Антропогенные и природные факторы загрязнения воздуха в городах: основные источники и вредоносные вещества, рейтинг самых загрязненных городов России
Благодаря масштабному развитию промышленности и транспорта, загрязнение воздуха в городах стало острейшей проблемой современности. Вредные примеси и вещества попадают в воздушный бассейн в основном под воздействием антропогенного фактора. Неблагоприятное влияние на окружающую среду и экологическую обстановку в городах оказывают как индустриализация, так и рост автопарка в РФ.
Антропогенные источники загрязнения воздуха в городах
К антропогенным относятся искусственные источники загрязнения, которые обязаны своим происхождением деятельностью человека. Основные проблемы связаны с работой промышленных, инфраструктурных и производственных систем.
Атомные и тепловые электростанции
Производственные выбросы продуктов горения являются первостепенным источником выбросов в городах. Примеси ежесуточно выбрасываются в атмосферу, вступают в реакцию с окружающей средой, окисляются и осаждаются на поверхности почвы и водоемов. В результате сжигания органического топлива в воздух поступают выбросы:
- двуокиси серы и азота;
- соединений фтора;
- диоксида углерода;
- паров и пылевых остатков;
- углеводородов;
- твердых частиц золы и сажи;
- оксидов и окиси металлов.
Окиси азота способны наносить значительный вред организму человека, воздействуя на дыхательные пути и слизистые. Канцерогены тяжелых металлов могут приводить к отравлениям и оказывать комплексное патологическое воздействие.
В среднем ТЭС сжигают в сутки порядка 20 тыс. тонн угля, что приводит к выбросам около 200 тонн окиси азота, 140 тонн твердых и газообразных частиц, 700 тонн серы. Работа АЭС не базируется на органическом топливе, но провоцирует загрязнение воздуха инертными газами и радиоактивными веществами.
Жидкое топливо существенно сокращает выбросы золы и пылевых частиц, которые образуются в результате сгорания угля, но не решает проблему загрязнения воздуха серой и тяжелыми металлами. Самым экологичным топливом считается газ.
Автотранспортные выхлопы
Согласно научному консенсусу, основная причина климатических изменений — усиление содержания в атмосфере парниковых газов. Порядка 18% из них приходятся на топливные испарения и другие автотранспортные выхлопы. Дизельные и бензиновые двигатели внутреннего сгорания выбрасывают в атмосферу оксиды азота, полициклические углеводороды (бензапирен, производные антрацена). Транспорт считается рекордсменом по выбросу токсичных аэрозолей, содержащих соединения:
- свинца;
- ртути;
- хлора;
- брома;
- меди.
Выбросы оседают и накапливаются в почве, способствуя изменению ее химического состава. Выхлопные газы способны провоцировать иммунодефицит, приводить к патологиям дыхательных путей, пневмонии, гаймориту, бронхиту и раку легких. Повышается риск развития деменции, атеросклероза и нарушений в работе сердечно-сосудистой системы.
Правительство РФ ориентировано на развитие рынка газомоторного топлива в России. По сообщениям ТАСС, 4,2 млрд рублей ежегодно будут выделять на ввод в эксплуатацию газового оборудования и наполнительных станций, а также для стимуляции установки газобаллонного оборудования (ГБО) на автомобили. Программа рассчитана до 2024 года.
Помимо прочего, ГИБДД упростили процедуру регистрации транспорта на основании установки газобаллонного оборудования.
Черная и цветная металлургия
Согласно бюллетеню Росстата "Основные показатели окружающей среды", около трети промышленных выбросов в атмосферу приходится на работу предприятий черной и цветной металлургии. Черная металлургия характеризуется загрязнением воздуха преимущественно оксидом углерода (1,5 млн тонн ежегодно), цветная — диоксидом серы (2,5 млн тонн ежегодно). В процессе работы плавильных и промышленных печей выбрасываются:
- анодные газы, обогащенные пылью;
- мышьяк и свинец;
- смолистые вещества;
- фтор;
- соли тяжелых металлов.
Сточные воды металлургических предприятий загрязнены токсичными веществами: цианидами, нефтепродуктами, ксантогенатами. Значительную долю негативного влияния на окружающую среду составляют выбросы парниковых газов, метана, гидрофторуглеродов, гексафторидов серы. В производстве вынужденно используются большие объемы воды и низкосортных руд, что увеличивает объем отходов.
Мусоросжигающие заводы
Основной проблемой в процессе сжигания мусора на заводах считается ртуть, которая сложно улавливается фильтрами и способна мигрировать на значительные расстояния.
В процессе горения образуются отходящие газы, летучая зола, пыль и шлак. Твердые частицы выбросов способны вызывать астму, заболевания дыхательных путей и сердечную недостаточность. Даже современные системы очистки препятствуют их выбросу только в пределах 25-30%. При этом инновационные методы фильтрации чаще оказываются экономически невыгодными.
Угольная и нефтедобывающая промышленность
Любые добывающие процессы в угольной и нефтяной промышленности оказывают дестабилизирующее влияние на экологическую обстановку. Бурение, сбор, хранение и переработка провоцируют выбросы углеводорода, нефтяного шлама, угольной пыли. Химические соединения вместе со сточными водами проникают в водоемы, почву. Газо- и пылеообразные токсичные вещества поднимаются в воздух.
Около половины угольных шахт в России считаются взрывоопасными. Проблема подземного возгорания не менее актуальна при бурении нефтяных скважин. В результате пожаров в воздух выделяется большое количество канцерогенных ядов, бензола, никеля, ванадия, оксидов углерода и серы. Не меньшую опасность составляют буровые сточные воды и локальные загрязнения почвы нефтью.
В местах скопления горючих веществ и топлива пожары тушатся на протяжении нескольких суток. За это время выделяется значительное количество ядовитых паров и газов, которые превышают суточную допустимую норму.
Химическая промышленность
Работа химических, цементных заводов и бытовых котельных сопровождается выбросом токсичных веществ в результате сжигания топлива в промышленных нуждах, переработке отходов и отопления помещений. Канцерогенные выбросы невелики по объему (около 2%), но отличаются высокой токсичностью. Химическая промышленность считается основным источником пирогенного загрязнения вредными примесями:
- оксида углерода;
- серного ангидрида;
- сероводорода и сероуглерода;
- оксида азота;
- соединений фтора, хлора, свинца;
- аэрозолей (пыль, дым, смог).
Соединения хлора характерны для деятельности химических предприятий, занимающихся производством спирта, соляной кислоты, пестицидов и красителей. Легкая и пищевая промышленность характеризуется значительными выбросами серо- и углеводорода. Серный ангидрид при контакте с каплями дождя или снега способен вызывать кислотные дожди.
Иные антропогенные источники загрязнения воздуха
Помимо основных, существует ряд дополнительных источников загрязнения, которые отравляют воздух в городах. Они образуются в результате обслуживания ракетных и авиационных носителей, работы животноводческих ферм и птицефабрик (выделение метана, пары пестицидов).
Продукты сгорания табака не оказывают существенного влияния на экологическую обстановку в целом, но сильно отравляют воздух в замкнутых помещениях.
Природные источники загрязнения воздуха в городах
Природные источники загрязнения образуются без участия человека. Воздух всегда содержит некоторое количество пыли и вредных химических соединений, которые поступают в воздушный бассейн при образовании натуральных аэрозолей. Наибольшую опасность, которая менее актуальна для городов, несут вулканические выбросы пепла, серы, азота, сернистого дыма. Другие источники загрязнения:
- ветровая эрозия, выветривание почвы, поднятие в воздух пыли и камня;
- продукты гниения и жизнедеятельности флоры и фауны;
- лесные пожары без антропогенного участия (сажа, пепел, смог);
- пыльные и песчаные бури;
- морские и океанические испарения.
В южных районах на территориях с открытой поверхностью почвы и сильными ветрами воздух богат аэропланктоном. В него входят патогенные бактерии, вирусы, грибные споры, цисты и споры простейших, папоротников и мхов.
В процессе гниения органических веществ в воздух проникают газообразные химические соединения: углекислый газ, окись углерода, азота и серы, сероводород, аммиак, углеводород.
Основные загрязняющие вещества в городах
Воздух в городах загрязняется в основном по антропогенным причинам, связанным с работой промышленных предприятий и эксплуатацией наземного транспорта. Среди них:
- мелкие твердые частицы до 2,5 микрон (сажа, пыль, бензапирен);
- оксиды азота, аммиак (бактерии, горение);
- углекислый газ, образующийся в результате дыхания живых организмов;
- оксиды углерода (двигатели внутреннего сгорания);
- органические и химические соединения (промышленность, сжигание);
- тяжелые металлы (двигатели внутреннего сгорания, промышленность);
- серный и сернистый ангидриды (химическая промышленность);
- угарный газ (горение углеводородных веществ и материалов).
В крупных городах наибольшая доля загрязнения приходится на автотранспортные выхлопы. В воздухе на территориях с развитой промышленной и аграрной инфраструктурой наблюдается высокое содержание тяжелых металлов, бензапирена, оксидов азота и формальдегида.
Рейтинг городов России с самым высоким уровнем загрязнения
В государственном докладе "О состоянии и об охране окружающей среды" Министерства природных ресурсов и экологии РФ приведен перечень самых загрязненных городов России по состоянию на 2018 год. Среди них:
- Абакан;
- Ангарск;
- Барнаул;
- Иркутск;
- Зима;
- Искитим;
- Красноярск;
- Кызыл;
- Норильск;
- Новокузнецк;
- Новосибирск;
- Селенгинск;
- Свирск;
- Челемхово;
- Черногорск;
- Улан-Удэ;
- Чита;
- Шелехов.
В перечень попали большинство крупных городов Красноярского края, включая Лесосибирск и Минусинск. Наиболее опасными для проживания признаны Красноярск и Норильск.
С полным списком городов можно ознакомиться в докладе Минприроды. Практически во всех наблюдаются превышенные показатели бензапирена, образующегося в результате горения, работы двигателей внутреннего сгорания, мусоросжигающих заводов и промышленных предприятий.
В Курске, Рязани, Самаре и Оренбурге было зафиксировано разовое превышение максимальной концентрации свинца, ксилола, этилбензола и сероводорода, но они не вошли в приоритетный перечень.
Также туда не включили Магниторск с высоким уровнем загрязнения, так как концентрация вредных и токсичных веществ в сравнении с 2017 г. снизилась в 2 раза.
Таким образом, к основным источникам загрязнения относятся антропогенные факторы. В городском воздухе наблюдаются повышенные концентрации бензапирена, оксида азота, пыли, сажи, серы и формальдегида. Наибольшую опасность представляют автотранспортные выхлопы, которые занимают второе место по катализатору загрязнения после ТЭС и АЭС. Химическая промышленность отличается небольшим количеством выбросов, но их токсичность в разы превышает остальные вредные вещества.
