Исследование аэрозольного загрязнения атмосферного воздуха Московского региона

Современный город с его мощной социально-экономической и инженерно-технической инфраструктурой является одной из главных причин деградации окружающей среды. Около 80% всех выбросов в атмосферу и три четверти от глобального объема загрязнений принадлежат именно городам, численность населения который год от года лишь увеличивается.

Загрязнение атмосферного воздуха – постоянная экологическая проблема городских территорий. Её первостепенность определяется тем, что чистота воздуха – фактор, неизбежно затрагивающий здоровье населения. В данном случае будет рассмотрено загрязнение атмосферного воздуха пылью.

Пыль выводит из строя оборудование, снижает качество продукции, может быть причиной заболеваний органов дыхания и аллергических реакций, поражения глаз и кожи, острых и хронических отравлений. Поэтому борьба с пылью является важной гигиенической и социально-экономической задачей.

Пыль – маленькие твердые частицы, которые находятся в воздухе во взвешенном состоянии. К пыли относят частицы меньшего диаметра от долей микрона и до максимального – 0,1 мм. Более крупные частицы переводят материал в разряд песка, который имеет диаметры от 0,1 до 5 мм.

Причинами аэрозольного загрязнения атмосферного воздуха являются извержения вулканов, выветривание горных пород, изнашивание дорожных покрытий, ветровая эрозия почвы и т.д.

Атмосферный воздух в городах является более запыленным, чем атмосферный воздух в сельской местности. Основную часть городской пыли составляют продукты неполного сгорания топлива в виде сажи и адсорбированных на ней смолистых веществ, содержащих 3,4-бензпирен. Вблизи металлургических, цементных и других производств пыль может попадать в атмосферу из-за недостатков некоторых очистных сооружений и при перевозке сыпучих грузов. Такая пыль содержит в себе частицы исходных материалов. Кроме того, в нее входят смолистые вещества, которые образуются от изнашивания дорожного покрытия (асфальт, гудрон и др.). В закрытые помещения пыль может попадать с приточным воздухом.

Пыль неблагоприятно влияет как на человека, так и на окружающую природу: почву, воду, растения. Воздействие на человека преимущественно сказывается на дыхательных путях, вызывая заболевания как их верхних отделов, так и легких, а также действует на кожу и глаза. При вдыхании частиц пыли размером 5 мкм и больше они полностью задерживаются в верхних дыхательных путях, в первую очередь в полости носа. Это вызывает повреждение и раздражение слизистой оболочки. Из-за этого носовая полость теряет свою фильтрующую способность, а в тяжелых случаях и вовсе исчезает. Постепенно под влиянием постоянного воздействия различных видов пыли также развиваются хронические воспалительные процессы на других участках дыхательных путей [1].

Что касается растений, то пыль, содержащая различные компоненты, легко проникает в ткани растения и напрямую воздействует на обмен веществ в клетках. Пыль, которая оседает на поверхности листьев, затрудняет поглощение ими света, нарушает водный обмен [4]. Вследствие влияния загрязняющих веществ происходит затормаживание фотосинтеза, нарушение водообмена, многих биохимических процессов, общее угнетение роста и развития растений. Это приводит к изменению окраски листьев, некрозу, опадению листьев, изменению формы роста [3].

Для характеристики уровня загрязнения пылью атмосферного воздуха и оценки эффективности пылеочистных установок наибольшее применение в практике санитарного надзора получил гравиметрический (весовой) метод определения концентрации пыли. Для частиц PM₁₀ и PM_2,5 существуют официально рекомендованные ВОЗ среднегодовые и среднесуточные концентрации в атмосферном воздухе. Для PM₁₀ – 20 мкг/м³ и 50 мкг/м³ соответственно; для PM_2,5 – 10 мкг/м³ и 25 мкг/м³ соответственно [2].

Наиболее токсичными являются фракции PM₁₀ и PM_2,5, широко распространенные в местах проживания людей загрязнители, оказывающие разрушительное влияние на здоровье человека. Как кратковременное, так и долговременное влияние имеют последствия, которые включают в себя: сердечно-сосудистые и респираторные заболевания, например, обострение астмы и респираторных симптомов и рост числа случаев смерти и госпитализации; смертность от сердечно-сосудистых и респираторных заболеваний и от рака легкого.

Соблюдение ПДК вредных веществ в воздухе населенных мест требует регулярного контроля за фактическим их содержанием в атмосферном воздухе. Такой контроль позволяет оценивать эффективность работы пылеочистного оборудования, предусматривать необходимую степень очистки и совершенствовать технологию производства для снижения концентрации вредных веществ в отходящих газах.

На базе Аналитической инспекции и АСКЗА проводится мониторинг количественного содержания пыли мелкодисперсных фракций (РМ₁₀, РМ_2,5) в атмосфере города. Отбор проб осуществляется в автоматическом режиме. Контроль концентрации проводится гравиметрическим методом по нормированным объемам воздуха.

В Москве на данный момент функционируют 57 автоматических станций контроля загрязнения атмосферы, на 19 из них проводится мониторинг содержания в воздухе частиц РМ₁₀.

Для построения диаграмм были использованы данные с этих станций за прошедший год. На рисунках 1-3 приведены некоторые из всех построенных в ходе исследования диаграмм.

Рисунок 1. Данные АСКЗА «Спиридоновка» о загрязнении воздуха PM₁₀

Рисунок 2. Данные АСКЗА «Спартаковская площадь» о загрязнении воздуха PM₁₀

Рисунок 3. Данные АСКЗА «М1 (Очаковское)» о загрязнении воздуха PM₁₀

Проанализировав данные, можно сделать вывод, что наибольшая концентрация пыли в Москве приходится на апрель, что объясняется безветренной и засушливой погодой, характерной для этого периода, а также пиком весеннего цветения и большим количеством автотранспорта на дорогах.

Состояние атмосферного воздуха Москвы, к сожалению, не может похвастаться положительными тенденциями. По графикам видно, в какое время года концентрация основной составляющей загрязнённости воздуха, микрочастиц диаметром 10 и менее микрон близка к своему критическому показателю. По оценкам ВОЗ, в 2013 году жертвами воздействия пыли во всем мире стали порядка 3 млн человек. Наиболее частые причины смерти – это рак легких, сердечно-сосудистые патологии и инфекционные заболевания дыхательных путей. В связи с этим существует острая необходимость в усовершенствовании мероприятий, направленных на снижение загрязнения атмосферного воздуха. ООН, МЭА, ВОЗ и другие организации постоянно обсуждают вопросы об улучшении показателей воздуха, создают нормы, анализируют статистические данные и многое другое [5]. Вся эта деятельность направлена на достижение главной цели – снижение воздействия загрязняющих веществ на окружающую среду.