферного и выдыхаемого человеком воздуха позволяет сделать вывод, что в закрытых помещениях в результате дыхания людей должно уменьшаться количество кислорода и увеличиваться содержание углекислоты. Но практически в обычных помещениях, как жилых, так и спортивных, колебание содержания кислорода в воздухе не превышает 0,5%. Объясняется это тем, что количество кислорода в воздухе помещений непрерывно пополняется за счет проникновения из атмосферы через поры строительных материалов, щели в стенах, полу, потолке, оконных переплетах, дверях и т.д. Заметный недостаток кислорода может испытываться только при работе в так называемых замкнутых сооружениях – глубоких шахтах, колодцах, закрытых туннелях. Недостаточное поступление кислорода в организм при подъеме на большие высоты (полеты на самолетах, альпинистские восхождения и т.п.) связано с общей разреженностью воздуха на высоте.

1-й ведущий. Углекислоты в воздухе помещений в результате дыхания людей постепенно становится больше, особенно при недостаточно эффективной вентиляции. Объясняется это тем, что по сравнению с кислородом углекислый газ является более тяжелым, менее химически активным. И хотя часть углекислого газа через поры и щели в стенах, окнах и т.д. уходит в атмосферу, все же при длительном пребывании большого числа людей содержание углекислого газа в воздухе помещения увеличивается.

Повышение концентрации углекислого газа в воздухе до 2–2,5% обычно не вызывает заметных отклонений в самочувствии. Когда же его количество достигает 4%, интенсивность дыхания и сердечной деятельности увеличивается, работоспособность снижается. Повышение содержания углекислого газа в воздухе до 6% вызывает резко выраженную усталость, неспособность выполнять даже легкую физическую работу.

Практически в воздухе жилых помещений и спортивных сооружений никогда не бывает больше 0,5–1% углекислого газа. Т.е. на самочувствии человека постепенное повышение его концентрации не отражается. Тем не менее количество углекислого газа используется в качестве одного из важных показателей качества воздуха в помещении. Дело в том, что одновременно с увеличением содержания углекислого газа повышается и содержание других газообразных веществ, попадающих в воздух с поверхности кожи (в результате испарения пота), из ротовой полости и т.п. Именно эти примеси отрицательно влияют на свежесть воздуха. Но, так как содержание углекислого газа определить значительно проще, именно этот показатель используют для оценки качества воздуха.

При этом предельно допустимая концентрация (ПДК) углекислого газа в воздухе как жилых, так и спортивных помещений не должна превышать 0,1%. Иначе, качество воздуха считается неудовлетворительным и необходимо принимать меры для его улучшения.

2-й ведущий. В воздухе помещений может появиться и окись углерода (в результате неисправности отопительных приборов, вместе с табачным дымом и т.п.). Нужно иметь в виду, что пребывание в помещении, в воздухе которого окись углерода содержится даже в незначительных концентрациях, уже через 0,5–1 ч становится опасным для жизни. Если в этих условиях выполняется усиленная мышечная работа, отравление окисью углерода наступает еще быстрее.

Окись углерода в количествах, превышающих предельно допустимые концентрации, может содержаться и в атмосферном воздухе населенных пунктов, особенно в зонах расположения крупных промышленных предприятий, а также в районах интенсивного движения автотранспорта. Содержание окиси углерода в выхлопных газах автомашин составляет в среднем 4–5%. Зафиксировано немало случаев хронического отравления окисью углерода у регулировщиков уличного движения, длительно пребывающих в местах с интенсивным движением автотранспорта, а также у шоферов вследствие проникновения окиси углерода в кабины автомашин и в гаражи при регулировке двигателя. Случаи отравления окисью углерода наблюдались и у спортсменов – участников пробегов на сверхдлинные дистанции, велосипедистов, – которых сопровождали движущиеся впереди автомашины и мотоциклы.

1-й ведущий. В состав атмосферного воздуха входят и водяные пары, содержание которых (влажность воздуха) колеблется от десятков процентов до долей процента и зависит как от местных условий, так и от температуры. Чем выше температура, тем больше паров может содержать воздух, поэтому летом содержание влаги в воздухе больше, чем зимой. При насыщении воздуха водяными парами наступает их конденсация. Они оседают на пылевых и других твердых частицах, носящихся в воздухе, и образуют туман.

При увеличении влажности воздуха уменьшается испарение пота с поверхности тела, затрудняется теплоотдача, что может привести к значительным расстройствам функций организма, поэтому многие люди плохо себя чувствуют в жарком и влажном климате.

С гигиенической точки зрения наилучшей для организма человека является относительная влажность 30–60%. В пределах этих величин колебания влажности при разных температурах мало ощутимы.

2-й ведущий. Находящаяся в атмосферном воздухе пыль состоит главным образом из мельчайших частиц минеральных веществ. В основном это частицы пород, образующих земную кору и поднимающихся с поверхности. Много пыли поступает в атмосферу при извержении вулканов. В атмосферном воздухе в минимальных количествах присутствует и космическая пыль.

Содержание наземной пыли в воздухе колеблется в зависимости от времени года, наличия зеленых насаждений, снежного покрова и т.п.

С неблагоустроенных территорий, особенно загрязненных органическими отбросами, в атмосферу поднимается значительное количество органической пыли. Существенным источником запыления атмосферного воздуха являются промышленные предприятия.

1-й ведущий. В атмосфере вместе с пылью находятся микроорганизмы, которые переносятся с места на место токами воздуха. Обычно чем больше пыли, тем больше и микробов. На открытом воздухе они быстро погибают под влиянием солнечных лучей и других факторов внешней среды. Но в закрытых помещениях некоторые виды болезнетворных микроорганизмов, например возбудители дифтерии, туберкулеза, могут долго сохранять свою жизнеспособность и стать причиной заражения здоровых людей.

Чтобы очистить воздух помещений от микроорганизмов, применяют естественную или вытяжную вентиляцию, производят тщательную уборку; используют искусственные источники ультрафиолетовых лучей, губительно действующих на микробы.

2-й ведущий. Особое опасение вызывает качество атмосферного воздуха промышленных городов нашей планеты. Многочисленные тепловые электростанции и котельные, промышленные предприятия, транспорт выбрасывают в воздух массу пылевидных частиц. Пыль в городах уменьшает общую продолжительность солнечного освещения и интенсивность ультрафиолетового излучения. Ультрафиолетовые лучи солнца, как известно, убивают болезнетворные бактерии. Поэтому в городах при прочих равных условиях количество микроорганизмов в воздухе значительно больше, чем в сельской местности.

Из-за большого количества пыли в городах увеличивается количество облачных и туманных дней.

1-й ведущий. Помимо пыли, в воздух городов попадают различные не свойственные природной атмосфере газы. Наиболее распространены выбросы сернистых соединений. Эти соединения – основной враг зеленых насаждений в городах. Сухие вершины сосен, обесцвеченная листва, бурые и красные пятна на листьях – все это признаки большого содержания сернистых веществ в воздухе. Под их воздействием в городах разрушаются металлические конструкции, гранит и мрамор памятников.

2-й ведущий. Своеобразная форма загрязнения воздуха – разного рода шумы. Пока шум все еще остается неизбежным следствием развития техники. Он особенно опасен в городах, где наносит вред здоровью людей.

1-й ведущий. А влияет ли погода на степень загрязнения воздуха?

2-й ведущий. Да, влияет. Концентрация загрязняющих веществ в атмосфере зависит не только от количества и мощности источников загрязнения, но и от местных особенностей природных условий. Поэтому при планировании и проектировании размещения предприятий, городов, других населенных пунктов необходимо учитывать господствующие направления ветров, характер рельефа, местные особенности климата.

Важную роль в концентрации загрязняющих веществ и их переносе от мест выброса играют ветры. Сильные ветры уносят загрязняющие вещества из городов и промышленных центров, рассеивают их в больших объемах воздуха. Но при этом загрязнения не исчезают, а просто перемещаются в пространстве. Например, при сильных ветрах пыль и газы из Великобритании достигают Швеции, вызывая там загрязнения воздуха в опасных концентрациях. В ряде случаев ветер приводит к увеличению концентрации пыли в воздухе. Например, в степях и пустынях ветер вызывает пыльные бури,  поднимая в воздух огромное количество твердых частиц.

При слабых ветрах загрязняющие вещества накапливаются в опасных концентрациях вблизи мест их выброса, что особенно опасно в регионах с большим сосредоточением городов, промышленных предприятий и населения.

При циклонах, когда господствуют медленные восходящие токи воздуха, загрязняющие вещества распределяются по атмосферному слою значительной высоты и не образуют больших концентраций. Дождь и снег, обычные для циклональных условий погоды, вымывают часть твердых примесей из воздуха. В антициклонах, как известно, воздух опускается вниз из более высоких слоев атмосферы, в результате чего загрязнения скапливаются непосредственно у земной поверхности. Отсутствие осадков в антициклонах также способствует скоплению загрязняющих веществ в нижних слоях атмосферы. Степень загрязнения воздуха хорошо согласуется со сменой циклональных и антициклональных состояний атмосферы. Это позволяет синоптикам одновременно с прогнозами погоды давать своевременные предупреждения о необходимости уменьшить объем загрязняющих выбросов.

1-й ведущий. В последнее время стали очень распространены смоги. К их возникновению приводят химические реакции, протекающие непосредственно в воздухе. Смоги возникают при определенных условиях: во-первых, при большом количестве пыли и газов, выбрасываемых в воздух городов; во-вторых, при длительном существовании антициклональных условий погоды, когда загрязнители скапливаются в приземном слое атмосферы.

Смоги бывают нескольких типов. Наиболее изучен и известен влажный смог. Он обычен для стран с морским климатом, где очень часты туманы и высока относительная влажность воздуха. Это способствует смешиванию загрязняющих веществ, протеканию между ними химических реакций. Тогда и возникает в 100–200-метровом слое воздуха ядовитый густой грязно-желтый туман – влажный смог.

Сухой смог, или, как его называют, смог лос-анджелесского типа, отличается от влажного смога своими свойствами. Воздух в Лос-Анджелесе (США) сухой, поэтому смог здесь образует не туман, а синеватую дымку.

Третий вид смога – ледяной смог, или смог аляскинского типа. Он возникает в Арктике и Субарктике при низких температурах в антициклоне. В этом случае выбросы даже небольшого количества загрязняющих веществ из топок приводят к возникновению густого тумана, состоящего из мельчайших кристалликов льда и серной кислоты.

Смоги разных типов характерны для многих крупных городов мира, в том числе и для ряда городов нашей страны, где существуют физико-географические условия, благоприятные для возникновения смога. Эти города, как правило, расположены в горных котловинах и районах, где застаивается воздух. Смоги бывают часто и в городах Кузбасса. В этом вы сами могли убедиться. К сожалению, в среднем по стране в настоящее время обезвреживается лишь около 80% вредных веществ от стационарных источников, а в ряде городов и значительно меньше.

2-й ведущий. А возможен ли какой-нибудь выход из такой опасной для человека ситуации?

1-й ведущий. Возможен, конечно. Один из способов борьбы с загрязнением воздуха заключается в рассеивании загрязняющих веществ при их переносе как можно дальше от места выброса. Для этого строят высокие трубы на заводах и тепловых станциях. Трубы выбрасывают сажу, золу и газы в струи воздуха, которые переносят их на большие расстояния и рассеивают в больших объемах воздуха. Но в связи с ростом объемов выброса этот способ перестает эффективно защищать атмосферу от загрязнений. Поэтому в настоящее время все больше используются фильтры, уменьшающие выбросы в атмосферу. Но даже самые совершенные очистные установки не могут полностью уловить загрязняющие вещества, и какая-то их часть поступает в воздух. Наиболее полное решение проблемы загрязнения воздуха достигается только при организации безотходного производства. Для этого необходимо формирование территориально-производственных комплексов, где выбросы одного предприятия могут служить сырьем для другого.

2-й ведущий. Все перечисленные меры не решают проблему загрязнения атмосферы, т.к. с каждым годом количество сжигаемого топлива растет. Выход заключается в поиске и разработке новых способов производства энергии.

В охране воздуха городов и населенных пунктов важная роль принадлежит зеленым насаждениям и зеленым зонам. Они очищают воздух от пыли, улучшают его газовый состав, уменьшают силу городских шумов.

Значительный вклад в решение проблем охраны воздуха вносят географические науки. При строительстве предприятий, городов, населенных пунктов приходится учитывать господствующие направления ветров, характер рельефа, местные особенности климата, почвенного и растительного покрова и т.д.


* Значительное количество углекислого газа растворено в воде морей и океанов. Оттуда он может вновь поступать в атмосферу, а может связываться имеющими наружный известковый скелет организмами (в первую очередь раковинными простейшими и кораллами) и впоследствии захораниваться в осадочных породах. – Прим. ред.

Продолжение следует

Рейтинг@Mail.ru