По данным ВОЗ, практически все население земного шара дышит воздухом, загрязненность которого превышает допустимые пределы.

Загрязнение атмосферы представляет серьезную опасность для окружающей среды в целом, для здоровья человека и благополучия будущих поколений.

На здоровье человека загрязнение атмосферного воздуха влияет непосредственным образом, а глобальное загрязнение атмосферы оказывает косвенное влияние – через климатические изменения, разрушение озонового слоя, агрессивные кислотные дожди.

Как характеризуется каждый вид загрязнения атмосферного воздуха, в чем его опасность для всех компонентов биосферы — эти и другие вопросы рассмотрим ниже.

Какое загрязнение по характеру бывает?

Атмосфера выполняет защитную миссию, теплоизолируя планету от Солнца, предохраняя от космической радиации, метеоритов и других космических тел. В атмосфере протекают сложные метеорологические процессы, формирующие погоду и глобальный климат.

Загрязнение воздуха от постоянно возрастающей антропогенной нагрузки снижает возможности природных систем к самоочищению – атмосфера уже не в состоянии выполнять на 100 % свои защитные и терморегулирующие функции.

Загрязнение атмосферного воздуха – привнесение в его состав новых, нехарактерных для него физических, химических и биологических веществ, а также изменение их естественной концентрации.

Загрязнение атмосферы проявляется в трансформации ее природных характеристик, которое негативно сказывается на здоровье человека и животных, состоянии растительности и экосистем в целом.

Виды загрязнения атмосферы по характеру могут быть природным (естественным) и антропогенным (техногенным).


Естественное загрязнение связано с природными процессами:

  • вулканическими выбросами;
  • выветриванием горных пород;
  • пыльными бурями;
  • дымом от лесных пожарищ;
  • разложением органики.

Извержения вулканов – это огромные объемы:

  • газов;
  • паров воды;
  • осколков пород;
  • пепла и пыли.

Кроме того, при извержении происходит тепловое загрязнение атмосферы — в воздух выбрасываются вещества с высокими температурами, буквально сжигающие все на своем пути.

Фото 2

После ослабления вулканической деятельности газовый атмосферный баланс постепенно восстанавливается.

Крупные лесные пожары, а также пожары в степях и на торфяниках приводят к появлению в атмосфере значительной массы газообразных продуктов горения и аэ­розолей. Частицы дыма влияют на уровень рассеяния света, изменяя региональный и глобальный радиационный баланс.

Продолжительные и крупные пожары воздействуют на общее состояние экосистем, приводят к необратимым изменениям в природных средах.

В целом природные явления в отношении загрязнения воздуха имеют заметный, но локальный эффект. Искусственные источники загрязнения существенно более опасны для атмосферы.

К антропогенному загрязнению, значительно превышающему природное, приводят выбросы загрязнителей, образующихся в процессе деятельности человека.

К техногенным источникам загрязнения воздуха относятся промышленные и теплоэнергетические объекты, транспортные средства, частные системы отопления жилищ, сельскохозяйственные процессы, мусорные полигоны.


По масштабности процесса выделяют 3 категории загрязнения атмосферы:

  1. Местное. Фиксируется над небольшими территориями: городом, промышленной или сельскохозяйственной зоной.
  2. Региональное. В область загрязнения вовлекаются значительные пространства, но не весь земной шар.
  3. Глобальное (изменение состояния атмосферы на всей планете).

Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу по агрегатному состоянию классифицируются на:

  • газообразные (диоксид серы, оксиды азота, оксид углерода, углеводороды);
  • жидкие (кислоты, щелочи, растворы солей);
  • твердые (канцерогенные вещества, свинец и его соединения, органическая и неорганическая пыль, сажа, смолистые частицы).

Загрязняющие вещества разделяют на первичные, поступающие непосредственно в атмосферу, и вторичные – продукт трансформации последних. Так, газообразные продукты сгорания в результате вторичных химических реакций с участием кислорода и паров воды образуют кислоты и различные соли.

Вторичные загрязнители с атмосферными осадками выпадают на поверхность почвы и водоемов, вызывая их химическое загрязнение. Такое явление называется «кислотным дождем».

К основным видам загрязнений атмосферы можно отнести:

Физическое

К физическому загрязнению атмосферы относятся следующие его разновидности:

Физические загрязнители разнообразны. Так же разнообразна их активность, свойства и последствия воздействия на атмосферный воздух и природные экосистемы в целом.

Механическое

Механическое загрязнение атмосферы наблюдается при поступлении взвешенных частиц различных размеров – пыли (> 1 мкм) и дыма (< 1 мкм).

Фото 3

Обычные естественные загрязнители воздуха — это частицы:

  • почвы;
  • золы;
  • сажи;
  • песка;
  • пыли.

Загрязнение атмосферы этими веществами часто наступает в результате природных факторов:

  • лесных и степных пожаров;
  • селей;
  • пыльных бурь;
  • эрозии и дефляции почв;
  • разрушения горных пород.

Главные «поставщики» взвешенных примесей техногенного происхождения:

  1. ТЭС и котельные. Загрязнители выбрасываются в процессе сжигания топлива: пыль в виде частиц золы при горении угля, дым – при горении мазута.
  2. Транспортные средства. Выделяют дым при сжигании бензина, керосина, дизельного топлива в двигателях, а также способствуют образованию пыли за счет разрушения покрытий дорог, истирания шин.
  3. Промышленные предприятия. Взвешенные вещества поступают в воздух при сжигании топлива (на металлургических заводах), при разрушении твердых материалов (добыча ископаемых, металлообработка, машиностроение), измельчения (производство цемента, щебня).

Промышленные загрязнители, в зависимости от механизма их образования, разделяются на 3 группы:

  1. Механическая пыль. Образуется в результате измельчения сырья, продукта, материала.
  2. Летучая зола. Несгораемый остаток топлива. Образуется при горении минеральных примесей, содержится во взвешенном состоянии в дымовых газах.
  3. Промышленная сажа. Компонент выбросов, твердый высокодисперсный углерод. Образуется при неполном сгорании или термическом разложении углеводородов.

В районе запыления или задымления условия обитания живых организмов, в том числе и человека, ухудшаются.

Частицы пыли:

  • снижают прозрачность воздуха, уровень естественного освещения и ультрафиолета;
  • способствуют туманообразованию за счет конденсации паров воды на своей поверхности;
  • закрывают поры листьев растений, затрудняя образование хлорофилла, что приводит к дисбалансу газов (концентрация кислорода в атмосфере снижается, а углекислого газа – повышается);
  • снижают урожайность растений.

Взвешенные примеси могут иметь в составе вещества с:

  • токсическим действием (свинец);
  • аллергическим (урсол, белок);
  • раздражающим (сода, табак);
  • канцерогенным (бенз(а)пирен).

Присутствие в воздухе взвешенных веществ неблагоприятно с точки зрения эстетики (загрязняются стекла, мебель).

Радиоактивное

Радиоактивное – самое опасное загрязнение атмосферы. Источники – преимущественно техногенные. Приземный слой атмосферы загрязняют выбросы радиоактивных веществ с атомных электростанций, а также долгоживущие радиоактивные изотопы – продукты испытаний ядерного оружия.

Наиболее опасны изотопы стронция-90 (период полураспада 25 лет) и цезия-137 (период полураспада 33 года). Радиологическую обстановку локально могут изменить аварийные утечки и неконтролируемые выбросы радиации, неправильное обращение с радиоактивными отходами.

Естественное загрязнение происходит при выходе на поверхность урановых руд и горных пород с повышенным природным фоном радиоактивности.

Радиоактивное загрязнение приводит к лучевой болезни с повреждением генетического кода клеток. У пострадавших появляются злокачественные опухоли, у потомства наблюдаются уродства, наследственные заболевания.

Электромагнитное

Человек и окружающая среда, в том числе и атмосфера, находятся под постоянным воздействием электромагнитных полей (ЭМП), создаваемых естественными и антропогенными источниками.

Фото 4

Электромагнитное поле – форма материи, которую составляют взаимосвязанные магнитное и электрическое поля. Электромагнитное антропогенное загрязнение атмосферы проявляется в воздействии ЭМ-полей, волн различных частот.

Электромагнитная волна распространяется от источника в пространстве со скоростью света, создавая электромагнитное поле. ЭМП воздействует на заряженные частицы и токи, от чего энергия поля трансформируется в другие виды энергии.

ЭМП естественных источников являются постоянными природными характеристиками среды обитания человека.

Природные стабильные источники ЭМП делятся на 2 группы:

  1. Поле Земли, состоящее из постоянного электрического поля и основного магнитного поля.
  2. Радиоволны, генерируемые космическими источниками (Солнце, Галактика).

Техногенные ЭМ-излучатели:

  • трансформаторы;
  • генераторы;
  • системы телевещания;
  • радиопередатчики;
  • электрифицированный транспорт;
  • радиолокационное оборудование;
  • линии электропередач;
  • лазерные установки;
  • мониторы компьютеров;
  • микроволновые печи.

Работа таких объектов вызывает локальное электромагнитное загрязнение приземного слоя атмосферы в длинноволновом и коротковолновом диапазонах.


Переменное электромагнитное поле, а также статические магнитное и электрическое поля:

  • оказывают на все биологические объекты, в том числе на человека, прямое или побочное негативное воздействие;
  • при определенных условиях нарушают нормальное функционирование объектов и систем, использующих ЭМП.

Техногенные источники, в зависимости от конструкции и назначения, могут создавать ЭМП, превышающие ПДУ электромагнитной безопасности человека. Продолжительное воздействие ЭМП с частотой 50 Гц и выше нарушает работу головного мозга.

Кроме того, страдают жизненно важные (критические) системы организма:

  • нервная;
  • иммунная;
  • эндокринная;
  • репродуктивная.

Шумовое

Естественные шумы природы (шум ветра, прибоя, ливня) называются биотическими и не являются шумовым загрязнением. Шумовое загрязнение – абиотический фактор, вызванный деятельностью человека.

Например, звуки работающих транспортных средств:

  • автомобилей;
  • поездов;
  • самолетов;
  • морских судов.

Шумовое загрязнение атмосферы фиксируется при превышении естественного уровня шумового фона, а также при ненормальном изменении звуковых характеристик (периодичности и силы звука).

Пример ущерба от сильного шумового загрязнения – неоднократные случаи, когда из-за громких звуков военных гидролокаторов киты и дельфины терялись в пространстве и массово выбрасывались на берег.

Механический шум – звук, возникающий во время работы производственного оборудования, при движении транспортных средств.

Механический шум обладает изменчивостью уровня звукового давления во времени, он бывает следующих типов:

  1. Непрерывный. Постоянный гул, генерируемый работающими машинами, заводским оборудованием, двигателями, вентиляционными системами.
  2. Прерывистый. Акустические колебания, амплитуда которых попеременно то увеличивается, то уменьшается.
  3. Импульсный. Состоит из отдельных или серии звуковых волн. В основном возникает в ходе строительных или взрывных работ.

Шум, превышающий допустимые пределы – причина профзаболеваний, повышения артериального давления, шума в ушах, а в отдаленной перспективе и потери слуха.

Тепловое

Тепловое загрязнение атмосферы – изменение температуры окружающей среды, при котором нарушается ход естественных процессов экосистемы.

Тепловое загрязнение атмосферы наступает от естественных и антропогенных источников. Локальное температурное воздействие возникает в засушливых регионах, где часто возникают природные пожары и пыльные бури.

Фото 5

Но главный источник изменений в атмосфере – деятельность человека.

Негативно влияют на температурные показатели воздушной среды:

  • сжигание топлива в транспортных средствах;
  • технологические циклы на промышленных объектах;
  • производство тепло-, электроэнергии электростанциями и котельными;
  • полигоны для захоронения отходов, сжигание мусора;
  • бытовое использование топлива для отопления жилища, приготовления пищи.

Строительные работы, бетон, асфальт, промышленность и автотранспорт значительно увеличивают температуру воздуха в крупных городах (по сравнению с окружающей местностью). Этот эффект называется «городской тепловой остров».

Повышенные температуры:

  • усиливают фотохимические реакции;
  • увеличивают количество взвешенных частиц в воздухе;
  • способствуют образованию смога.

Фотохимический смог в условиях теплового загрязнения атмосферы формируется следующим образом. Теплый слой атмосферы висит над городом, препятствуя смешиванию с более холодным и плотным потоком. Температурная инверсия создает застойную среду.

При отсутствии ветра и осадков загрязнители не удаляются из воздуха, а накапливаются в приземном слое. В неподвижном воздухе через какое-то время концентрация загрязняющих веществ возрастает до такой степени, что образуется смог.

Во время тяжелых и продолжительных инверсий смог накрывает целые мегаполисы, вызывая у населения проблемы с дыханием.

Температурное загрязнение атмосферы может привести к глобальному потеплению климата. Мировое потребление ископаемого топлива возрастает, повышаются и концентрации углекислого газа в атмосфере, усиливая парниковый эффект и его последствия.

По прогнозам ученых, при сохранении этой негативной тенденции к концу 21 века средняя температура воздуха вырастет на 4 °C.

Потепление климата на планете приведет к таянию полярных ледников, повышению уровня Мирового океана, затоплению островов и прибрежных государств. Изменившаяся структура осадков будет неблагоприятна для сельского хозяйства и лесных экосистем.

Повышенные температуры и чрезмерная влажность будут способствовать росту заболеваемости человека и животных.

Химическое

Химическое загрязнение воздуха связано с поступлением в него химических веществ в составе газов, паров, твердых аэрозолей конденсации и дезинтеграции (пыли и дыма).

К природным источникам химического загрязнения относят извержения вулканов, пыльные бури, лесные пожары. Газообразные вещества способствуют образованию в воздухе аэрозолей – диспергированных твердых частиц, долго находящихся в воздухе во взвешенном состоянии.

Продолжительность «жизни» аэрозолей всего несколько суток, тем не менее, они способны снизить среднюю температуру приземной атмосферы на 0,3 °С. Количество химических загрязняющих веществ измеряется сотнями.

Фото 6

Основные загрязнители атмосферы:

а также компоненты газов, влияющие на ее температурный режим:

Химические примеси, загрязняющие воздух, оседая или выпадая с атмосферными осадками на поверхность воды или почвы, ослабляют или полностью прекращают процессы их самоочищения.

Химические вещества токсичны для живых организмов. Загрязнение нарушает процессы жизнедеятельности растений, приводит к газовому дисбалансу в атмосфере.

Часть химических веществ (углекислый газ, закись азота, метан, аммиак) являются парниковыми газами, которые задерживают тепловое излучение Земли и способствуют глобальному потеплению климата.

Сера

Производные серы в атмосфере представлены преимущественно оксидами и сероводородом.

Основные поставщики в атмосферу сернистых соединений:

  • ТЭС и котельные (сжигание угля и мазута – топлива, содержащего серу)
  • черная и цветная металлургия (переработка серосодержащей руды);
  • химическая промышленность (производители серной кислоты, предприятия, использующие серную кислоту как реагент);
  • объекты нефтепереработки (окисление серы – компонента нефти).

Сероводород выделяется в основном при добыче и переработке нефти, при производстве вискозного волокна.

Азот

Источники загрязнения атмосферы оксидами азота – различные виды транспорта, химическая промышленность (предприятия по производству серной кислоты, где они используются как катализаторы, заводы по производству азотных минеральных удобрений).

Двигатели транспортных средств выделяют оксиды азота при окислении азота – компонента топлива, который, в свою очередь, является продуктом переработки нефти.

Углерод

Неорганические соединения углерода поступают в атмосферу в виде оксида – продукта неполного сгорания топлива.

Вещество выделяют:

  • энергетические установки;
  • объекты черной металлургии и нефтепереработки;
  • транспортные средства.

Оксид углерода активно реагирует с компонентами атмосферы, способствуя усилению парникового эффекта и глобальному изменению климата.

Фото 7

Органические соединения углерода, поступающие в атмосферу, представлены углеводородами:

  • парафинами;
  • олефинами;
  • этиленом;
  • бензолом;
  • бензпиренами,

содержащимися в выбросах нефтеперерабатывающих предприятий и транспортных средств.

Большую группу загрязнителей образуют углеводороды, содержащие:

  • хлор-;
  • фтор-;
  • азот-;
  • фосфорсодержащие соединения.

Это преимущественно ядовитые вещества с канцерогенным действием. Углеводороды подвергаются в атмосфере различным превращениям, окислению, полимеризации.

От воздействия солнечной радиации как катализатора реакций углеводороды более активно взаимодействуют с другими атмосферными загрязнителями. В результате образуются аэрозольные частицы перекисных соединений, свободных радикалов, соединений с оксидами азота и серы.

В определенных условиях при сочетании нескольких факторов (высокие концентрации загрязнителей, интенсивное излучение Солнца, безветрие, продолжительная повышенная инверсия) в воздухе формируются большие скопления газообразных и аэрозольных примесей.

В результате концентрация загрязнителей у земли резко увеличивается, образуется фотохимический смог (туман).

Характерные для фотохимического тумана оксиданты являются источником свободных радикалов – веществ с высокой реакционной способностью. По физиологическому воздействию на организм человека смог очень опасен для дыхательной и кровеносной систем, нередко является причиной преждевременной смерти городских жителей с ослабленным здоровьем или пожилых людей.

Тяжелые металлы

К достаточно распространенным загрязнителям атмосферы относятся соединения тяжелых металлов:

  • ртути;
  • кадмия;
  • таллия;
  • мышьяка;
  • свинца;
  • цинка;
  • хрома.

Эти вещества являются компонентами выбросов ТЭС, металлургических заводов.

Тяжелые металлы вызывают сердечно-сосудистые заболевания, тяжелые формы аллергии. Обладая канцерогенными свойствами, влияют на генетику, проявляясь в наследственных заболеваниях, умственных расстройствах.

Диоксины

Диоксины (полихлорпроизводные дибензодиоксина) — побочный продукт технологических процессов:

  • химические производства;
  • металлургия;
  • нефтепереработка;
  • хлорное отбеливание целлюлозы;
  • производство гербицидов и пестицидов,

а также сжигания отходов.

Это высокоопасные соединения, крайне токсичные, с мутагенным и канцерогенным действием, высокой кумулятивностью в окружающей среде.

Фреоны и другие разрушители озонового слоя

Главную опасность для атмосферного озона представляют фреоны, превращающие его в кислород.

К разрушителям озонового слоя также относят:

  • оксиды азота;
  • тяжелых металлов (меди, железа, марганца);
  • хлор;
  • бром;
  • фтор.

Озоноразрушающие соединения характеризуются высокой стойкостью, отдельные виды активны в атмосфере в течение 75-100 лет. Всего 1%-ное сокращение озонового слоя вызывает 4%-ный скачок в распространении рака кожи.

Фото 8

Вызывая онкологию, ультрафиолет одновременно подавляет иммунную систему, способствуя возникновению инфекционных, вирусных, паразитарных заболеваний:

  • малярии;
  • туберкулеза;
  • кори;
  • ветряной оспы.

В условиях повышенной солнечной радиации из-за разрушения защитного озонового у множества людей на планете возникает катаракта.

Жесткое УФ-излучение:

  • приводит к деградации экосистем, генофонда флоры и фауны;
  • снижает урожайность сельскохозкультур и продуктивность Мирового океана.

Соединения хлора и фтора

Хлор и его опасные производные (пары соляной кислоты) выделяются химическими объектами, производящими:

  • соляную кислоту;
  • хлоросодержащие пестициды;
  • органические красители;
  • гидролизный спирт;
  • хлорную известь;
  • соду.

Токсичные соединения фтора (фтороводорода, фториды натрия и кальция) содержат выбросы предприятий по производству:

  • алюминия;
  • стали;
  • эмалей;
  • стекла;
  • керамики;
  • фосфорных удобрений.

Хлор и его опасные производные (пары соляной кислоты) выделяются химическими предприятиями-производителями:

  • соляной кислоты и продуктов на ее основе;
  • хлоросодержащих пестицидов;
  • органических красителей;
  • гидролизного спирта;
  • хлорной извести;
  • соды.

Биологическое

Человечество на всех этапах развития оказывалось под губительным влиянием пандемий и эпидемий. В результате неизбежной смены биологических процессов появлялись и переносились по воздуху новые микроорганизмы.

Человек не имел иммунитета к новым формам, что приводило к массовым заболеваниям — чума в Средневековье, испанка в двадцатых годах прошлого века.

Биологическое загрязнение характеризуется вхождением в экосистему посторонних и агрессивных биологических агентов :

  • микроорганизмов;
  • вирусов;
  • инфекций;
  • вегетативных форм и спор бактерий и грибов, а также их токсинов и продуктов жизнедеятельности.

При этом биологические загрязнители могут появляться как под влиянием человека, так и от других факторов.

Фото 9

Новые участники естественных процессов влияют на:

  • генетику;
  • популяцию;
  • среду обитания;
  • общую экосистему.

Биологическое воздействие на атмосферу может быть намеренным или непреднамеренным.

Намеренные источники биозагрязнения:

  1. Генная инженерия.
  2. Культивация растений за пределами естественных условий произрастания. Пример – выращивание картофеля за пределами Америки.
  3. Испытания биологического оружия.
  4. Лабораторные исследования вирусов и инфекций.
  5. Интродукция, которая происходит при заселении территорий новыми видами животных (например, разведение камчатского краба в Баренцевом море).

Непреднамеренное биозагрязнение наступает как побочный эффект деятельности, не имеющей прямого отношения к воздействию на биологические виды. Биологическое загрязнение атмосферного воздуха классифицируется как микробиологическое и биохимическое.


Микробиологическое загрязнение наступает при поступлении в воздух различных микроорганизмов. Основной «поставщик» микробного заражения – почва. С ее поверхности в воздух поступают сапрофиты – непатогенные микроорганизмы.

На участках с массовыми скоплениями людей возможно загрязнение воздуха патогенными микроорганизмами (например, возбудителями гриппа, туберкулеза), выделяемыми органами дыхания человека.

Биохимическое загрязнение атмосферы наблюдается, когда в воздухе обнаруживаются продукты жизнедеятельности животных. Обычно это происходит над площадками животноводческих комплексов, мясокомбинатов, птицефабрик.

Привнесение в экосистемы нехарактерных видов живых организмов ухудшает условия существования биотических сообществ, негативно влияет на здоровье человека. Наиболее опасно биологическое загрязнение воздуха возбудителями инфекционных и паразитарных болезней.

Биологическое загрязнение атмосферы периодически усиливается, так как появляются все новые микроорганизмы, против которых еще не изобретено оружие, не предусмотрена защита. Под воздействием радиации и химического загрязнения микроорганизмы постоянно мутируют, приобретая неизвестные ранее свойства и обличья.

Таблица с классификацией

В данную таблицу мы свели классификацию — виды и основные источники загрязнения атмосферы:

Вид загрязнения Разновидность Загрязняющие агенты
Физическое Механическое Частицы почвы, золы, сажи, песка, пыли
Радиоактивное Радиоактивные вещества, долгоживущие радиоактивные изотопы
Электромагнитное Электромагнитные поля
Шумовое Непрерывный, прерывистый, импульсный шум
Тепловое Повышение температуры воздуха
Химическое Химические вещества в составе газов, паров, твердых аэрозолей
Биологическое Микроорганизмы, вирусы, инфекции, бактерии, грибы

Короткое видео по теме

В данном видео ролике кратко перечислены виды загрязнения атмосферного воздуха:

Заключение

Проблема загрязнения атмосферы находится в центре внимания экологов всего мира. Глобальное потепление, озоновые дыры, кислотные дожди, эпидемии, ухудшение условий обитания живых существ – все это связано с загрязнением воздушной среды.

В статье рассмотрены основные виды загрязнения атмосферного воздуха (физическое, химическое, биологическое), источники поступления в атмосферу различных загрязняющих веществ, а также потенциальный вред для экосистем и здоровья человека.