Мелкодисперсные частицы

Содержание

Что такое РМ2.5 и откуда они

Это воздушный загрязнитель, в состав которого входят как твердые микрочастицы, так и мельчайшие капельки жидкостей. И те, и другие размером примерно от 10 нм до 2,5 мкм. Другие обозначения и названия частиц РМ2.5: FSP (fine suspended particles), fine particles, fine particulate matter, мелкодисперсные взвешенные частицы, тонкодисперсная пыль.
Совсем мелкие частицы (порядка 1 нм и меньше) — это уже молекулы газов. Например, диаметр молекулы воды и кислорода — 0,30 нм, азота — 0,32 нм, водорода — 0,25 нм. У таких мелких тел поведение сильно отличается от частиц РМ2.5. О газах мы расскажем в другой раз, ниже речь о твердых микрочастицах.
Почему именно 2.5 мкм? Забегая вперед, скажем: в отличие от более крупных частиц, РМ2.5 легко проникают сквозь биологические барьеры и поэтому представляют наибольшую угрозу для организма.
Все эти частицы и капельки размером меньше 2,5 мкм находятся в воздухе во взвешенном состоянии. Они есть и в лесу, и на море, но именно в городе представляют наибольшую опасность. Во-первых, обычно их в городе намного больше, а во-вторых, химический состав мелкодисперсного аэрозоля в городе опаснее, чем на природе. К слову, в разных городах могут сильно отличаться и состав аэрозоля РМ2.5, и параметры отдельных частиц.
Что из себя представляют твердые частицы РМ2.5? Зависит от того, откуда они взялись. По своему происхождению РМ2.5 делятся на:

  • Первичные РМ2.5
    Выбрасываются в воздух уже готовыми. Мельчайшие кусочки сажи, асфальта и автомобильных покрышек, частицы минеральных солей (сульфаты, нитраты), соединения тяжелых металлов (в основном оксиды). Биологические загрязнители (некоторые аллергены и микроорганизмы) тоже относятся к РМ2.5.
    Пара слов о частицах сажи. Уголь — хороший сорбент, поэтому даже на мельчайших частицах сажи осаждаются токсичные соединения. При работе двигателей внутреннего сгорания это, например, полициклические ароматические углеводороды с большим молекулярным весом. Получается не просто частица сажи, а частица «с начинкой» из вредной органики.
  • Вторичные РМ2.5
    Образуются непосредственно в атмосфере. Один из примеров: в городской воздух выбрасываются оксиды азота и серы, при контакте с водой они образуют кислоты, а уже из них получаются твердые частицы солей (нитраты и сульфаты).

По типу источника частицы РМ2.5 делятся на:

  • Искусственные (антропогенные)
    Главный антропогенный источник частиц — транспорт. Двигатели внутреннего сгорания и промышленные процессы со сжиганием твердых видов топлива (уголь, бурый уголь, нефть), строительство, добыча полезных ископаемых, многие виды производства (особенно производство цемента, керамики, кирпича, плавильное производство), в городах источником может быть эрозия дорожного покрытия и стирание тормозных колодок и шин. Даже сельское хозяйство – источник аммиака, из которого могут образоваться вторичные РМ2.5.
  • Природные (неантропогенные)
    Источники: эрозия почвы в засушливых районах и органические испарения.

Почему все вдруг заговорили о РМ2.5

В современном Китае эту аббревиатуру знает почти каждый житель мегаполиса.
В остальном мире эти частицы тоже «набирают популярность». Это связано с элементарным фактом: частицы РМ2.5 опасны. И опасность эта становится все более и более явной. С 1990 по 2010 год 3,1 млн людей умерли от причин, связанных с частицами РМ2.5. Еще одна цифра: частицы PM2.5 сокращают ожидаемую продолжительность жизни в среднем на 8,6 месяцев. Всего с РМ2.5 связаны 3% смертей от заболеваний сердечно-сосудистой и дыхательной системы и 5% смертей от рака легкого. Источник – последний крупный отчет Всемирной организации здравоохранения о загрязнении воздуха и его влиянии на здоровье людей.
(Ссылки на этот и другие источники в конце статьи).
Все привыкли опасаться вредных газов: вдохнешь их — и сразу отравишься. Возможно, это отголоски военных лет и страхов перед боевыми отравляющими веществами, техногенными катастрофами и мрачными картинками людей в противогазах. Но на самом деле частицы не менее опасны. Люди вдыхают их каждый день. На небольшие дозы РМ2.5 нет мгновенной реакции, как на отравляющий газ, но они накапливаются в организме и со временем могут привести к серьезным проблемам.
Именно поэтому в отчете ВОЗ речь не о пиковых скачках РМ2.5 во время промышленных выбросов, а о хроническом воздействии этих частиц на организм. Том воздействии, под которым каждый день находятся жители крупных городов.

Влияние РМ2.5: две гипотезы и шесть механизмов

Основной источник информации о влиянии РМ2.5 на организм — доклад о связи между загрязнением воздуха и сердечно-сосудистыми заболеваниями .
Частицы РМ2.5 называют еще респирабельной, вдыхаемой фракцией. Они настолько мелкие, что проходят сквозь биологические барьеры в нашем организме: носовая полость, верхние дыхательные пути, бронхи. РМ2.5 вместе с воздухом попадают напрямую в альвеолы — пузырьки, в которых происходит газообмен между легкими и кровеносными сосудами.
Самые мелкие частицы РМ2.5 при газообмене могут попадать в кровь. Поэтому с ними связаны заболевания не только дыхательной системы, но и сердечно-сосудистой. Причем загрязняют и частицы сами по себе, и вредные соединения, сорбированные на мельчайших частицах угольной сажи.
В начале 2000-х годов ученый по фамилии Питерс (Peters) показал, что воздействие мельчайших частиц вызывает в организме человека два ответа:

  • Условно «быстрый»: уже через 2 часа
  • Условно «медленный»: через 24 часа

Пытаясь найти объяснение этому, Питерс выдвинул две основные гипотезы о том, как РМ2.5 и вообще любые воздушные загрязнители влияют на сердечно-сосудистую и дыхательную системы.
Гипотеза №1: про «быстрый» ответ
Суть: мельчайшие частицы раздражают определенные рецепторы в воздухоносных путях и запускают рефлекс, меняющий сердечный ритм и интенсивность дыхания. Работает нервная система, а нервная регуляция всегда отличается быстрым ответом на раздражитель.
Гипотеза №2: про «медленный» ответ
Суть: мельчайшие частицы откладываются в легких, сосудах и вызывают в них воспаление. В ответ на воспаление в крови повышается количество специальных сигнальных белков – цитокинов. Они запускают цепь биохимических реакций, которые в конечном счете ведут к тромбозу, а потом и к ишемической болезни сердца, инфаркту и т.д. Такой ответ организма занимает больше времени, чем нервная реакция.
Чтобы подкрепить эти гипотезы фактами, исследователи проследили за РМ2.5 в организме и выявили шесть основных механизмов вредного воздействия частиц:

  1. Возбуждение легочных рецепторов: учащение дыхания, сердечная аритмия
  2. Разрушение клеток легочного эпителия
  3. Развитие воспалительного ответа
  4. Увеличение свертываемости крови
  5. Дестабилизация атеросклеротических бляшек
  6. Утолщение стенок сосудов

1. Возбуждение легочных рецепторов: учащение дыхания, сердечная аритмия

По нервным волокнам в головной мозг поступают сигналы от рецепторов, которые находятся в стенках дыхательных путей: в носу, ротовой полости, глотке, гортани, трахее, бронхах и в самих лёгких. Эти рецепторы реагируют на разные раздражители: температуру, механическое воздействие, растяжение стенок бронхов и т.д. И как оказалось, на частицы РМ2.5 тоже.
Попала частица на рецептор – человек может закашлять, может появиться першение и жжение в груди. При этом бронхи сужаются, вздохи становятся короче, дыхание – более частым и поверхностным. Так организм пытается меньше вдыхать эту гадость и избавиться от тех частиц, которые успели проникнуть внутрь. Но таких очевидных реакций, как кашель, может и не быть, а рефлекторный ответ будет запущен.
Кроме нарушения дыхания может появиться сердечная аритмия. Пока неясно, как именно РМ2.5 влияют на сердечно-сосудистую систему, но статистически значимая связь между ними есть, это факт. Пример исследования на эту тему: работа 1999 года Уичмана (Wichmann) с выборкой из 4 000 людей. В ней показано, что больных аритмией становилось больше на 50% каждый раз после увеличения концентрации РМ2.5 в городском воздухе.

2. Разрушение клеток легочного эпителия

РМ2.5 влияют не только на рецепторы в стенках дыхательных путей, но и на сами клетки легочного эпителия. И это влияние особенно опасно в районе альвеол – легочных пузырьков, опутанных сетью капилляров.
Диаметр этих капилляров очень маленький, меньше 5 мкм. Эритроциты буквально «ввинчиваются» в них. В момент контакта эритроцита со стенкой капилляра получается единая трехслойная мембрана: стенка эритроцита, стенка капилляра и стенка легочной альвеолы. Такой плотный контакт кровяных клеток и дыхательных путей облегчает газообмен: гемоглобин в эритроците связывает кислород, а цитоплазма отдает углекислый газ, растворенный с участием карбоангидразы.
Эндотелиоцит — это клетка стенки капилляра. Сурфактант — «легочная смазка» для облегчения газообмена.
Эта альвеолярно-капиллярная мембрана – первый барьер на пути грязного воздуха. Исследования «в пробирке» показали, что частицы РМ2.5 разрушают этот барьер. Они замедляют рост и размножение клеток легочного эпителия и даже убивают их. Если такое происходит в пробирке, то может происходить и в организме.
Чем опасно нарушение альвеолярно-капиллярной мембраны? Тем, что нарушается основная функция легких — газообмен. А это может повлечь гипоксию (мало кислорода) и гиперкапнию (много углекислого газа). Про гипоксию и гиперкапнию мы писали недавно.

3. Развитие воспалительного ответа

Пара слов о инфекционном воспалении. Когда микробы попадают в организм, иммунные клетки выделяют специальные белки – цитокины. Цитокины распространяют сигнал об опасности по всему организму. В костном мозге начинают вырабатываться особые клетки иммунитета – макрофаги. Это такой отряд «силовиков», которые могут поглощать и «переваривать» микробов. Поле боя макрофагов и микробов — это и есть очаг воспаления.
Воспаление развивается при вирусной или бактериальной инфекции. Резонный вопрос: на РМ2.5 иммунитет может ведь и не среагировать? Но он реагирует. В исследовании на кроликах показана связь между РМ2.5 и воспалением в легких. У кроликов, которые вдыхали воздух с высоким содержанием РМ2.5, была отмечена повышенная активность костного мозга. И чем выше активность, тем больше макрофагов в легких.
Воспаление легких у кроликов — один из примеров. Как вы уже знаете, самые мелкие РМ2.5 могут проникать в кровь, а с ней — в любую часть организма. Поэтому они могут вызывать воспаления не только в легких, но и в стенках кровеносных сосудов, и в других органах.
Собрав подобные данные, группа исследователей под руководством Ситона и Деннекампа (Seaton, Dennekamp) предположила: иммунный ответ организма на РМ2.5 такой же, как ответ на болезнетворных микробов. И мало того, что любое воспаление само по себе может привести в больницу, оно еще и является триггером двух других опасных процессов.

4. Увеличение свертываемости крови

Первый из этих процессов – ускорение свертываемости крови. Кровь сворачивается под влиянием многих биохимических факторов. Говоря о РМ2.5, из этих факторов стоит выделить фибриноген и белок CRP (C-related protein). Детально известен механизм, по которому РМ2.5 запускают свертывание крови с помощью фибриногена и CRP.
Если коротко, то механизм такой. Сначала макрофаги захватывают частицы. При этом они продуцируют различные вещества, в том числе особые цитокины, стимулирующие костный мозг и печень. Костный мозг начинает активно вырабатывать лейкоциты и тромбоциты (клетки, участвующие в свертывании крови). А печень начинает быстрее выделять фибриноген и белок CRP. В итоге кровь сгущается и увеличивается риск тромбоза.

5. Дестабилизация атеросклеротических бляшек

Второй процесс, идущий вслед за воспалением, – так называемая дестабилизация жировых (липидных) отложений на стенках сосудов. Речь о тех самых атеросклеротических бляшках, про которые часто говорят по телевизору. Эти бляшки в тех или иных количествах есть почти у каждого взрослого человека. Они находятся на внутренней стенке сосуда и защищены специальным фиброзным утолщением, так называемой покрышкой.
Макрофаги захватывают частицы РМ2.5 и выделяют белки-цитокины — в ответ на это из стенок сосудов выделяется белок MCP. Он, как регулировщик, направляет свеженьких макрофагов и Т-лимфоцитов в очаг воспаления. И если очаг находится в жировых отложениях, то макрофаги и Т-лимфоциты «в боевом угаре» могут напасть не только на РМ2.5, но и на клетки самого организма. В итоге в этом месте клетки в стенке сосуда умирают, фиброзное утолщение ослабевает, и содержимое бляшки может выскочить в просвет сосуда.
Повышенная свертываемость крови и куски липидных отложений, гуляющие по сосудам, – два фактора, которые существенно повышают риск тромбоза.

6. Утолщение стенок сосудов

И чтобы совсем добить сердечно-сосудистую систему, частицы РМ2.5 еще и сужают кровеносные сосуды. В исследовании с огромной выборкой (5362 человека от 45 до 84 лет) показана статистически значимая связь между отравлением РМ2.5 и утолщением стенок артерий.
Конкретный механизм процесса в статье не описан. Возможно, это еще одно проявление воспалительных процессов. Как бы то ни было, утолщение стенок – еще один фактор, влияющий на просвет сосудов и развитие атеросклероза.

Обобщение: что делают РМ2.5 в организме

Представим ситуацию, когда человек дышит воздухом с критически высокой концентрацией частиц (например, как в Пекине во время сильного смога). Причем дышит весь день, без всяких респираторов и не прячась в квартире с бризером. Как отреагирует его организм?
Сначала РМ2.5 раздражают рецепторы в дыхательных путях, и нервная система посылает сигнал легким работать чаще. Просвет бронхов сужается, человек начинает дышать часто и неглубоко, поверхностно. Нагрузка на сердце увеличивается: аритмия, тахикардия. Это все происходит в течение первых 2 часов после вдыхания, это так называемый «быстрый» ответ на РМ2.5.
В течение суток в организме может развиться воспаление с каскадом биохимических и физиологических реакций. Повышение уровня цитокинов, сгущение крови, отрыв атеросклеротических бляшек, утолщение сосудов, тромбоз. Это «медленный» ответ.
Итог такого сценария: увеличение риска сердечно-сосудистых заболеваний (ишемическая болезнь сердца, инфаркт миокарда, инсульт).

На самом деле описанная выше ситуация случается крайне редко. Мало кто будет сидеть 24 часа на улице, когда в городе из-за смога объявлен красный уровень опасности. Сложно представить, что здоровый человек за одни сутки заболеет ишемической болезнью сердца из-за грязного воздуха. Наше обобщение — скорее пугалка об экологической обстановке. Но в основе этой пугалки современные реалии, поэтому игнорировать ее нельзя.
В крупном городе в воздухе всегда есть частицы РМ2.5. Это факт. И мы в любом случае вдыхаем их. Это тоже факт. Вопрос в том, какую среднесуточную дозу РМ2.5 получает организм. Если на улице воздух грязный, но дома мы защищаемся бризерами или очистителями, то мы снижаем количество частиц, вдыхаемых за день, даем организму передышку. Если он успевает очиститься от мусора и восстановиться, вероятность перечисленных выше проблем со здоровьем будет существенно меньше.
Другое дело, если изо дня в день в нас попадает больше вредных частиц, чем успевает выйти. Тогда они будут накапливаться в организме. Симптомы «отравления» РМ2.5 будут проявляться незаметно: запыхался на несколько ступенек раньше, чем обычно, иногда ноет в груди, сердце колотится чаще и так далее. Организм потихоньку изнашивается от грязного воздуха, но резкого ухудшения самочувствия нет. Негативный эффект не мгновенный, а отложенный. Но от этого не менее серьезный.
Основная опасность РМ2.5 заключается как раз не в резких скачках концентрации, а в хроническом влиянии этих частиц на организм.
В день среднестатистический городской житель вдыхает 200 миллиардов частиц РМ2.5. Половина из них откладывается в легких. Одна такая доза обойдется без серьезных последствий. Но со временем отложения РМ2.5 в организме перевалят за критический уровень, и тогда все может стать намного хуже.

Так ли уж мы далеки от 12 часового формата времени?

Формат времени с использованием AM и PM распространен не только в буржунете, иногда его отголоски можно наблюдать на пространстве рунета (в основном у локализовавшихся буржуйских проектов). Например, известный многим блогерам сервис Фидбернер предлагает выбрать время рассылки писем подписчикам исходя именно из 12-часового формата, а не 24-часового:

Вроде и часовой пояс говорит о том, что тут a.m. и p.m. не понимают, и интерфейс переведен на русский язык. Ан нет, привычка — вторая натура. А мне как понимать 11:00 am — 1:00 pm? Это с одиннадцати утра до часу дня или же с одиннадцати вечера до часу ночи? Нужно гуглить, и так каждый раз, чтобы уж точно знать…

Хотя, я, наверное, зря так на буржуев накинулся с их AM и PM. Если вдуматься, то мы с вами тоже наполовину живем в 12-часовом мире. Например, вас когда время спрашивают, вы же не отвечаете, что сейчас без пятнадцати восемнадцать, а говорите, что без пятнадцати шесть, а вечера или утра — человек и сам определить в состоянии. В этом плане мы одинаковые.

В то же время в русскоязычных текстах в большинстве случаев (да всегда) используется 24-часовая шкала времени. Но вот часы стрелочные у нас опять же в 12-часовом формате. Наверное, 24 часа было бы сложно туда уместить и выглядело бы это перегруженным.

А вот цифровые часы у нас опять же 24-часовые, а у американцев они судя по фильмам, 12-часовые с указанием a.m. и p.m.

О, как все в жизни перепуталось, если задуматься.

Расшифровка и нюансы использования A.M. и P.M.

Но это все словоблудие, а что же означает это самое AM и PM (как эти аббревиатуры расшифровываются). Оказывается, что сокращения эти латинские и означают буквально следующее:

  1. AM — до полудня
  2. PM — после полудня (это, кстати, легче запомнить, ибо первые буквы в русском и латинском названии совпадают)

Это довольно хорошо можно проиллюстрировать такими вот двумя стрелочными хронометрами:

Если утрировать, то PM — это вечер, а AM — это утро. Вроде бы все просто, но есть маленькая проблема. Все хорошо, пока дело не доходит до полудня или полуночи, т.е. мест рандеву циклов a.m. и p.m.

В общем получается, что в разных странах, приемлющих 12-часовой цикл, эти моменты могут отмечать по-разному (и 12 p.m., и 12 a.m.). Таким образом, имеют место быть разночтения (типа, «стакан наполовину полон или он наполовину пуст»). По мне, так было бы логичнее использовать не 12 p.m., а 0 p.m., что было бы гораздо логичнее, но буржуям виднее. В итоге получается такая вот, на мой взгляд, нелепица:

После 12a.m. идет 01a.m. и т.д. А после 12p.m. идет 01p.m. Мне лично трудно привыкнуть (как может единица следовать после 12?). Американцы так вообще в документах полночь отмечают как 11:59 p.m., а полдень как 12:01 a.m., чтобы не возникало юридических казусов и разночтений. Странные они какие-то…

Таблица перевода из AM и PM в 24 часовой формат

Ну а полная табличка соответствия 12 и 24-часового формата времени будет выглядеть тогда так:

24-часовой формат 12-часовой формат В разговорной речи
00:00 (полночь) 12:00 a.m. (полночь) Двенадцать ночи
01:00 1:00 a.m. Час ночи
02:00 2:00 a.m. Два ночи
03:00 3:00 a.m. Три ночи
04:00 4:00 a.m. Четыре ночи
05:00 5:00 a.m. Пять утра
06:00 6:00 a.m. Шесть утра
07:00 7:00 a.m. Семь утра
08:00 8:00 a.m. Восемь утра
09:00 9:00 a.m. Девять утра
10:00 10:00 a.m. Десять утра
11:00 11:00 a.m. Одиннадцать утра
12:00 (полдень) 12:00 p.m. (полдень) Двенадцать дня
13:00 1:00 p.m. Час дня
14:00 2:00 p.m. Два дня
15:00 3:00 p.m. Три дня
16:00 4:00 p.m. Четыре дня
17:00 5:00 p.m. Пять дня
18:00 6:00 p.m. Шесть вечера
19:00 7:00 p.m. Семь вечера
20:00 8:00 p.m. Восемь вечера
21:00 9:00 p.m. Девять вечера
22:00 10:00 p.m. Десять вечера
23:00 11:00 p.m. Одиннадцать вечера

Удачи вам! До скорых встреч на страницах блога KtoNaNovenkogo.ru

* Нажимая на кнопку «Подписаться» Вы соглашаетесь с политикой конфиденциальности.

Подборки по теме

  • Вопросы и ответы
  • Использую для заработка
  • Полезные онлайн-сервисы
  • Описание полезных программ

Использую для заработка

  • ВоркЗилла — удаленная работа для всех
  • МираЛинкс — платят за размещение статей
  • ГоГетЛинкс — монетизация сайтов
  • Анкетка — платят за прохождение тестов
  • Etxt — платят за написание текстов
  • Кьюкоммент — биржа комментариев
  • Поиск лучшего курса обмена
  • 60сек — выгодный обмен криптовалют
  • МоеМнение — бонусы за прохождение опросов
  • Бинанс — надёжная биржа криптовалют
  • ВкТаргет — заработок в соцсетях (ВК, ОК, FB и др.)

Рубрика: Отвечаю на частые вопросы>РМ

РМ или Рм — двухбуквенная аббревиатура.

Рм. Может означать:

  • Рм — Римлянам — книга Библии.
  • р. м. — рабочее место

РМ. Возможные значения:

> Географические названия

Республики:

  • РМ — Республика Молдова
  • РМ — Республика Мордовия

> Предприятия и фирменные бренды

  • РМ — компания «Рыбинские моторы»
  • РМ — ОАО «Русские машины»
  • РМ — торговая марка «РостовМама»
  • РМ — РостовМама

Что такое частица PM 2.5?

Существует взаимосвязь между глобальным потеплением, загрязнением атмосферы и сокращением продолжительности жизни. На эти беды современного человечества влияют мелкие невидимые глазу твёрдые частицы, находящиеся в атмосферном воздухе во взвешенном состоянии. Такие частицы называют PM (от англ. particulate matter – «твёрдые вещества»).

Классифицируют и обозначают их по величине диаметра. Первоначально обнаружили PM 10 – это мелкие частицы, диаметр которых не превышает 10 мкм.

Для справки, 1 микрон (мкм) = 0,000001 метра. С развитием технологий, учёные научились определять мелкодисперсные частицы PM 2.5 диаметром до 2,5 мкм. Из них выделяют ультрадисперсные, диаметр которых менее 0,1 мкм. Исследования показали, что доля РМ 2.5 в РМ 10 составляет 50-70%. Для наглядности, диаметр человеческого волоса равен 50-90 мкм, что как минимум в 20 раз больше диаметра частицы РМ 2.5.

В зависимости от места и условий образования, частицы состоят из смеси различных соединений, веществ и биологических компонентов: различные виды углерода, ионы калия, магния, кальция, натрия, хлорид-ионы, нитраты, аммиак, сульфаты, минералы, металлы, полициклические ароматические углеводороды, аллергены и микроорганизмы. Одни из самых опасных из них – это чёрный углерод и сажа, так как помимо вреда, наносимого здоровью человека, они провоцируют и глобальное потепление.

Где и как формируются мелкодисперсные частицы?

Мелкие твёрдые частицы попадают в воздух двумя способами:

  • Прямым, когда происходят выбросы загрязняющих веществ в результате деятельности человека (промышленные отходы, выхлопы автомобилей, дизельных генераторов, пестициды в сельском хозяйстве и др.) или природы (например, лесные пожары, извержение вулканов).
  • Вторичным, когда мелкодисперсные частицы образуются в атмосфере в результате взаимодействия двуокиси серы, образующейся в результате сжигания серосодержащего топлива, и продуктов окисления азота, которые выбрасываются автотранспортом и некоторыми промышленными предприятиями.

В 2005 году Всемирная организация здравоохранения установила рекомендации по уровню содержания мелкодисперсных частиц в окружающей среде. Так, среднегодовая концентрация PM 2.5 в воздухе не должна быть выше 10 мкг/м³, а среднесуточная – 25 мкг/м³. Превышение последнего допустимо не более 3-х дней в году.

Если в Европе уже давно контролируют уровень PM 2.5, то в нашей стране относительно недавно стали обращать внимание на проблему загрязнения воздуха мелкодисперсными частицами. В 2010 году Россия всё же ввела свои нормы на содержание PM 2.5 в окружающей среде. Согласно гигиеническим нормативам, установленным Минздравом РФ, среднегодовой порог составляет 25 мкг/м³, среднесуточный – 35 мкг/м³. При этом методика определения этих показателей не разработана.

Самая высокая концентрация загрязняющих веществ приходится на большие промышленные города, а также регионы возникновения крупных лесных пожаров, извержений вулканов, пылевых бурь. Мелкодисперсные и ультрадисперсные частицы способны находиться во взвешенном состоянии до нескольких недель. С движением воздушных масс они переносятся на значительные расстояния.

По отдельности мелкие взвешенные частицы рассмотреть невозможно, однако при повышенной концентрации и особых условиях, таких как влажная и безветренная погода, они способны образовывать смог.

Разумеется, это универсальная проблема — жители промышленных центров России прекрасно знакомы с картиной затянутого смогом города. Но пока у нас фото вроде таких служат разве что темой для стёба в соцсетях:

— китайские власти уже на протяжении нескольких лет бьют тревогу и открыто обсуждают эту проблему. Именно поэтому этот обзор выйдет немного с китайским акцентом, но нам с нашей промышленностью большей частью из той эпохи, когда об экологическом влиянии всерьёз не задумывались, есть чему поучиться у соседа.

С 2012 г. Пекинский муниципальный центр контроля следит за состоянием окружающей среды и на официальном сайте в открытом доступе ежечасно публикует концентрацию PM2.5 в воздухе в различных районах столицы. Следом возможность следить за уровнем загрязняющих веществ в окружающей среде появилась и у жителей других городов Китая. Граждане Поднебесной устанавливают специальные мобильные приложения для постоянного контроля за степенью чистоты атмосферного воздуха. Для измерения концентрации частиц PM2.5 в домах и квартирах жители используют специальные лазерные детекторы.

Китайцы крайне обеспокоены своим здоровьем, ведь в пиковые периоды смога концентрация PM 2.5 в воздухе превышает нормы Всемирной организации здравоохранения в 10-30 раз. Атмосферная видимость в такие моменты падает до 1 метра. Таковы печальные последствия высокой урбанизации населения и быстрого экономического роста без оглядки на повышенный риск экологических бедствий.

Ухудшение качества атмосферного воздуха – это не только китайская катастрофа, но и серьёзная общемировая проблема. Американские исследователи уверены, около 30% загрязнения Калифорнийского побережья вызвано сезонными ветрами – муссонами, приносящими взвешенные твёрдые частицы из Китая. И это при том условии, что расстояние между КНР и штатом Калифорния составляет около 9 тысяч километров. Что же тогда говорить о нас, когда от Пекина, одного из самых загрязнённых городов мира, до Владивостока всего 1340 км, а до Байкальского заповедника – 1500 км!

Текущие данные по уровню PM 2.5 в России можно посмотреть только для Москвы. Показатели транслируются на сайте ГПБУ»Мосэкомониторинг», но подача информации трудно читаемая. Поэтому можно использовать более наглядный крупнейший мировой агрегатор показателей загрязненности частиц PM 2.5, где собирается информация по всем странам, в том числе и данные ГПБУ «Мосэкомониторинг». К сожалению, на этом сайте можно посмотреть статистику только за три дня. Тем не менее видно, что типичные показатели по Москве – около 50 мкг/м3, зачастую гораздо выше. При этом норма, установленная ВОЗ, составляет 35 мкг/м3, а Минздравом РФ – 25 мкг/м3. Эта информация показывает, что ситуация с загрязнением воздуха частицами РМ 2.5 довольно печальная, хотя, несомненно, лучше, чем в Пекине. По другим городам России информации вообще нет.

Чем опасны мелкие взвешенные частицы?

Основные способы проникновения мелких дисперсных частиц в организм человека: в лёгкие – в процессе дыхания, в желудок – во время приема пищи и питья, в другие ткани – через поры кожи и слизистые оболочки.

Наша дыхательная система так устроена, что может очистить организм от крупной пыли, но не от мелких твёрдых частиц. Сначала РМ 2.5 оседают в лёгких, затем распространяются с кровью по внутренним органам.

Учёные многих стран мира установили связь роста уровня загрязнения с сокращением длительности жизни, увеличением процента больных респираторными и сердечно-сосудистыми заболеваниями, пульмонологической онкологии. В первую очередь, в зоне риска оказывается часть населения, склонная к заболеваниям сердца и лёгких, дети и пожилые люди.

При повышенной концентрации РМ 2.5 происходит обострение хронических кардиопульмональных заболеваний (астмы, ишемической болезни сердца, цереброваскулярных недугов и других), а содержащиеся в дисперсных частицах аллергены и микроорганизмы вдобавок провоцируют аллергические реакции.

Уязвимыми становятся и дети. Постоянная повышенная концентрация мелких дисперсных частиц РМ 2.5 может привести к таким патологиям, как замедление развития роста лёгких, нарушение и недостаточность лёгочной функции.

Одними из составляющих частиц РМ 2.5 являются полициклические ароматические углеводороды, которые оказывают сильное канцерогенное и токсическое воздействие на клетки организма, в следствие чего возникают онкологические заболевания, в частности, рак лёгких.

Согласно данным ВОЗ , в 2012 году каждая восьмая смерть в мире произошла в результате загрязнения атмосферного воздуха. Из них 70% связаны с сердечно-сосудистми заболеваниями, остальные – с болезнями легких.

В Китае за последние 30 лет уровень заболеваемости раком лёгких вырос в четыре раза. Этот страшный диагноз был поставлен даже восьмилетней девочке из китайской провинции Цзянсу, а ведь карцинома лёгких крайне редко встречается у лиц, моложе 20 лет. Лечащий врач ребёнка уверен, что причиной заболевания являются повышенная концентрация частиц РМ 2.5 в загрязнённом воздухе.

Летом 2010 года в России массово горели леса и торфяники. По данным Росстата смертность в августе 2010 г. по стране превысила этот показатель августа 2009-го на 40 тысяч человек. Доля роста в большей степени приходится на Центральный и Приволжский округа, как раз где и бушевала огненная стихия.

Помимо прямой угрозы здоровью, мелкодисперсные частицы способны довольно сильно снизить атмосферную видимость, увеличивая вероятность транспортных аварий, а, следовательно, случаев травм и смертей.

Еще одним вредным компонентом мелких дисперсных частиц является сажа (углерод), которая представляет собой природный адсорбент, удерживая на себе различные токсины. Попадая в кровь вместе с сажей, токсины десорбируются и отравляют наш организм.

Как сократить вредное влияние частиц РМ 2.5?

В марте 2013 г. в журнале Environmental Pollution были опубликованы исследования, которые провели американские ученые в 10-ти крупных городах в различных частях США: Атланта, Балтимор, Бостон, Чикаго, Лос-Анджелес, Миннеаполис, Нью-Йорк, Филадельфия, Сан-Франциско и Сиракьюс. Согласно их результатам, лесопарковые насаждения способны снижать уровень содержания дисперсных частиц в воздухе, в том числе и РМ 2.5. Имея большую площадь поверхности кроны и шероховатую структуру коры ствола, деревья и кустарники улавливают пыль, включающую мелкие взвешенные частицы, тем самым снижая концентрацию PM 2.5. К сожалению, эффективность этого свойства растений далеко не так высока, чтобы лесопарковые зоны смогли решить проблему загрязнения окружающей среды. Ветер также снижает концентрацию взвешенных частиц в загрязнённой местности, но при этом переносит их в другие регионы.

Самый эффективный способ борьбы с загрязнением мелкими взвешенными частицами на глобальном уровне – это устранение источников их первичных выбросов. Например, внедрение более совершенных технологий, переход от угольных ТЭЦ к более безопасным способам центрального отопления, замена дизельных двигателей и установок на менее вредные, массовый переход на использование биологического топлива и других мер. Однако это сложный процесс, требующий значительных затрат и экономических потерь. А главное, что он далеко не быстрый.

В экстренных случаях от промышленного смога китайские власти кратковременно справляются следующим образом: приостанавливают работу ряда загрязняющих атмосферу предприятий, вводят запрет на использование личного транспорта. По средствам массовой информации передают рекомендации каждому жителю Поднебесной: ограничить передвижение на личном транспорте, прекратить занятия спортом, стараться не выходить на улицу, не открывать двери и окна, не запускать фейерверки. К счастью, природа быстро даёт положительный отклик и в течение нескольких дней смог рассеивается. Но это временное улучшение.

По сведениям информационного агентства Bloomberg, такие компании как Apple, Toyota, Honda и JPMorgan Chase & Co занимаются озеленением территории своих предприятий, расположенных в Китае, проводят просветительные мероприятия для сотрудников с участием специалистов в области здравоохранения.

Острая экологическая обстановка в Китае спровоцировала рост целой индустрии по производству средств защиты от воздействия частиц PM 2.5:

В общественных местах создают чистые зоны. Инженеры придумывают различные инновационные решения по защите населения от вредного воздействия частиц РМ 2.5. Одни разрабатывают специальные коридоры, по которым загрязненный воздух сможет выходить за пределы города, используя потоки ветра. Другие проектируют огромные купола-пузыри, в которых будет создаваться здоровый микроклимат. Еще одно оригинальное изобретение – небольшие шатры, в которых установлены особые велотренажеры. Во время тренировки механическая энергия преобразуется в электрическую, которая, в свою очередь, питает очистители воздуха, размещенные в данном сооружении. Находчивые студенты проводят свои эксперименты из подручных средств. Ребята прикрепили специальный фильтр к цилиндрическому вентилятору и зафиксировали, что в результате этих нехитрых манипуляций воздух в помещении становится чище. На этом принципе базируется работа современных воздухоочистителей.

В Гонконге в рамках недели моды прошел необычный показ, где под дизайнерским руководством Нины Гриффи модели продемонстрировали коллекцию защитных масок, ведь подобные аксессуары стали неотъемлемыми спутниками в жизни китайцев. Эта тема стала очень популярной. Дизайнеры создают оригинальные повязки, маски, наносники и респираторы:

Крупный китайский бизнесмен организовал продажу чистого воздуха, упакованного в жестяные банки. Как утверждает предприниматель, его главная цель – призвать людей задуматься над состоянием окружающей среды и напомнить, насколько важно беречь экологию.

Чтобы защитить себя от воздействия загрязняющих веществ при их повышенной концентрации, во многих странах при выходе на улицу используют медицинские повязки на лицо. К сожалению, ношение таких повязок защищает от попадания в лёгкие только крупных взвешенных частиц. От мелких дисперсных загрязнителей PM 2.5 на улице эффективны только респираторы c фильтрами высокого класса.

Если смог покрывает населенный пункт в результате крупных пожаров, то рекомендуется сократить до минимума выходы на улицу, не открывать окна при передвижении на автомобилях, а лучше всего уехать на время из опасного региона.

Дома мы тоже нуждаемся в защите. Ведь частицы PM 2.5 проникают в наше жильё вместе со «свежим воздухом» через открытые дверные и оконные проёмы. Хочется отметить, что соблюдение норм, установленных для РМ 2.5, не гарантирует отсутствие негативного влияния взвешенных частиц на здоровье. Учёные не вывели такого предела показателя загрязнения РМ 2.5, ниже которого воздействие этих веществ безопасно. Это значит, что даже самое минимальное содержание мелкодисперсных частиц в воздухе, которым дышим, вызывает ухудшение состояния организма. Если мы не в состоянии решить проблему на государственном уровне, то можем хотя бы позаботиться о здоровье своей семьи в собственном доме.

Проблему может решить использование воздухоочистителей с применением специальных фильтров. Но и здесь есть свой минус. Очистители пропускают через фильтры один и тот же воздух, находящийся в помещении. Чтобы снизить уровень углекислого газа, придется периодически открывать окна, а вместе с ним новую порцию частиц PM 2.5. Поэтому лучше выходить из комнаты во время проветривания и сразу после него, пока очиститель будет выполнять свою работу.

Оценка степени опасности мелкодисперсных частиц в атмосферном воздухе и целесообразность их нормирования



Статья посвящена анализу проблемы мелкодисперсных частиц, находящихся в воздухе во взвешенном состоянии, которые в комбинации с другими загрязнителями представляют угрозу для здоровья человека.

Автор считает, что на территории Российской Федерации необходимо ужесточить критерии оценки качества атмосферного воздуха и видит целесообразным нормирование ультратонких частиц и изучение их дисперсного состава для определения оценки влияния выбросов пыли на здоровье человека.

На сегодняшний день одной из главных и нерешенных, связанной с загрязнением атмосферы крупных городов, является проблема мелкодисперсных частиц, находящихся в воздухе во взвешенном состоянии. Одним из существенных факторов загрязнения атмосферного воздуха урбанизированных территорий являются взвешенные частицы различных фракций. Мелкодисперсные взвешенные вещества сами по себе и в комбинации с другими загрязнителями представляют угрозу для здоровья человека.

Содержание мелких частиц вредных веществ в атмосферном воздухе оказывает губительное влияние на здоровье людей. Эти частицы попадают в атмосферу в результате работы автомобильных двигателей, при сжигании угля и древесины, отходов, и, конечно, от промышленности, и с каждым годом отмечается повышение смертности от загрязненного воздуха.

Группа ученых из Германии, Саудовской Аравии, Кипра и США провела исследование, которое показало, что к 2050 году общемировая ежегодная смертность от последствий загрязнения воздуха может составить 6,6 млн человек, что в два раза выше, чем на настоящий момент. Наибольшие потери несет Китай — 1,4 млн смертей ежегодно, далее следует Индия с 645 тыс. смертей и Пакистан, где 100 тыс. человек умирает каждый год от последствий загрязнения воздуха .

Согласно новым оценкам Всемирной Организации Здоровья, в 2012 году примерно 12,6 миллиона человек умерли, т. к. проживали или работали в нездоровых условиях — это почти каждый четвертый из общего числа умерших в мире. Возникновению более 100 заболеваний и травм способствуют такие факторы экологических рисков, как загрязнение воздуха, воды и почвы, воздействие химических веществ, изменение климата и ультрафиолетовое излучение.

«Здоровая окружающая среда является основой здоровья населения, — говорит Генеральный директор всемирно организации здоровья Маргарет Чен. — Если страны не примут мер к оздоровлению среды, в которой люди живут и работают, миллионы людей будут и дальше заболевать и умирать слишком молодыми.

В докладе ВОЗ сделан вывод о том, что экологические риски причиняют наибольший урон детям раннего возраста до пяти лет и пожилым в возрасте 50–75 лет. Благодаря улучшению природопользования можно было бы предотвратить 1,7 миллиона случаев смерти детей в возрасте до пяти лет и 4,9 миллиона случаев смерти взрослых в возрасте 50–75 лет. Детей в возрасте до пяти лет в основном поражают инфекции нижних дыхательных путей и диарейные болезни, а пожилые страдают главным образом от неинфекционных заболеваний.

Так же в докладе говорится о том, что на региональном уровне в 2012 году, наибольшее бремя болезней, связанных с окружающей средой, приходилось на страны с низким и средним уровнем дохода в Регионах ВОЗ Юго-Восточной Азии и Западной части Тихого океана: там умерли 7,3 миллиона человек, главным образом, от загрязнения воздуха внутри и вне помещений.

 3,8 млн. случаев смерти в год в Регионе Юго-Восточной Азии;

 3,5 млн. случаев смерти в год в Регионе Западной части Тихого океана;

 2,2 млн. случаев смерти в год в Африканском регионе;

 1,4 млн. случаев смерти в год в Европейском регионе;

 854 000 случаев смерти в год в Регионе Восточного Средиземноморья;

 847 000 случаев смерти в год в Американском регионе.

На страны с низким и средним уровнем дохода приходится наибольшее экологическое бремя, связанное со всеми видами болезней и травм, однако в случае некоторых НИЗ, например сердечно-сосудистых заболеваний и рака, подушевое бремя болезней может быть относительно высоким и в странах с высоким уровнем доходов .

Стоит отметить, что загрязнения в воздухе вызывают задержку дыхания, уменьшение глубины дыхания, ухудшение вентиляции легких, тошноту, головную боль. Помимо прочего, пыль так же может служить источником возникновения глазного травматизма, оказывать воздействие на слизистую оболочку дыхательных путей, снижать ее барьерные свойства, угнетать функцию мерцательного эпителия, вызывать воспалительные свойства.

В ряде городов атмосферные выбросы столь значительны, что при неблагоприятной для самоочищения погоде (безветрие, температурная инверсия, при которой дым стелется к земле, антициклональная погода с туманом) концентрация загрязнений в приземном воздухе достигает критической величины, при которой наблюдается острая, выраженная реакция организма.

Имея представление об опасности загрязненного атмосферного воздуха, возникает целесообразность нормирования мелкодисперсных частиц, которые находятся во взвешенном состоянии. Опасность заключается в том, что в процессе взаимодействия частиц пыли с другими веществами (оксид углерода, углеводороды, альдегиды, оксид серы, сажа, бензопирен, оксиды азота) образуются более устойчивые соединения. Вследствие такого взаимодействия увеличивается вред качеству воздуха и, соответственно, состоянию здоровья людей.

Как известно, пыль по своему происхождению имеет различия по форме, по физическим и химическим свойствам, по дисперсности, но особое внимание должно акцентироваться именно на дисперсности пыли, которая представляет собой особый фактор, влияющий на атмосферный воздух вблизи жилых зон. Размер пыли может представлять собой не только доли микрона, но и крупные частицы, которые каждый из нас может увидеть невооруженным глазом.

Наиболее часто обнаруживаются следующие размерные фракции таких частиц: РМ10 — используется для частиц с аэродинамическим диаметром менее 10 мкм; РМ2,5 — используется для частиц с аэродинамическим диаметром менее 2,5 мкм; РМ1 — используется для частиц с аэродинамическим диаметром менее 1 мкм.

В России в качестве критерия оценки качества атмосферного воздуха используется санитарно-гигиенические нормы — предельно-допустимые концентрации (ПДК) и ориентировочные безопасные уровни воздействия (ОБУВ) загрязняющих веществ в воздухе населенных мест.

Зачастую, при нормировании выбросов загрязняющих веществ от конкретного промышленного предприятия (в случае превышения максимальной приземной концентрации по ЗВ на границе ближайшей жилой зоны величины 0,1 ПДК) требуется учет фонового загрязнения атмосферного воздуха, т. е. загрязнения, создаваемого выбросами всех других источников не относящихся к рассматриваемому объекту. Данные о фоновом загрязнении выдаются местными органами Росгидромета. Однако, согласно пояснению п.2.1 «Методического пособия по расчету, нормированию и контролю выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух» сообщаемые значения фоновых концентраций «взвешенных частиц» («пыли») относятся к сумме всех твердых частиц, а не к конкретному веществу с кодом 2902 и ПДК = 0,5 мг/м3 .

В связи с этим, можно затрагивать тему целесообразности нормирования выбросов по каждому отдельно взятому компоненту. Согласно принятому дополнению № 8 к ГН 2.1.6.1338–03, введенному в действие еще в 2010 году, в России установлены соответствующие «Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест» (таблица 1).

Таблица 1

Предельно-допустимые концентрации ЗВ

Код ЗВ

Наименование ЗВ

ПДКм.р., мг/м3

Взвешенные частицы РМ10

0,30

Взвешенные частицы РМ2,5

0,16

Из таблицы 1 видно, что для частиц размером менее 1 мкм (РМ1) норматив вообще не установлен.

Для двух других типов частиц нормативы установлены, но на практике нигде не применяются.

В странах Европейского Союза ситуация с нормированием обстоит иначе: нормирование по этим частицам ведется более 20 лет и нормы становятся год от года все более жесткими (таблица 2).

Таблица 2

Предельные уровни (концентрации) воздуха стран ЕС на 01.01.2015

Наименование ЗВ

ПДК, мг/м3

Взвешенные частицы РМ10

≤ 0,0500

Взвешенные частицы РМ2,5

0,0085–0,0180*

*Значения предельного уровня по частицам РМ2,5 зависят от качества воздуха того или иного района ЕС.

Проведенные исследования показали, что содержание частиц РМ10 в воздушной среде города составляет от 15 до 80 %. Причем, большая их часть поступает в атмосферный воздух в районах, на территории которых расположены крупные промышленные предприятия. А ультратонкие частицы РМ1 (наночастицы) могут составлять до 40 % выбросов мелкодисперсных фракций (в зависимости от рода промышленного объекта) .

Изучение распределения пылевых частиц показало, что относительно крупные частицы пыли оседали из воздуха вблизи источника образования, доля более мелких частиц увеличивалась с расстоянием (таб. 3).

Таблица 3

Распределение пылевых частиц ватмосферном воздухе врайоне исследований

Расстояние от источника выбросов, м

Содержание частиц пыли разных фракций,%

>10 мкм

2,5–10 мкм

При этом выявлена достоверная связь содержания пылевых частиц в атмосферном воздухе и показателей заболеваемости населения (особенно заболеваниями органов дыхания). Полученные данные подтверждают актуальность определения дисперсного состава пылегазовых выбросов как для задач оценки влияния выбросов пылей (в том числе мелкодисперсных частиц) на здоровье населения, так и для задач нормирования выбросов.

При этом возникают следующие задачи нормирования загрязнения атмосферного воздуха: инвентаризация источников выделения взвешенных веществ с различным содержанием мелкодисперсных взвешенных частиц с определением величины валового выброса вышеуказанных мелкодисперсных частиц, а также выполнение расчётов загрязнения атмосферы от выбросов мелкодисперсных взвешенных частиц .

Поскольку система контроля и оценки дисперсного состава и концентрации частиц именно малых размеров в воздухе жилых зон в настоящее время отстутствует, то это не позволяет объективно оценить степень воздействия пыли на качество окружающей среды, а так же здоровье человека.

Анализ литературных источников позволяет утверждать, что проблема загрязненности атмосферного воздуха одна из самых злободневных, которая ежегодно становится причиной смерти для нескольких миллионов людей. Для урбанизированных территорий особое значение приобретает недостаточно изученный фактор как распространенности, так и негативного воздействия на организм человека наночастиц. Можно с уверенностью утверждать, что в случае нормирования указанных частиц при проведении расчетов рассеивания загрязняющих веществ в приземном слое атмосферы, необходимых для установления (корректировки) границ санитарно-защитных зон для вновь проектируемых (действующих) предприятий, радиусы зон влияния таких частиц увеличатся в несколько раз, поскольку создающиеся опасные концентрации загрязняющих веществ прямо пропорциональны мощности выброса, а также коэффициенту, учитывающему скорость оседания указанных частиц в атмосферном воздухе на подстилающую поверхность.

Литература:

  1. Смертность, связанная с загрязнением воздуха, может удвоиться к 2050 году. — 17.09.2015. — Портал «Научная Россия». — . Режим доступа: http://scientificrussia.ru/articles/sviazannaia-s-zagriazneniem-vozduha-smertnostj
  2. Более 12 миллионов ежегодных случаев смерти вызваны воздействием нездоровой окружающей среды. — 15.03.2016. — Официальный сайт ВОЗ. — . Режим доступа: http://www.who.int/mediacentre/news/releases/2016/deaths-attributable-to-unhealthy-environments/ru/
  3. Методическое пособие по расчету, нормированию и контролю выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух. СПб., ОАО «НИИ Атмосфера», 2012.
  4. Актуальные проблемы морской энергетики: материалы пятой Всероссийской межотраслевой научно-технической конференции. — СПб.: Изд-во СПбГМТУ, 2016. — 363 с.
  5. Гигиенические нормативы ГН 2.1.6.2604–10. Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест. Опубл. Роспотребнадзор № 2010, рег. В Минюсте РФ 19.05.2010 г. Регистрационный № 17280. Дата регистрации: 19.04.2010.
  6. Орлов Р. В. Оценка взвешенных частиц РМ10 и РМ2,5 в атмосферном воздухе жилых зон / Р. В. Орлов, А. Б. Стреляева, Н. С. Барикаева // Альтернативная энергетика и экология. — 2013. — № 12. — С 39–41.
  7. Ермаченко А. Б. Гигиеническое обоснование целесообразности нормирования влияния взвешенных частиц в атмосферном воздухе с учетом их фракционного состава / Ермаченко А. Б., Кротов В. С. // Гигиена населенных мест. — 2013. — № 62. — С. 46–49.

Аэрозольные загрязнения

Загрязне́ние — привнесение в какую-либо среду новых не характерных для неё веществ или превышение естественного среднемноголетнего уровня концентрации этих агентов в среде. Загрязнения подразделяются на природные (вызванные естественными причинами) и антропогенные (связанные с деятельностью человека). Непосредственными объектами загрязнения служат атмосфера, вода, почва. Косвенными объектами загрязнения (жертвами загрязнения) оказываются растения, животные, микроорганизмы, человек.

Аэрозоли — это аэродисперсные (коллоидные) системы, в которых неопределяемо долгое время могут находиться во взвешенном состоянии твердые частицы (пыль), капельки жидкости, образующиеся либо при конденсации паров, либо при взаимодействии газовых сред, либо попадающие в воздушную среду без изменения фазового состава. Воздух или газ являются дисперсной средой, а твердые и жидкие частицы — дисперсной фазой. Значительная часть аэрозолей формируется в атмосфере при взаимодействии твердых и жидких частиц между собой или с водяным паром.

Аэрозоли — мельчайшие частицы твердого или жидкого вещества, находящиеся в воздухе или газе во взвешенном состоянии.

Химический состав аэрозолей определяется происхождением воздушных масс ( тропические или полярные), а массовая концентрация — тем, откуда приходят воздушные массы в район измерений — с континента или с моря.

Классификация частиц

Для сравнительной характеристики участия естественных и искусственных источников загрязнения воздуха твердыми частицами в таблице снизу приведены данные о поступлении в атмосферу первичных загрязнителей. Там же представлены сведения о вторичных загрязнителях, связанных с новообразованиями в атмосфере.

Независимо от происхождения и условий образования аэрозоль, содержащий твердые частицы размером менее 5,0 мкм, называется дымом, а содержащий мельчайшие частицы жидкости — туманом. Разновидностью тумана является смог, представляющий собой многокомпонентную смесь газов и аэрозольных частиц. В состав смеси входят озон, оксиды азота и серы, многочисленные органические соединения перекисной природы, называемые в совокупности фотооксидантами. Смог возникает в результате фотохимических реакций при определенных условиях: наличии в атмосфере высокой концентрации оксидов азота, углеводородов и других загрязнений, интенсивной солнечной радиации и безветрия или очень слабого обмена воздуха в приземном слое. Время пребывания частиц в атмосфере зависит как от их размеров и плотности, так и от состояния атмосферы (скорости ветра, состава, температуры). Крупные частицы обычно не переносятся в верхние слои атмосферы и оседают в течение нескольких часов вблизи источников их образования с рассеиванием у земной поверхности в подветренную сторону. Поэтому над крупными промышленными центрами образуются мощные скопления пылей и аэрозолей.

Мелкие частицы (размер частицы меньше 1 мкм) имеют время пребывания в нижних слоях атмосферы 10—20 суток, что достаточно для их распространения на большие расстояния от источников образования. При этом за счет перемещений воздушных потоков они могут проникать в верхние слои тропосферы и из них — в стратосферу. Атмосферная пыль и аэрозоли ослабляют солнечное излучение в результате рассеяния, отражения и поглощения лучистой энергии. При достаточно длительном сохранении интенсивных загрязнений атмосферы это приводит к понижению температур и локальным изменениям климатических условий, что наиболее заметно в крупных городах и промышленных центрах. Пыль и аэрозоли играют заметную негативную роль в процессах коррозии металлических и силикатных материалов из-за образования на поверхностях отложений. В них содержатся сульфаты и хлориды, удерживающие влагу, в которой могут растворяться кислотные газы (SO2 и НС1). Образующиеся кислоты, удерживаемые в отложениях, разрушают изделия из камня, стекла, металлов. Пылевые и аэрозольные загрязнения атмосферы оказывают заметное влияние на здоровье человека, состояние флоры и фауны. Снижение потока солнечного излучения уменьшает образование (действием УФ-лучей) витамина D3, недостаток которого отрицательно сказывается на формировании костных тканей, обусловливая заболевания рахитом. УФ-лучи уничтожают некоторые микроорганизмы, оказывая стерилизующее действие. Недостаток УФ-лучей повышает риск инфекционных бактериальных заболеваний у растений и животных.

Воздействие на организм

В зонах интенсивных пылевых загрязнений возникает ряд специфических заболеваний. К ним, среди прочих, относятся силикоз и асбестоз, приводящие к изменению тканей легких. Силикоз вызывается кварцевой пылью с размерами частиц около 3 мкм. Асбестоз — иглами асбеста длиной более 5 мкм и сечением около 3 мкм. В отличие от химически инертных частиц кварца и асбеста, действующих на организм чисто механически, мельчайшие частицы металлов, или ионы металлов, вызывают образование в крови токсических продуктов биохимических реакций. Особенно распространенными заболеваниями являются токсичные отравления свинцом, кадмием, алюминием, бериллием и их соединениями, а также вспышки инфекционных заболеваний у людей, имевших длительный контакт с пылью вольфрама, ванадия, титана и ряда шлаков металлургических производств. Многие виды пылей антропогенного происхождения являются причинами аллергических заболеваний. При этом аллергенами могут быть пыли как минерального, так и органического происхождения. Гигроскопические пыли могут обезвоживать поверхности листьев растений, образуя на них корку, что нарушает естественные процессы обмена. Отложения ряда пылей препятствуют процессу фотосинтеза, отражая часть лучистой энергии в области длин волн 400—750 нм. Наоборот, пыли, типичные для городов, поглощают инфракрасное излучение, способствуя этим перегреву листьев растений. Все это нарушает нормальный водный и температурный режим и в конечном счете снижает активность ферментов фотосинтеза.

Загрязнители Масса, млн т/год
Естественные источники
Первичные загрязнители
Частицы почвы и горных пород (ветровая эрозия) 100-500
Зола от лесных пожаров и сжигания сельскохозяйственных отходов 3-150
Морская пыль 300
Вулканическая пыль 20-150
Вторичные загрязнители
Сульфаты 130-200
Соли аммиака 80-270
Нитраты 60-430
Углеродные соединения растительного происхождения 75-200
Итого 770-2200
Искусственные источники
Первичные загрязнители
Углеродные соединения растительного происхождения 75-200
Вторичные загрязнители
Сульфаты 75-200
Нитраты 30-35
Углеводные соединения 15-90
Итого 185-415
ВСЕГО 960-2615

> См. также

  • Загрязнения
  • Аэрозоли

> Ссылки

  • Аэрозольное загрязнение атмосферы (недоступная ссылка)
  • Как химия влияет на окружающую среду
  • Влияние загрязнения окружающей среды на человека