Загрязнение атмосферы Земли или загрязнение воздуха происходит, когда в атмосферу Земли попадают вредные или избыточные количества веществ, включая газы (такие как диоксид углерода, монооксид углерода, диоксид серы, оксиды азота, метан и хлорфторуглероды), частицы (как органические, так и неорганические) и биологические молекулы. Это может вызвать заболевания, аллергию и даже смерть людей. Также это может нанести вред другим живым организмам, таким как животные и растения, может нанести ущерб и естественной или искусственной экосистеме (среде) Земли. Загрязнение воздуха может вызывать как человеческая деятельность, так и природные процессы.
Загрязнение воздуха внутри помещений и плохое качество воздуха в городах входят в число двух самых серьёзных проблем с токсичным загрязнением в мире, согласно отчету Блэксмитовского института по наихудшим загрязненным местам 2008 года. Согласно отчету Всемирной организации здравоохранения за 2014 год, загрязнение воздуха в 2012 году привело к гибели около 7 миллионов человек во всем мире, что примерно соответствует оценке Международного энергетического агентства. Только загрязнение наружного воздуха ежегодно приводит к преждевременной смерти от 2,1 до 4,21 миллионов человек по данным 2013 года, и более 4,5 млн — по данным 2024 года. Краткосрочные скачки уровня мельчайших твердых частиц (PM2,5) на 2024 год приводят к более чем миллиону преждевременных смертей в мире ежегодно. По данным ученых Техасского университета в Остине (США) глобальное загрязнение воздуха сокращает продолжительность жизни человека в среднем на один год. В основном это происходит из-за построенных заводов и различных видов транспорта.
Виды загрязнения По источникам загрязнения: естественное; антропогенное.
По характеру загрязнения атмосферы: физическое — механическое (пыль, твердые частицы), радиоактивное (радиоактивное излучение и изотопы), электромагнитное (различные виды электромагнитных волн, в том числе радиоволны), шумовое (различные громкие звуки и низкочастотные колебания) и тепловое загрязнение (например, выбросы тёплого воздуха и т. п.); химическое — загрязнение газообразными веществами и аэрозолями. На сегодняшний день основные химические загрязнители атмосферного воздуха это: оксид углерода (IV), оксиды азота, диоксид серы, углеводороды, альдегиды, тяжёлые металлы (Pb, Cu, Zn, Cd, Cr), аммиак, пыль и радиоактивные изотопы; биологическое — в основном загрязнение микробной природы. Например, загрязнение воздуха вегетативными формами, спорами бактерий и грибов, вирусами, а также их токсинами и продуктами жизнедеятельности.
Источники загрязнения Основными источниками загрязнения атмосферы являются: Природные (естественные загрязнители минерального, растительного или микробиологического происхождения, к которым относят извержения вулканов, лесные и степные пожары, пыль, пыльцу растений, выделения животных, парниковый эффект и др.) Искусственные (антропогенные), которые можно разделить на несколько групп: Транспортные — загрязнители, образующиеся при работе автомобильного, железнодорожного, воздушного, морского и речного транспорта; Производственные — загрязнители, образующиеся как выбросы при технологических процессах, отоплении, строительстве; Бытовые — загрязнители, обусловленные сжиганием топлива в жилище и переработкой бытовых отходов.
По составу антропогенные источники загрязнения атмосферы также можно разделить на несколько групп: Механические загрязнители — пыль цементных заводов, пыль от сгорания угля в котельных, топках и печах, сажа от сгорания нефти и мазута, стирающиеся автопокрышки и т. д.;, способные вступать в химические реакции; Радиоактивные загрязнители. Некоторые загрязняющие вещества являются результатом деятельности человека (например, оксиды азота), другие имеют только природное происхождение (радон), но многие загрязнители имеют и природное, и антропогенное происхождение. Кроме того, человек активно влияет на природные источники, например, сельское хозяйство загрязняет среду не только оксидами азота из-за использования удобрений, но и метаном, выделяемым скотом при переваривании пищи.
Основные загрязнители Двуокись углерода (СО2) — или углекислый газ, — бесцветный газ с кисловатым запахом и вкусом, продукт полного окисления углерода. Необходимый газ для фотосинтеза, являющегося главным источником свободного кислорода на Земле. В малых концентрациях не опасен, при повышенных концентрациях в воздухе по воздействию на воздуходышащие живые организмы его относят к . Общий объем выбросов CO2 в 2024 году — 41,6 млрд тонн, из них выбросы углекислого газа от сжигания ископаемого топлива — 37,4 млрд тонн. Оксид углерода (СО) — бесцветный газ, не имеющий запаха, известен также под названием «угарный газ». Образуется в результате неполного сгорания ископаемого топлива (угля, газа, нефти) в условиях недостатка кислорода и при низкой температуре. При вдыхании угарный газ за счёт имеющейся в его молекуле двойной связи образует прочные комплексные соединения с гемоглобином крови человека и тем самым блокирует поступление кислорода в кровь. Диоксид серы (SO2) (диоксид серы, сернистый ангидрид) образуется в процессе сгорания серосодержащих ископаемых видов топлива, в основном угля, а также при переработке сернистых руд. Участвует в формировании кислотных дождей. Общемировой выброс SO2 на 2022 год оценивался в 73 млн тонн в год, пик выбросов был в 1979-80 гг, когда показатель достигал значения в 140 млн тонн ежегодно. Длительное воздействие диоксида серы на человека приводит вначале к потере вкусовых ощущений, стесненному дыханию, а затем — к воспалению или отёку лёгких, перебоям в сердечной деятельности, нарушению кровообращения и остановке дыхания.
Оксиды азота (оксид и диоксид азота) — газообразные вещества: монооксид азота NO и диоксид азота NO2 объединяются одной общей формулой NOх. При всех процессах горения образуются окислы азота, причем большей частью в виде оксида. Чем выше температура сгорания, тем интенсивнее идет образование окислов азота. Другим источником окислов азота являются предприятия, производящие азотные удобрения, азотную кислоту и нитраты, анилиновые красители, нитросоединения. Количество окислов азота, поступающих в атмосферу, составляет 65 млн тонн в год. От общего количества выбрасываемых в атмосферу оксидов азота на транспорт приходится 55%, на энергетику — 28 %, на промышленные предприятия — 14 %, на мелких потребителей и бытовой сектор — 3 %.
Озон (О3) — газ с характерным запахом, более сильный окислитель, чем кислород. Его относят к наиболее токсичным из всех обычных загрязняющих воздух примесей. В нижнем атмосферном слое озон образуется в результате фотохимических процессов с участием диоксида азота и летучих органических соединений. Углеводороды — химические соединения углерода и водорода. К ним относят тысячи различных загрязняющих атмосферу веществ, содержащихся в несгоревшем бензине, жидкостях, применяемых в химчистке, промышленных растворителях и т. д. Свинец (Pb) — серебристо-серый металл, токсичный в любой известной форме. Широко используется для производства красок, боеприпасов, типографского сплава и т. п. Около 60 % мировой добычи свинца ежегодно расходуется для производства кислотных аккумуляторов. Однако основным источником (около 80 %) загрязнения атмосферы соединениями свинца являются выхлопные газы транспортных средств, в которых используется этилированный бензин.
Также к загрязнителям относят хлорфторуглероды (газы, выделяемые кондиционерами, морозильниками, аэрозольными распылителями и т.д.), стойкие органические загрязнители (органические соединения, устойчивые к разложению), полиароматические углеводороды (группа ароматических соединений, образующихся при неполном сгорании органических соединений, включая уголь, нефть и табак), микропластик.
Промышленные пыли в зависимости от механизма их образования подразделяются на следующие 4 класса: механическая пыль — образуется в результате измельчения продукта в ходе технологического процесса; возгоны — образуются в результате объёмной конденсации паров веществ при охлаждении газа, пропускаемого через технологический аппарат, установку или агрегат; летучая зола — содержащийся в дымовом газе во взвешенном состоянии несгораемый остаток топлива, образуется из его минеральных примесей при горении; промышленная сажа — входящий в состав промышленного выброса твёрдый высокодисперсный углерод, образуется при неполном сгорании или термическом разложении углеводородов.
Основными источниками антропогенных аэрозольных загрязнений воздуха являются теплоэлектростанции, потребляющие уголь. Сжигание каменного угля, производство цемента и выплавка чугуна дают суммарный выброс пыли в атмосферу, равный 170 млн тонн в год. Влияние на здоровье В 2012 году от загрязнения воздуха погиб каждый восьмой из общего числа умерших в мире. Загрязнение являлось значительным фактором риска для ряда заболеваний, связанных с загрязнением, включая респираторные инфекции, болезни сердца, ХОБЛ, инсульт и рак легких. Воздействие на здоровье, вызванное загрязнением воздуха, может включать затруднение дыхания, одышку, кашель, астму и усиление существующих респираторных и сердечных заболеваний. Эти эффекты могут привести к увеличению использования лекарств, посещений врача или отделения неотложной помощи, большему количеству госпитализаций и преждевременной смерти. Воздействие плохого качества воздуха на здоровье человека имеет далеко идущие последствия, но в основном затрагивает дыхательную и сердечно-сосудистую систему человека. Индивидуальные реакции на загрязнители воздуха зависят от типа загрязнителя, которому подвергается человек, степени воздействия, а также состояния здоровья и генетики человека. Пренатальное воздействие загрязнения воздуха влияет на развитие нервной системы у детейMalasevskaia I. et al. Breathing in the Future: Unraveling the Link Between Prenatal Outdoor Air Pollution and Neurodevelopment in Offspring: A Systematic Review //Principles and Practice of Clinical Research. – 2023. – Т. 9. – №. 4.. Наиболее распространенными источниками загрязнения воздуха являются твердые частицы, озон, диоксид азота и диоксид серы. Дети в возрасте до пяти лет, которые живут в развивающихся странах, являются наиболее уязвимым населением с точки зрения общей смертности, связанной с загрязнением воздуха внутри и снаружи помещений.
Смертность По оценкам Всемирной организации здравоохранения, опубликованным в 2014 году, загрязнение воздуха в 2012 году привело к преждевременной смерти около 7 миллионов человек во всем мире. Исследования, опубликованные в марте 2019 года, показали, что их число может составлять около 8,8 миллиона.
На 2014 год самый высокий уровень смертности из-за загрязнения воздухаThe New York Times International Weekly 2nd February 2014 'Beijing’s Air Would Be Called Good In Delhi' by Gardiner Harris. был в Индии. По данным Всемирной организации здравоохранения, в Индии также больше смертей от астмы, чем в любой другой стране. В декабре 2013 года загрязнение воздуха, по оценкам, ежегодно уносило жизни 500 000 человек в КитаеMr Chen’s claim was made in The Lancet (December 2013 issue) and reported in The Daily Telegraph 8th January 2014 p. 15 'Air pollution killing up to 500,000 Chinese each year, admits former health minister.. Существует уверенная корреляция между смертностью от пневмонии и загрязнением воздуха от выбросов автотранспорта. К 2025 году наиболее высокий уровень содержания мелкодисперсных частиц PM2.5 по-прежнему наблюдался в Индии — в самом грязном из городов в мире, индийском Лони, средняя концентрация PM2.5 составляла 112,5, что в 22 раза выше безопасного уровня, установленного ВОЗ.