Смог и фотохимический туман

26 октября 1948 г. город Донору (США) подвергся воздействию смога, который представлял собой ни что иное, как плотный туман, сгущение атмосферы. Затем из тумана, содержащего дым и копоть, в результате конденсации стала выпадать сажа. Она покрыла всю территорию (дома, тротуары, мостовые). Более двух суток смог держался в воздухе, а врачей вскоре начали осаждать кашляющие и задыхающиеся пациенты, которые жаловались на нехватку воздуха, насморк, резь в глазах, боль в горле и тошноту. И так в течение 4-х дней заболело около 48% жи­телей Донору, 20 человек погибли. Кроме того, смог оказал пагубное воздействие на домашних животных (погибло много кошек, собак, канареек).

5 октября 1952 г. над всей Англией возникла зона высокого давления, и в течение нескольких дней не было ни малейшего ветерка. Но самое страшное воздействие смог оказал на жите­лей Лондона, т. к. именно здесь сильнее всего была загряз­нена атмосфера. За четыре дня было погублено более 4 тыс. человек. Специалистами было установлено, что в состав этого смога входило несколько сот тонн дыма и сернистого ангидрида. И когда ученые сопоставили загрязненность атмосферы с уров­нем смертности в эти дни, было обнаружено, что смертность увеличивалась прямо пропорционально концентрации в воздухе дыма и сернистого газа.

В 30-х гг. прошлого века над Лос-Анджелесом стал появляться смог даже в теплое время года (летом и ранней осенью, в жар­кие дни). Этот смог другого типа, отличный от лондонского; т. к. лос-анджелесский представлял собой сухой туман с влаж­ностью 70%.

Такой смог называют фотохимическим туманом, так как для его воз­никновения необходим солнечный свет, который вызывает сложные фо­тохимические превращения в смеси углеводородов и окислов азота авто­мобильных выбросов. В лондонском смоге не образуется практически никаких новых веществ, а его токсичность целиком зависит от исходных загрязнителей; возникает он при сжигании больших количеств топлива. В фотохимическом же тумане в ходе фотохимических реакций образуют­ся новые вещества, значительно превышающие по своей токсичности исходные атмосферные загрязнения. Фотохимический туман образуется при значительно меньших выбросах в атмосферу по сравнению с лон­донским типом, для него также более характерна желто-зеленая или су­хая дымка, а не сплошной туман.

При фотохимическом тумане, как и при лондонском смоге, появляет­ся неприятный запах, резко ухудшается видимость, у людей воспаляются глаза, слизистая оболочка носа и горла, отмечаются симптомы удушья, обостряются легочные и прочие хронические заболевания. При этом по­гибают животные и птицы. Повреждает он и растения, особенно бобы, салатные культуры, свеклу, злаки, виноград, декоративные насаждения.

При повреждении растений фотохимическим туманом сначала на­блюдается на листьях серебристый или бронзовый оттенок, а затем бы­строе увядание всего растения. У человека он вызывает повреждение нерв­но-психической сферы, обострение бронхиальной астмы. Он способен вызывать коррозию металлов, портить одежду, нарушать работу транспорта, резко снижать видимость.

Основная причина образования такого тумана — выхлопные газы ав­томобилей, однако он может возникать в загрязненном воздухе в резуль­тате фотохимических реакций, протекающих под действием солнечного излучения. В ясные дни солнечная радиация вызывает расщепление мо­лекул двуокиси азота с образованием окиси азота и атомарного кислоро­да, а атомарный кислород с молекулярным кислородом дает озон. Затем окись азота вступает в реакцию с олефинами выхлопных газов, которые расщепляются по линии двойной связи и образуют осколки молекул, и в результате образуется избыток озона.

В крупных американских городах концентрация озона достигает 2-3 мг/м³ и выше, что в 100-200 раз больше, чем в чистом природном воздухе.

Кислотные дожди

Развитие промышленности, транспорта, освоение новых источников энергии приводят к тому, что количество промышленных выбросов уве­личивается с каждым годом. В результате сжигания ископаемого топлива в атмосферу Земли поступают соединения азота, хлора, серы и другие элементы. Среди них преобладают оксиды серы и азота. В реакции с во­дой они образуют соответственно серную и азотную кислоты различной концентрации.

Одна из важнейших экологических проблем, с которой связывают окисление природной среды, — кислотные дожди. В отсутствие загрязни­телей атмосферная вода имеет рН = 5,6. При наличии в атмосфере кис­лых газов рН осадков становится меньше, чем 5,6 и выпадают кислотные дожди.

I Промышленные предприятия Западной Европы в конце прошлого века ежегодно выбрасывали в атмосферу громадное количество двуокиси серы. Образовывавшаяся в результате серная кислота выпадала на землю вместе с дождем ("кислотные" дожди). Та­кое загрязнение привело к нарушению почвенного баланса, за­медленному росту деревьев (ежегодно на 0,5%), опаду листьев. У людей в неблагоприятных районах участились случаи заболева­ния раком. Поэтому органами Европейского Сообщества были приняты соответствующие меры, ограничивающие промышленные выбросы двуокиси серы.

Специалисты отмечают, что термин "кислотные дожди" недостаточно точен, т. к. загрязняющие вещества могут выпадать не только в виде до­ждя, но и в виде снега, облаков, тумана ("влажные осадки"), либо в виде газа и пыли ("сухие осадки") в засушливый период.

В результате выпадения кислотных осадков произошло изменение природных экосистем. Так, первыми жертвами стали водоемы — озера и реки, которые погибают при кислотности рН < 4,5, поскольку все живые существа не выносят такой кислотности, а это в свою очередь влияет на весь животный мир. Все это может привести к разрыву пищевых цепей и изменить экологическое равновесие в океанической экосистеме.

Следствием кислотных дождей является деградация лесов, поскольку нарушается поверхность почвы, вымываются биогенные элементы (азот, фосфор и т. д.), происходит мобилизация (увеличивается подвижность) алюминия и других токсичных элементов, лес быстрее поражается вреди­телями.

Главными "поставщиками" загрязнителя в воздух являются США, страны СНГ, Польша, Германия, Великобритания, Китай и Канада.

Для уменьшения загрязнения атмосферы кислыми газами необходимо сократить выбросы кислотообразующих веществ (замена топлива, очистка отработанных газов).