Загрязнение воздуха в 2018 году стало причиной 8,8 млн случаев ранней смертности во всем мире — это почти вдвое больше, чем число людей, умерших от ВИЧ, малярии и туберкулеза, в четыре раза больше, чем погибло в авариях. Химические загрязнители и частицы, способные проникать через биологические барьеры, убивают больше людей, чем курение табака. С 2016 года число смертей по этой причине выросло на 2,3 млн.

Почти половина ранних смертей связана с приготовлением пищи в печах и с использованием твердого топлива — такие случаи характерны для бедных стран и регионов. Однако вторая половина приходится на загрязнение, причиной которого становятся транспорт, работа промышленных предприятий и электростанций, строительство зданий и отопление.

Ситуация постоянно ухудшается, поскольку население мира растет и в недалеком будущем может увеличиться до 9 млрд человек. Это, в свою очередь, приводит к росту городов, увеличению числа автомобилей и промышленных предприятий.

Проблемы с экологией не ограничиваются активно развивающими странами Азии — Индией и Китаем. По оценке экспертов, загрязнение воздуха станет причиной смерти 800 тыс. европейцев по итогам 2019 года, а в целом по миру этот показатель составит около 9 млн смертей в год и будет постоянно расти.

Принято считать, что загрязнение воздуха приводит к различным респираторным заболеваниям. Однако оно также становится причиной поражения сердечно-сосудистой системы — такие заболевания приводят к вдвое большему числу смертей, чем респираторные. Основная причина — микроскопические частицы пыли, которые проникают через системы защиты организма и даже через биологические барьеры.

Сажа, соли и тяжелые металлы

Взвешенная пыль — сухая или влажная — разных размеров присутствует даже в самом чистом воздухе. В крупных городах или районах вблизи промышленных предприятий чаще встречается мелкая пыль — частицы PM 2.5, диаметр которых составляет менее 2,5 мкм (менее 3% толщины человеческого волоса).

Наряду с более крупными частицами (например, PM 10) PM 2.5 могут иметь разный химический состав — от углерода и сажи до солей и тяжелых металлов. В разных городах состав частиц разный и зависит от веществ, которые активнее всего выбрасываются в воздух.

Благодаря крайне малому размеру такие частицы минуют нос и рот и проникают в кровеносную систему, поражая легкие и сердечно-сосудистую систему. Высокая концентрация частиц размером с несколько микронов в воздухе приводит к появлению смога и вызывает хронические заболевания, среди которых — астма, бронхит и сердечная недостаточность.

Химические загрязнители

Помимо мелких частиц пыли, существуют первичные химические загрязнители, причиной появления которых в воздухе стала деятельность человека. К ним относится диоксид серы — вещество, выделяющееся как при извержении вулканов, так и при сжигании ископаемого топлива. При попадании в атмосферу вещество соединяется с оксидом азота и выпадает в виде кислотного дождя.

К опасным загрязнителям относятся и летучие органические вещества (ЛОС), которые входят в состав многих промышленных и потребительских товаров. В их числе — краски, клеи, чистящие средства и средства личной гигиены. Исследователи считают, что эти продукты становятся доминирующим загрязнителем по мере того, как люди отказываются от бензиновых и дизельных автомобилей в пользу электрокаров.

Наиболее опасными для здоровья являются неметановые ЛОС. Повышение концентрации бензола, толуола и ксилола в воздухе может привести к лейкемии и другим опасным заболеваниям. Метановые ЛОС являются чрезвычайно эффективными парниковыми газами, которые разрушают озоновый слой и ускоряют повышение глобальной температуры.

Третий наиболее опасный химический загрязнитель — аммиак, который широко используется в сельскохозяйственных удобрениях, а также для синтеза фармацевтических препаратов. Следствием вдыхания аммиака в больших дозах являются токсический отек легких, тяжелые поражения нервной системы и потеря зрения.

Как дождь может очистить воздух

Очистка воздуха от загрязнения — длительный процесс. Особенно для достижения окончательного результата, в котором требуется выполнение условия Парижского соглашения по климату. Но частицы PM 2.5, PM 10 и химические загрязнители уже оказывают слишком сильное влияние на здоровье людей, и правительства пытаются предпринять меры по снижению этого влияния.

Один из способов — засев облаков. Эта концепция была предложена химиком Винсентом Шефером в 1946 году. Ученый обнаружил, что ядра конденсации облаков, крошечные частицы, вокруг которых образуется вода, могут быть получены искусственно. Шефер экспериментировал с сухим льдом, но в более поздних экспериментах использовались самолеты, которые распыляли различные химические соединения на высоте формирования облаков, чтобы контролировать осадки. Например, к засеву облаков в 1960-х годах прибегали американские военные, пытаясь продлить сезон муссонов во Вьетнаме и выиграть войну.

Ученые полагают, что искусственный дождь позволит снизить концентрацию вредных веществ в воздухе — капли дождя должны собирать пыль и химические элементы и прибить их к земле.

Первый эксперимент по очистке воздуха в Китае с помощью засева облаков провело правительство Южной Кореи. С Желтого моря периодически дуют китайские ветры на Сеул, перенося сильно загрязненный воздух из Китая. Правительство Южной Кореи обвиняет Китай в превышении мелких частиц (PM2.5) в атмосфере, которые постепенно переходят и на территорию Южной Кореи.

Исследователи распылили в атмосфере раствор на основе иодида серебра — планировалось, что капли воды конденсируются вокруг тяжелых частиц и выпадут на землю в виде осадков. Это в результате должно было помочь справиться с загрязнением воздуха и смогом. Однако эксперимент не удался — образовавшийся дождь оказался слишком слабым и шел всего несколько минут.

Корея уже предложила Китаю присоединиться к инициативе — до сих пор правительство последнего боролось с загрязнением воздуха только малоэффективными методами: например, с помощью наземных водяных пушек. С другой стороны, у Китая есть опыт в засеве облаков — власти прибегали к этому методу в 2008 году для предотвращения осадков во время Олимпиады в Пекине.

Сейчас Китай проводит собственный эксперимент по очистке воздуха. В городе Сиань строится гигантский фильтр размером с трубу крупного завода, который, как ожидается, позволит снизить концентрацию частиц PM 2.5 на 15% в радиусе 10 кв. км.

В Гонконге уже запущен 3,7-километровый туннель, оснащенный самой большой в мире системой по очистке воздуха. Она позволяет обрабатывать до 5,4 млн куб. м выхлопных газов в час.

Власти Бангкока в январе 2018 года тоже пытались бороться со смогом, окутывающим город, с помощью засева облаков иодидом серебра и полива воздушного пространства над городом водой с беспилотников. Ни одна из этих попыток справиться с загрязнением не принесла ощутимых результатов.

Что дальше?

Несмотря на усилия по очистке воздуха, все они выглядят либо слишком локальными, либо малоэффективными. Для эффективной борьбы с загрязнением людям придется изменить свои привычки — в первую очередь, отказаться от ежедневного использования автомобилей с бензиновыми и дизельными двигателями.

Некоторые страны Европы уже установили срок, к которому все их жители должны перейти на электромобили. Однако усилий отдельно взятых стран для очищения воздуха недостаточно — и другим государствам, и отдельно взятым гражданам стоит последовать их примеру.

Автор Олег Сабитов

https://hightech.fm/2019/03/27/fakeclouds