Факторы загрязнения окружающей среды.

Загрязнение окружающей среды — это поступление в нее вредных веществ (иногда говорят и о тепловом загрязнении), могущих нанести ущерб здоровью человека, неорганической природе, растительному и животному миру или стать помехой в той или иной человеческой деятельности. Конечно, загрязнения, вызванные деятельностью людей (их называют антропогенными), надо отличать от естественных загрязнений. Обычно, говоря о загрязнении, имеют в виду именно антропогенное загрязнение и оценивают его, сравнивая мощности естественных и антропогенных источников загрязнения.

Загрязнение окружающей среды имеет почти такую же долгую историю, что и история самого человечества. Долгое время первобытный человек мало чем отличался от других видов животных и в экологическом смысле находился в равновесии с окружающей средой. К тому же численность человечества была невелика. По оценкам исследователей, 100 тысяч лет назад на Земле было всего около миллиона человек. С течением времени в результате развития биологической организации людей, их умственных способностей, человеческий род выделился среди других видов. По словам французского эколога Ф. Рамада, «возник первый вид живых существ, воздействие которых на все живое представляет собой потенциальную угрозу равновесию в природе».

Хорошим показателем роста вмешательства человека в природные процессы, в естественный круговорот веществ может служить рост количества энергии, потребляемой человеком. За единицу количества энергии можно принять килокалорию: это приблизительно количество тепла, необходимое для нагревания килограмма воды на один градус Цельсия. На заре своего развития человек потреблял в виде пищи 2—4 тысячи килокалорий в сутки. После первых технических революций (овладение огнем, переход к оседлому образу жизни и сельскохозяйственному производству, приручение некоторых видов животных) добавилось примерно столько же используемой человеком тепловой и механической энергии. Считается, что 10 тысяч лет назад (в новом каменном веке) использовалось около 10 тысяч килокалорий на человека в сутки. В феодальном обществе, основанном на сельскохозяйственном производстве, эта величина выросла до 22—26 тысяч килокалорий в сутки — это еще не нарушало равновесия человека с природой, поскольку производство той поры неплохо вписывалось в природный круговорот веществ. Но дальше пошло хуже, и положение существенно изменилось с началом промышленной революции XVII— XVIII веков, когда производство и потребление энергии на каждого человека выросло до 70 тысяч килокалорий в сутки.

А сейчас в промышленно развитых странах (например, в США) потребляется уже до 200—250 тысяч килокалорий в сутки на каждого человека. По данным Мирового банка в промышленно развитых странах с рыночной и плановой экономикой за счет невозобновляемых топливных запасов (природный газ, нефть, уголь, ядерная энергия) было произведено и потреблено 139 тысяч килокалорий в сутки на душу населения. Правда, в других странах производится гораздо меньше энергии, и средняя цифра впятеро ниже — около 43,5 тысячи килокалорий в сутки на душу населения, то есть в 10—20 раз больше, чем потребляли первобытные люди. И по всем прогнозам производство и потребление энергии на каждого человека будут продолжать расти.

Численность человечества. А ведь надо еще учесть рост численности человечества. По оценкам историков, 10 тысяч лет назад, то есть в начале нового каменного века, численность населения Земли составляла 5 миллионов человек, ко времени образования Римской империи —150 миллионов человек, в 1650 году — 545 миллионов. В 1840 году она достигла 1 миллиарда человек, а далее стала увеличиваться особенно быстрыми темпами, достигнув 2 миллиардов в 1930 году, 3 миллиардов — в 1960 году, 4 миллиардов — в 1975 году, и в настоящее время на Земле насчитывается уже 6,5 миллиардов человек. Иначе говоря, чтобы достичь численности в 1 миллиард, человечеству понадобилось не менее полумиллиона лет, а затем прирост в миллиард человек происходил за 90, 30, 15 и 12 лет. Видно, что в последние десятилетия темп роста замедлился, но рост еще продолжается, и это создает серьезную глобальную проблему. Тот же Ф. Рамад считает, и не без оснований, что «демографический взрыв XX века по своим последствиям, возможно, превосходит такие научные открытия, как ядерная энергия и кибернетика».

Если учесть оба эти фактора — потребление энергии на душу населения и численность человечества, то окажется, что используемая человечеством энергия сейчас превышает энергию, которую использовало человечество в первобытную эпоху, в 5000 раз. Мощность источников используемой в настоящее время энергии составляет около 1,2 десятка миллиардов киловатт против 0,24 миллиона в новом каменном веке. Можно считать, что вмешательство человека в природные процессы за это время выросло не менее чем в 5000 раз, если это вмешательство вообще можно оценить.

Дело не только в том, что способность окружающей среды к самоочищению находится на пределе из-за больших количеств поступающих в среду отходов человеческой деятельности. Значительная часть этих отходов чужда природной среде. Они либо ядовиты для микроорганизмов, разрушающих сложные органические вещества и превращающих их в простые неорганические соединения, либо вообще не разрушаются и поэтому накапливаются в различных частях окружающей среды. Даже те вещества, которые привычны для окружающей среды, поступая в нее в слишком больших количествах, могут изменять ее качества и воздействовать на экологические системы.

 

Загрязнение атмосферы.

Наиболее распространенные загрязнители атмосферы поступают в нее в основном в двух видах: либо в виде взвешенных частиц (аэрозолей), либо в виде газов. По массе львиную долю — 80—90 процентов — всех выбросов в атмосферу из-за деятельности человека составляют газообразные выбросы. Среди них главное место занимают химические соединения углерода, серы и азота.

Углекислый газ. В первой части мы уже рассматривали углекислый газ (двуокись углерода). В результате сжигания топлива, а также производства цемента в атмосферу поступает огромное количество этого газа. Например, в 1984 году в атмосферу было выброшено 19,5 миллиарда тонн углекислого газа. Сам этот газ не ядовит (некоторые специалисты считают даже, что он необходим для дыхания). Он находит широкое применение в быту (газированная вода, «сухой лед» и т. п.). Его экологическая роль заключается во влиянии на климат через парниковый эффект.

Угарный газ. Сжигание топлива, которое создает большую часть газообразных, да и аэрозольных загрязнений атмосферы, служит источником другого углеродного соединения — угарного газа (окиси углерода). Он ядовит, причем его опасность усугубляется тем, что он не имеет ни цвета, ни запаха, и отравление им может произойти совершенно незаметно. Его ядовитые свойства объясняются тем, что он жадно поглощается гемоглобином крови и вместо кислорода переносится от легких к различным тканям, что ведет к кислородному голоду и гибели организма.

Выше говорилось, что очень малые концентрации составляющих смесей принято выражать через миллионные или миллиардные доли некоторого объема (реже — в долях массы) и обозначать чнм или чнб, что означает одну часть на миллион или на биллион (миллиард). Так вот, при концентрации угарного газа в 100 чнм возникает ощущение вялости, головная боль, головокружение, а концентрация в 1000 чнм (или 0.1 процента) быстро приводит к смерти человека. В естественных условиях, концентрация этого газа в воздухе составляет 0,1—0,2 чнм.(в Северном полушарии 0,2, в Южном — 0,06 чнм). В городах эта концентрация колеблется от 1 до 140 чнм (в среднем 20 чнм), в крупных городах на оживленных перекрестках в часы пик она нередко может превышать 100 чнм, а в лондонских транспортных туннелях отмечались концентрации до 295 чнм.

В настоящее время в результате деятельности человека в атмосферу поступает около 300 миллионов тонн угарного газа в год (в 1968 году в атмосферу его было выброшено 257 миллионов тонн). Причем 70—75 процентов выбросов создается сжиганием бензина в двигателях внутреннего сгорания, около 10 процентов сжиганием угля и дров, примерно столько же сжиганием бытовых отходов и около 5 процентов лесными пожарами. Некоторая часть угарного газа создается технологическими потерями в промышленности (например, металлургической, нефтеперерабатывающей, химической).

Немалое количество угарного газа поступает в атмосферу и из естественных источников. Точно определить это количество трудно, так что имеющиеся оценки существенно расходятся (от 90 до 30 процентов). Основные естественные источники — это прежде всего вулканы, а также разложение органического вещества в придонных илах стоячих водоемов, электрические разряды в атмосфере, биологические процессы в океане, естественные лесные пожары и, наконец, окисление так называемых терпенов — выделяемых растительностью (главным образом вечнозеленой тропической) летучих органических продуктов ее жизнедеятельности.

Болотный газ. Значительную долю атмосферного загрязнения составляют углеводороды — органические вещества, состоящие из углерода и водорода. Из естественных источников в атмосферу поступают,прежде всего метан, простейших из углеводородов, состоящий из одного атома углерода, и четырех атомов водорода, и упоминавшиеся выше терпены. Основные источники метана — деятельность микроорганизмов при захоронении органического углерода без доступа воздуха, например, на дне болот (поэтому его иногда называют болотным газом), в насыщенных водой почвах, в пищеварительных органах жвачных животных. Некоторое количество метана (около 30 процентов) поступает из антропогенных источников, например. при добыче природного газа (в нем до 97 процентов метана), нефти, угля (известны многочисленные случаи накопления метана в угольных шахтах), а также при сжигании растительной массы (для обогрева или же при сельскохозяйственных работах). В последние десятилетия поступление метана в атмосферу росло со скоростью 1,1 процента в год и в настоящее время составляет, по недавним Оценкам, около 400—-500 миллионов тонн в год. С такой же скоростью росло и его содержание в атмосфере, которое в средних широтах Северного полушария оценивается в 1,7 чнм. Для такого роста атмосферного содержания метана достаточно 11—12 процентов его нынешних источников, остальные 88—89 процентов удаляются из атмосферы (считается, что основным механизмом удаления метана является его окисление, а также его разложение почвенными микроорганизмами).

В последнее время роль различных источников метана изменилась. В 1940-х годах на первом месте стояли болота и заболоченные местности, а в 1980-х годах этот источник ослабел, и переместился на четвертое место, уступив место затопляемым полям для возделывания риса («чекам»), животноводству и сжиганию биомассы налицо влияние деятельности человека.

Терпены, непрерывно выделяемые в атмосферу деревьями и другими растениями, поступают в атмосферу приблизительно в таком же количестве, что и метан, то есть около 400 миллионов тонн в год (хотя некоторые оценки достигают 1000 миллионов тонн). Эти вещества очень активны, особенно в присутствии озона. Считается, что именно они создают атмосферную дымку, часто наблюдаемую на суше вдалеке от промышленных источников загрязнения. Многие читатели наверняка наблюдали голубоватую дымку и ощущали запах озона в утреннем, освещенном солнцем сосновом бору.

Углеводороды, поступающие в атмосферу в результате деятельности человека, составляют небольшую долю от углеводородов естественного происхождения, но загрязнение ими имеет весьма важное значение в густонаселенных районах. В 1970 году в США было выброшено в атмосферу около 35 миллионов тонн углеводородов (в течение нескольких предшествующих лет роста почти не происходило), а глобальный выброс в тот же период оценивается в 90 миллионов тонн в год. Их поступление в атмосферу может происходить на любой стадии производства, обработки, хранения, перевозки и использования веществ и материалов, содержащих углеводороды. Так, уже при добыче нефти происходит утечка попутного нефтяного газа, испарение легких фракций нефти, неполное сгорание в газовых факелах. Более половины углеводородов, производимых человеком, поступает в воздух в результате неполного сгорания бензина и дизельного топлива при эксплуатации автомобилей и других средств транспорта. Виной тому не только конструктивные недостатки двигателей, но и экологическая безграмотность многих автомобилистов, не утруждающих себя регулировкой двигателей. Особенно неприятны выбросы плохо отрегулированных дизельных двигателей; в них имеется большое количество сложных циклических и ароматических углеводородов, являющихся канцерогенными веществами.

Такие опасные для человека и животных вещества образуются при сжигании угля, нефти, бытового мусора и даже при изготовлении на открытом огне шашлыков и при курении. Немало углеводородов поступает в атмосферу от химических заводов, при испарении различных растворителей в быту, изготовлении и использовании синтетических красок, при разливах бензина на бензоколонках. При определенных условиях высокая концентрация углеводородов может привести к образованию так называемого фотохимического смога с ядовитыми веществами, вызывающими раздражение и заболевания дыхательных путей и глаз у людей и губящими растительность.

Сернистый газ. Загрязнение атмосферы соединениями серы имеет важные экологические последствия. В атмосферу поступают главным образом сернистый газ и сероводород. В последнее время начинают привлекать внимание и другие соединения серы, образующиеся в результате микробиологических процессов. Главные естественные источники сернистого газа — вулканическая деятельность, а также процессы окисления сероводорода и других соединений серы. По некоторым расчетам, вследствие вулканической деятельности в атмосферу ежегодно попадает около 4 миллионов тонн сернистого газа. Но гораздо больше — около 200— 215 миллионов тонн сернистого газа — образуется из сероводорода, который поступает в атмосферу при разложении органического вещества.

Промышленные источники сернистого газа по интенсивности давно превзошли вулканы и сейчас сравнялись с суммарной интенсивностью всех естественных источников. В природе нет ископаемого топлива, которое состояло бы из одних углеводородов. Всегда имеется примесь других элементов, и один из них — сера. Даже природный газ содержит по крайней мере следы серы. В сырой нефти, в зависимости от месторождения, содержится от 0,1 до 5,5 процента серы, а уголь содержит от 0,2 до 7 процентов серы. Поэтому сжигание топлива дает 80—90 процентов всего антропогенного сернистого газа, причем больше всего (70 процентов и более) дает сжигание угля. Остальные 10—20 процентов приходятся на выплавку цветных металлов и производство серной кислоты. Сырьем для получения меди, свинца и цинка служат главным образом руды, содержащие большое количество серы (до 45 процентов). Те же самые руды и другие богатые серой минералы служат сырьем для получения серной кислоты.

Сернистый газ очень ядовит, он представляет угрозу здоровью и даже жизни человека и животных, наносит ущерб растительности. Обычная концентрация сернистого газа в нижней части атмосферы равна 0,2 чнб. Однако его распределение по земному шару очень неравномерно. По измерениям на станциях наблюдения за фоном (мониторинга), расположенных в различных районах мира и находящихся в удалении от непосредственных антропогенных источников этого газа, концентрации различаются в десятки и сотни раз. Наибольшие концентрации наблюдаются в Северном полушарии, причем максимальных значений они достигают в восточных и центральных районах США, в Центральной Европе (10—14 микрограммов на кубометр, или 3,4—4,8 чнб). В районах, где крупных городов и промышленных центров, концентрация сернистого газа на порядок меньше (1—4 микрограмма на кубометр, или 0,34—1,37 чнб), а в некоторых более чистых районах, как Кавказ и озеро Байкал, меньше 0,1 микрограмма на кубометр, или 0,034 чнб. В Южном полушарии концентрация сернистого газа в 1,5—2 раза ниже, чем в Северном, над океаном существенно ниже, чем над континентом, причем над океаном концентрация увеличивается с высотой, тогда как над континентами она уменьшается,

При концентрации 8—12 чнм сернистый газ сильно раздражает дыхательные пути и вызывает кашель, при 20 чнм он раздражает глаза. В присутствии других загрязнителей, например при наличии аэрозольных частиц, для такого же воздействия достаточно гораздо более низких концентраций сернистого газа. Это объясняется тем, что совместный эффект двух загрязнителей превосходит сумму воздействий каждого из загрязнителей, действующих порознь.

Лондон был, по-видимому, первым из крупных городов мира, которые столкнулись с проблемой загрязнения атмосферы сернистым газом. Известно, что еще в середине XIII века стали раздаваться протесты против использования угля для отопления, но несмотря на королевский запрет, изданный Эдуардом 1 в 1276 году, его потребление в каминах для отопления домов продолжало расти. К этому вскоре прибавилось использование угля в промышленности, и уже в XVIII веке содержание сернистого газа в воздухе над Лондоном часто в несколько раз превосходило современную предельно допустимую концентрацию. Сохранились свидетельства современников о том, что путники, приближавшиеся к Лондону, уже за несколько миль до города чувствовали резкий запах сернистого газа.

Принятые меры не замедлили сказаться. После издания закона об охране воздуха Большого Лондона, замены традиционных угольных каминов бутафорскими (представьте себе, что означал для англичан отказ от традиции!), введения парового отопления и расширения использования электричества смоги, да и обычные туманы в английской столице стали более редкими гостями. Их воздействие теперь никак нельзя сравнивать с убийственным воздействием смогов 1950—1960-х годов.

В России выбрасывается в воздух ежегодно около 23 миллионов тонн сернистого газа, что составляет приблизительно десятую долю от глобального выброса этого газа и около четверти от всех выбросов вредных веществ в атмосферу в нашей стране.

Для растений сернистый газ ядовит при содержании 2—3 чнм (или 6—9 миллиграммов на кубометр), но хронические повреждения наступают уже при 0.03 чнм (0,09 миллиграмма на кубометр). При больших концентрациях сернистого газа происходит быстрое отмирание листьев и гибель всего растения. Хронические повреждения при длительном воздействии малых концентраций сернистого газа выражаются в накоплении вредных веществ,в тканях растения, разрушении хлорофилла, снижении интенсивности фотосинтеза, нарушении роста, снижении урожая. Сернистый газ нарушает водный обмен у растений, вызывает опадание листьев, усыхание молодых побегов. Особенно чувствительные окисляется до серного ангидрида, который жадно соединяется с водой или слабыми водными растворами облачных или дождевых капель и образует сульфатные аэрозольные частицы. Их время пребывания в нижней атмосфере несколько больше, чем у сернистого газа.

Аммиак и окислы азота. Третий по массе и по значению вид газообразного загрязнения атмосферы образуют соединения азота — аммиак, закись азота, окись азота и двуокись, или перекись, азота. Два первых газа имеют в основном естественное происхождение, и мы не будем здесь на них останавливаться.

Главные азотсодержащие загрязнители атмосферы — окись и перекись азота. Оба газа ядовиты. Окись азота поступает в атмосферу в результате жизнедеятельности микроорганизмов и горения. Естественные источники дают около 450 миллионов тонн в год, антропогенные — вдесятеро меньше. Основным антропогенным источником является высокотемпературное сжигание ископаемого топлива, прежде всего в двигателях внутреннего сгорания и дизелях. В атмосфере окись азота довольно быстро окисляется в двуокись, которая также образуется при горении. Некоторая доля двуокиси образуется при вулканической деятельности и электрических разрядах в верхних слоях атмосферы.

Средняя концентрация окиси азота достигает 2 чнб (3 микрограмма на кубометр), двуокиси азота —

— 4 чнб (6 микрограммов на кубометр). В крупных промышленных центрах их концентрация увеличивается в 10—100 раз. Так, например, в пяти крупных городах США, расположенных в промышленном поясе северо-востока и Среднего Запада, средняя годовая концентрация двуокиси азота составляла 30—50 чнб (60—100 микрограммов на кубометр), а среднегодовое значение максимумов — 140—260 чнб (290—530 микрограммов на кубометр).

Окислы азота в атмосфере приводят к образованию коричневатого смога, чему, как правило, способствует присутствие Других загрязнителей — сернистого газа, углеводородов, а также местные метеорологические и топографические условия. Такие смоги наносят ущерб здоровью людей, в частности вызывают раздражение глаз и губят городскую растительность.

Окислы азота в облаках и туманах соединяются с водой, образуя капельки разбавленной азотной кислоты или ее солей. Часть из них превращается в твердые аэрозольные частицы, которые осаждаются на поверхности почвы и воды, другая вымывается из атмосферы дождями, так что кислые дожди бывают как сернокислыми, так и азотнокислыми.

Почти 90 процентов окислов азота, попадающих в атмосферу в результате деятельности человека, образуется в результате сгорания топлива в автомобильных двигателях (более 50 процентов) или в топках теплоцентралей и тепловых электростанций. Большой вклад вносит также сжигание твердых отходов — бытовых, промышленных и сельскохозяйственных, лесные пожары. Источником окислов азота служат также ряд отраслей промышленности, в их числе производство азотной кислоты, минеральных удобрений, искусственных волокон и т. д.

Аэрозоли. Количество аэрозольных частиц, поступающих в атмосферу из естественных источников, оценивается в 700—-2200 миллионов тонн в год, из искусственных источников пока что впятеро меньше — 185—415 миллионов тонн в год.

Процессы образования аэрозолей весьма разнообразны. Это прежде всего раздробление, размельчение и распыление твердых веществ. В природе такое происхождение имеет минеральная пыль, поднимаемая с поверхности пустынь во время пыльных бурь. В северной части тропической Атлантики, куда выносится сахарская пыль пассатными ветрами, атмосфера бывает настолько замутненной, что солнце при восходе или закате оказывается невидимым довольно высоко над горизонтом. Этот источник атмосферных аэрозолей имеет глобальное значение, так как пустыни занимают около трети поверхности суши, да еще имеется тенденция к увеличению их доли из-за неразумной деятельности человека. Минеральная пыль с поверхности пустынь переносится ветром на многие тысячи километров. Так, например, отмечалось выпадение больших количеств сахарской пыли в Англии, а также и на противоположной стороне Атлантического океана — на острове Барбадос.

Аналогично проявляется вулканический пепел, попадающий в атмосферу во время извержений вулканов. Хотя крупные извержения происходят сравнительно редко и нерегулярно, вследствие чего этот источник аэрозоля по массе значительно уступает пыльным бурям, его значение весьма велико, так как этот аэрозоль забрасывается в верхние слои атмосферы — в стратосферу. Оставаясь там в течение нескольких лет, он отражает или поглощает часть солнечной энергии, которая могла бы в его отсутствие достичь поверхности Земли.

Источниками аэрозолей являются также технологические процессы хозяйственной деятельности людей. Мощный источник минеральной пыли — промышленность строительных материалов. Добыча и дробление пород в карьерах, их транспортировка, производство цемента, само строительство — все это загрязняет атмосферу минеральными частицами. Например, для получения тонны цемента требуется тонко размолоть около 3 тонн исходной породы, а ведь в мире производится не менее полумиллиарда тонн цемента! В 1983 году только социалистические страны и 6 главных капиталистических стран произвели 460 миллионов тонн цемента. Одна только цементная промышленность производит ежегодно около 7 миллионов тонн аэрозолей. Мощный источник твердых аэрозолей — горнодобывающая промышленность, в особенности при добыче угля и руд в открытых карьерах. В них на больших площадях снимается верхний почвенный слой вместе с растительностью, и обнажившиеся породы становятся беззащитными перед термическим и ветровым разрушением. Сама добыча, которая состоит, собственно, в погрузке угля или руды экскаваторами на железнодорожные платформы, является источником огромных количеств пыли, загрязняющей воздух и местность на многие километры вокруг. Этот способ добычи угля или руды кажется наиболее дешевым, но при оценке его рентабельности не учитывается деградация окружающей среды. Но и добыча в шахтах и рудниках — так же источник аэрозолей, поскольку около них образуются горы пустой породы (терриконы), разрушаемые ветром и водой. Много аэрозолей вносят в атмосферу черная металлургия с ее огромными объемами руды и кокса, цветная металлургия с обогатительными фабриками, производство и применение минеральных удобрений и пестицидов и так далее.

Аэрозоли попадают в атмосферу при разбрызгивании растворов. Естественный источник таких аэрозолей — океан, поставляющий хлоридные и сульфатные аэрозоли, образующиеся в результате испарения морских брызг, в количестве около миллиарда тонн в год, то есть около 40 процентов всего аэрозоля, поступающего в атмосферу. Впрочем, вклад от человеческой деятельности здесь невелик.

Еще один мощный механизм образования аэрозолей — это конденсация веществ во время горения или неполное сгорание из-за недостатка кислорода или низкой температуры горения. Так, например, образуются частицы сажи при сжигании угля и других топлив. В природе главный источник таких аэрозолей — это лесные пожары, люди же добавляют аэрозоли при сжигании угля, нефти, древесины, отходов; аэрозоли поставляют дым металлургических заводов и т. п. В сумме это дает 2—3 процента от общего поступления аэрозолей в атмосферу. При горении образуются также газы — сернистый, окислы азота, выброс которых, как говорилось выше, приводит к возникновению сульфатных и нитратных аэрозолей. Этот вторичный источник аэрозолей вместе с аэрозолями, образующимися из терпенов, углеводородов и т.п., дает около 8 процентов общего поступления в атмосферу.

Аэрозоли удаляются из атмосферы тремя путями: сухим осаждением под действием тяжести (главный путь для крупных частиц), осаждением на препятствиях и вымыванием осадками.

Все сказанное выше приводит к тому, что размеры, состав, химические и физические свойства аэрозолей весьма разнообразны. Например, их размеры (радиусы) варьируют в основном в миллион раз — от тысячных долей до тысяч микрон (т. е. миллионных долей метра).

Аэрозольное загрязнение. Аэрозоли, во-первых, воздействуют на погоду и климат: оптически активные частицы с радиусами от 10-1 до 101 микронов вносят основной вклад в замутненность атмосферы; частицы с радиусами от 10-2 до 102 микронов служат ядрами конденсации влаги и способствуют образованию облаков и туманов, дождя и снега. портят здоровье людей. В течение суток через легкие человека проходит 12—14 кубометров воздуха. Концентрация аэрозоля в чистом воздухе составляет 10—12 микрограммов на кубометр, в промышленных городах вдесятеро, а иногда и в несколько десятков раз больше. Даже если учесть, что крупные частицы задерживаются в носовой полости, а очень мелкие возвращаются с выдыхаемым воздухом, то и тогда в легких жителя промышленного центра ежесуточно может оседать 1 миллиграмм аэрозолей. Химически неактивные аэрозоли накапливаются в легких и ведут к их повреждениям. Обычный кварцевый песок и другие силикаты — слюды, глины, асбест, тальк и др., накапливаясь в легких, могут приводить к таким заболеваниям, как силикоз и даже рак легких. Частыми оказываются хронические бронхиты, эмфизема легких, астма и другие аллергические заболевания. Химически активные аэрозоли, а среди них немало ядовитых, наносят вред не только легким, но и проникают в кровь, приводя к заболеванию сердечнососудистой системы и печени.

Выше уже говорилось о действии кислых туманов, раздражающем слизистые оболочки, глаза и кожу. В некоторых случаях аэрозоль может оказывать на человека и психологическое действие: неприятные ощущения вызывают некоторые запахи, ухудшение видимости, загрязнение одежды смолистыми или сажистыми аэрозолями. Устранение ущерба, наносимого аэрозолями, иногда требует значительных затрат.

Тяжелые металлы. Промышленные дымы содержат не только сажу, но и множество других вредных веществ. Производство черных металлов сопровождается не только выбросами сернистого газа и окиси железа, но и таких ядовитых веществ, как сурьма, свинец, мышьяк, пары ртути. В еще больших количествах ядовитые тяжелые металлы поступают в атмосферу из предприятий цветной металлургии. Они составляют половину источников поступления в атмосферу меди и цинка. Сжигание топлива дает 85 процентов выбросов в атмосферу ванадия, 98 — кобальта, 80 — сурьмы, 77 — никеля, 50 процентов селена. С выхлопами автомобилей выбрасывается 250—300 тысяч тонн свинца, который с 1924 года используется в примеси к бензину (в виде тетраэтилсвинца) как антидетонатор. Уже в 1940 году его содержание в образцах материкового льда Гренландии превысило допустимую норму в 175 раз, а в 1966 году норма была превышена в 500 раз!

Больше всего это отношение у свинца: 17,5: его выбрасывается в атмосферу много больше Других металлов и в абсолютном выражении — около трети миллиона тонн в год. Затем идут четыре элемента, которые поступают в атмосферу из-за человеческой деятельности вдвое больше, чем от естественных источников: это кадмий, цинк, мышьяк и никель.

Радиоактивность. Что бы ни говорилось об якобы обеспеченной экологической чистоте ядерной энергетики, возможность загрязнения окружающей среды существует практически на всех этапах производства как ядерной энергии, так и ядерного оружия, причем сейчас мы говорим о контролируемых технологических процессах, хотя наибольший ущерб могут причинить аварии на предприятиях атомной промышленности. Правда, вероятность таких аварий, по расчетам специалистов, мала. Однако последствия таких аварий могут быть настолько ужасными, что даже эта малая вероятность не может успокоить общественность всех стран. И это доказала самая большая за историю атомной энергетики катастрофа на Чернобыльской АЭС.

Естественная радиоактивность, интенсивность которой в специфических, выработанных физиками единицах, оценивается в 10—20 микрорентген в час, создается в атмосфере двумя источниками. Во-первых, это выделение радиоактивных газов из минералов земной коры. Таково происхождение газа радон-222, который имеет период полураспада в 3,8 суток, и совсем уже короткоживущего торона, он же радон-220: период его полураспада 54 секунды. Во-вторых, это воздействие космических лучей на атмосферные газы, приводящее к образованию радиоактивных изотопов — трития (водород-З), углерода-14, бериллия-7 и некоторых других.

Рентген (Р) — это количество рентгеновского, или гамма-излучения, которое путем ионизации создает в воздухе некоторый определенный электрический заряд (2,58-10-4 кулонов на килограмм). Употребляется также единица рад— это доза радиации, равная энергии 10 мДж, поглощенной килограммом облученного вещества. Используется и биологический эквивалент рентгена (бэр); он равен дозе ионизирующего излучения, дающей такой же биологический эффект, что и рентгеновское излучение в один рентген. Отношение между бэром и радом для рентгеновского и гамма-излучения и электронов равно единице, для медленных нейтронов — трем, для альфа-частиц, быстрых нейтронов и протонов—десяти, для осколков деления урана — двадцати. Это отношение характеризует относительную биологическую эффективность соответствующего вида излучения.

Уже при добыче сырья на урановых или ториевых шахтах, как и при добыче обычной руды, образуется много пыли, но эта пыль радиоактивна. Она и выделяющиеся радиоактивные газы могут оказаться в атмосфере при вентилировании шахт. На обогатительных фабриках урановая руда дробится и распыляется, и в воздух может попадать не только радиоактивная пыль, но и ядовитые вещества: ванадий, мышьяк, селен и др. Далее концентрат урановой руды растворяют, при этом в атмосферу могут выделяться радиоактивные пары, или обрабатывают фтором с образованием и возгонкой шестифтористого урана. В дальнейшем это радиоактивное и крайне ядовитое вещество прогоняется по длинным трубам с фильтрами (метод газовой диффузии) или центрифугируется для отделения ядерного топлива — урана-235. Естественно, что вероятность просачивания ядовитого и радиоактивного шестифтористого урана через многочисленные соединения труб при всем этом довольно велика. Изготовление топливных элементов для атомных электростанций, включающее механическую и тепловую обработку ядерного топлива, осуществляется в герметических помещениях с помощью дистанционно управляемых манипуляторов. Тем не менее,вероятность попадания радиоактивности в окружающую среду имеется и здесь.

Вероятность радиоактивного загрязнения окружающей среды при нормальной работе атомных электростанций невелика, но аварии, как упоминалось выше, могут иметь катастрофические последствия. Самая крупная авария (активность выброса 50 миллионов Кюри) на Чернобыльской АЭС в 1986 году привела к гибели и потере здоровья многих людей, полностью выключила из хозяйственной деятельности, можно сказать, из жизни, огромную территорию, нанесла большой материальный урон. Дополнительные последствия, которые могут проявиться в будущем, сейчас еще невозможно оценить.

Использованное на атомных электростанциях топливо, в котором содержится большое количество различных радиоактивных веществ, может быть использовано повторно, если отделить от этих веществ оставшийся уран. Это делается на специальных заводах, где отработанное топливо подвергается механической и химической переработке. При этом в атмосферу могут выбрасываться радиоактивные газы: криптон-85 (период полураспада 10,6 года), йод-131 (8,1 суток), рутений-103 (40 суток) и рутений-106 (один год).

Нельзя сбрасывать со счетов радиоактивное загрязнение воздуха на заводах ядерного оружия, которые все еще продолжают производить свою смертоносную продукцию, а также при транспортировании сырья, готовых изделий или отходов и при подземных испытаниях ядерного оружия. Недавно стало известно о взрыве хранилища радиоактивных отходов на заводе под Челябинском, произошедшем в 1957 году. При аварии произошел выброс отходов с активностью около 2 миллионов Кюри, и хотя 90 процентов ее осталось в пределах завода, загрязненной (в основном изотопом стронций-90) оказалась территория размерами примерно 300х10 километров.

Естественная радиоактивность дает каждому человеку в течение жизни дозу в 5—10 бэр. Это облучение наряду с другими факторами ответственно за современный «нормальный» уровень мутаций и раковых заболеваний. Логично думать, что любое дополнительное облучение увеличит вероятность этих мутаций и заболеваний. Поэтому некоторые ученые справедливо считают, что (с точки зрения, прежде всего генетических последствий) безопасного уровня радиации вообще не существует.

Загрязнение воздуха внутри помещений. Говоря о загрязнении атмосферы, нельзя не коснуться качества воздуха в жилых и иных помещениях. Исследования показывают, что и здесь есть основания для тревоги. Имеются данные, что в современных помещениях воздух может быть в 100 раз токсичнее, чем наружный воздух даже в насыщенных промышленными предприятиями городах. А ведь люди до 90 процентов своего времени, как правило, проводят в помещениях.

В воздухе замкнутых помещений может находиться, по существу, весь известный спектр загрязнителей, кроме озона. Прежде всего, следует сказать о радоне, выделяющемся из земных недр. На открытом воздухе он обычно не представляет какой-<