Воздух лос-анджелеса

Многим из того, что теперь известно о современном загрязнении воздуха, мир обязан городу Лос-Анджелесу, расположенному в Калифорнии. Немного есть городов в мире, которые природа одарила таким роскошным климатом и которые теперь так ужасающе загрязнены человеком. В Лос-Анджелесе этот контраст был настолько сильным, что здесь раньше, чем где-либо, было обращено внимание на причины этого и предприняты меры против загрязнения воздуха. В результате ученые и общественные деятели Калифорнии создали, пожалуй, наиболее полное представление о столь сложной и до сих пор не решенной проблеме, как воздух современного города. В Лос-Анджелесе сигналом тревоги послужил самый древний из загрязнителей воздуха — пыль. В период между 1940 и 1946 годами выпадение пыли в городе возросло от 100 до почти 400 тонн в день. Источники были хорошо известны: дымовые трубы промышленных предприятий и мусоросжигательных станций. В 1947 году были приняты меры — установлены пылеуловители и запрещено открытое сжигание. За два года выпадение пыли уменьшилось до 200 тонн в день и затем постепенно понизилось до предвоенного уровня. Теперь принято, по крайней мере в Соединенных Штатах, словом «смог» (точнее, «фотохимический смог») обозначать его Лос-Анджелесскую разновидность.

Вооружившись этими знаниями, власти Лос-Анджелеса немедля приступили к решению проблемы смога. Казалось очевидным, что надо уменьшить поступление в воздух углеводородов. Под прицел были взяты многочисленные нефтяные и нефтеперерабатывающие предприятия колоссальной нефтяной’ индустрии, которая выросла в этих местах. Был установлен жесткий контроль над открытой разработкой нефтяных скважин и нефтеочистительными процессами. Эмиссия углеводородов от нефтяной промышленности резко снизилась: с 2100 тонн в день в 1940 году до 250 в 1957 году.

Тем не менее, смог в Лос-Анджелесе продолжал прогрессировать. С каждым годом сильный смог наблюдался все чаще. В 1959 году раздражение глаз отмечалось в течение 187 дней, в 1960 году было 198 таких дней, в 1961—186, в 1962 году – 212. Несмотря на значительные и успешные меры контроля над индустриальной эмиссией углеводородов, Лос-Анджелес оставался в тисках смога.

В 1953 году ситуация — хотя пока еще не сам воздух — значительно прояснилась. Исследования показали, что в то время, как нефтяная промышленность давала около 500 тонн углеводородов в день, 1300 тонн выбрасывались легковыми и грузовыми автомобилями и автобусами. К 1957 году автотранспорт давал уже около 80 процентов всего выброса углеводородов, то есть около 2500 тонн, в день. Действительный виновник был найден: автомобильная индустрия.

Это был достойный противник даже для такого богатого города, как Лос-Анджелес. Автомобильная промышленность Соединенных Штатов ежегодно выпускает продукции на 15 миллиардов долларов. Она тесно связана с нефтяной промышленностью, которая производит продукцию на сумму 10 миллиардов долларов в год. Автомобильная промышленность — это главный сектор национального военно-финансового комплекса. Ее интересы представлены в самых высоких правительственных учреждениях. Бюджет этой индустрии составляем сотни миллионов долларов в год, большая часть которых направляется на новые разработки. Технический потенциал её колоссален; в ней заняты тысячи высококвалифицированных инженеров и ученых.

И вот против этой грозной силы выступила горстка лос-анджелесских деятелей. Пожалуй, наиболее целеустремленным из тех кто участвовал в битве с автомобильным смогом, был инспектор Графства Лос-Анджелес Кешгет Хан. Летопись его длительной схватки с гигантами Детройта примечательна.

19 февраля 1953 года мистер Хаи направил послание президенту «Форд мотор компании, в котором спрашивал, провела ли или проводит компания исследования или экспериментальные разработки, чтобы ликвидировать или частично снизить выхлопы отработанных газов. Ответ, полученный от сотрудника Отдела новых разработок, гласил, что «специалисты Фордовской компании, хотя им и известно, что автомобильные двигатели выбрасывают выхлопные газы, считают, что эти испарения быстро рассеиваются в атмосфере и не имеют отношения к проблеме загрязнения воздуха». В то время в своих ответах мистеру Хану ни «Форд мотор компани», ни «Дженерал моторс корпорейшн» не проявили интереса к созданию приспособлений, которые могли бы снизить количество выхлопных газов.

Мистер Хан стоял на своем, и в конце 1953 года автомобилестроители заявили ему, что начались широкие исследования проблемы. Девятнадцать месяцев спустя мистер Хан направил новое послание, спрашивая, как обстоит дело с ограничением выхлопов. Ответ одного из гигантов Детройта: «Вскоре мы будем в состоянии дать рекомендации, которые укажут путь к снижению содержания углеводородов в выхлопных газах автомобилей».

Прошло еще полтора года. Теперь мистер Хан справлялся, будут ли установлены устройства, контролирующие выхлопные газы, в моделях 1957 года. Ответ: «Мы… планируем поставить нейтрализующие устройства на модели 1958 года».

Переписка продолжалась, пока 18 октября 1960 года президент «Дженерал моторс корпорейшн» не написал мистеру Хану такое письмо: «С удовлетворением сообщаю, что на всех моделях легковых автомашин «Дженерал моторс» 1961 года, отправляемых в Калифорнию, можно установить устройство для принудительной вентиляции картера коленчатого вала. Мы надеемся, что это относительно несложное и недорогое устройство внесет существенный вклад в уменьшение загрязнения воздуха». Однако это устройство позволило снизить общую эмиссию углеводородов (подавляющая часть которой, приходится на выхлопы автомобилей) лишь на 25 процентов. Мистер Хан написал, что он не удовлетворен этой акцией. До 1965 года не было принято никаких новых мер для снижения выхлопов, и мистер Хан завершил свою миссию на том, что обратился к президенту Соединенных Штатов с просьбой побудить Конгресс принять соответствующие меры. В 1966 году на новых автомобилях в Калифорнии появились контролирующие выхлопы устройства, и эмиссия углеводородов от этого источника в Лос-Анджелесе начала медленно падать.

За период с 1965 до 1968 года эмиссия углеводородов от автомобильных двигателей была снижена с 1950 до 1720 тонн в день (если бы меры не были приняты, она выросла бы к 1968 году до 2400 тонн в день). Уменьшилось и раздражение глаз. За это же время понизился уровень загрязнения воздуха другими ингредиентами автомобильных выхлопов, например окисью углерода, на которую нейтрализующие устройства оказывали такое же действие, как и на углеводороды. Уменьшилось и число дней, когда содержание окиси углерода в воздухе превышало «опасный» уровень (30 частей на миллион в течение 8 часов): с 58 в 1965 до 6 в 1968 году (в 1955 году таких дней было 11).Казалось бы теперь жители Лос-Анджелеса могли праздновать успешное завершение долгих и мучительных поисков решения проблемы смога. Но дело опять приняло зловещий оборот: улучшение положения с выхлопами само собой привело к новой проблеме. Потому что одновременно с уменьшением эмиссии углеводородов на 11 процентов по сравнению с 1968 годом в воздухе Лос-Анджелеса стало на 28 процентов больше окислов азота. В 1965 году их содержание превышало «допустимый» уровень в течение 100 дней, в 1968 году эта цифра возросла до 132.

Это внушало серьезные опасения. В то время как окись азота относительно безвредна (если не учитывать ее роли в образовании смога), двуокись азота очень ядовита. Этот газ разрушает клетки легких, способствует расширению легочных кровеносных сосудов, а при достаточно высокой концентрации вызывает накопление в легких жидкости, что может привести к смерти. Правда, столь серьезные последствия наблюдались только в таких случаях, когда концентрация окислов азота намного превышала обычное их содержание в городском воздухе. Тем не менее, основываясь на результатах воздействия низких концентрации окислов азота на подопытных животных и учитывая наличие довольно значительного количества особенно чувствительных лиц среди населения большого города, специалисты установили допустимую концентрацию окислов азота в городском воздухе (при условии, что данный уровень держится не более часа) - 2 части на миллион. Это значение находится в опасной близости к отмеченным в Лос-Анджелесе пиковым концентрациям: 1,3 части на миллион.

Двуокись азота имеет характерную окраску, она придает воздуху оттенок коричневого виски. Так как концентрация ее в воздухе Лос-Анджелеса возрастала, появились серьезные проблемы, связанные с видимостью на воздушных трассах и скоростных автострадах. Вдобавок ко всему, двуокись азота оказывает токсичное воздействие на растения: даже при концентрации ее меньше 1:1000000 урожай томатов уменьшается на 30 процентов.

Возрастания уровня окислов азота в результате усилий, направленных на уменьшение выброса других компонентов выхлопов, следовало ожидать по двум причинам. Первая – это простое правило экологии: «все должно куда-то деваться». Смесь окиси и двуокиси азота, возникающая в воздухе под действием солнечного света, соединяется с углеводородами, образуя ПАН. Последний конденсируется и выпадает на землю в виде клейкой жидкости, которую легко можно обнаружить на ветровом стекле автомашины, поездившей некоторое время по дорогам Лос-Анджелеса. Следовательно, уменьшение эмиссии углеводородов, призванное понизить скорость образования смога, неизбежно влечет за собой накопление окислов азота.

Другая причина неожиданного увеличения количества окислов азота заключалась в том, что меры, принятые автомобилестроителями для уменьшения загрязнения воздуха, сводились лишь к уменьшению выхлопа углеводородов и окиси углерода. Руководствуясь этой целью, они добились более полного сгорания топлива в цилиндрах за счет более интенсивного потребления воздуха двигателем. Но это в свою очередь увеличивало сгорание основного компонента воздуха — азота и, следовательно, образование его окислов. Таким образом, модификация, созданная для того, чтобы уменьшить эмиссию углеводородов, приводит к увеличению эмиссии окислов азота. С созданием новых модификаций автомобильных двигателей Лос-Анджелес просто заменил одну проблему, связанную с загрязнением воздуха, другой. |

И началось новое сражение в войне со смогом, на этот раз — против эмиссии окислов азота. Окислы азота образуются во время процессов сгорания, происходящих при высоких температурах. В Лос-Анджелесе 20—25 процентов всех выбросов приходится на электростанции и 75—80 — на автомашины. И снова проблема смога остановилась у дверей автомобильной промышленности.

Промышленность начала работать над этой новой — по крайней мере для нее — проблемой. Были разработаны каталитические нейтрализаторы выхлопов для преобразования генерируемых двигателем окислов азота в безвредные продукты. Однако оказалось, что на катализаторы оказывает вредное воздействие свинец, который широко используется в качестве добавки к бензину. Таким образом, проблема смога проникла в самое сердце автомобильной промышленности — современный мощный бензиновый двигатель с высокой степенью сжатия, который работает эффективно только на высокооктановом топливе. Такие сорта топлива обычно требуют добавки тетраэтилового свинца. Использование высокооктановых топлив без свинца в принципе возможно, но это потребовало бы коренных изменений в нефти и нефтяной промышленности или настолько же значительных изменений в конструкции автомобильных двигателей. Возникает также серьезная проблема, связанная с эффективностью работы все более усложняющихся приспособлений для нейтрализации выхлопов в реальных условиях эксплуатации. Так, обследования, проведенные в Калифорнии, показали, что нынешние нейтрализаторы выхлопов со временем теряют свою эффективность, так что в среднем после, 5000—10000 миль пробега автомобиль начинает давать выхлопы, содержание в которых углеводородов и окиси углерода превышает калифорнийские стандарты.

Необходимо также напомнить о том, что свинец сам во себе ядовит. Начиная с 1923 года когда тетраэтиловый свинец стал использоваться в Соединенных Штатах в качестве добавки к бензину, количество свинца, выбрасываемого в окружающую среду, непрерывно возрастает, Сейчас годовое потребление свинца для бензина составляет и Соединённых Штатах около 800 граммов на душу населения. Близкое к токсическому уровню содержание свинца в организме наблюдалось у дорожных полицейских и у тех, кто постоянно подвергается воздействию выхлопных газов автомобилей. Недавними исследованиями было показано, что в организме голубей, живущих в Филадельфии, содержится в 10 раз больше свинца, чем у голубей, живущих в сельской местности. Свинец — один из основных отравителей внешней среды; и поставляют ого главным образом современные двигатели с высокой степенью сжатия, выпускаемые автомобильной промышленностью.

Разочарованные теми мерами, которые принимала автомобильная промышленность, калифорнийские власти подали на нее в суд, чтобы наказать её за то, что проблема загрязнения воздуха не была решена своевременно. Однако в 1969 году департамент юстиции Соединенных Штатов прекратил судебное разбирательство, и представители промышленности обещали исправить положение и уложиться в нормы, установленные Национальным агентством Соединенных Штатов по контролю над загрязнением воздуха. В ноябре 1970 года Агентство ослабило стандарты эмиссии, которым должны были соответствовать модели автомашин следующего года. Более жесткие стандарты предполагается ввести с 1975 года, но промышленники заявляют, что они вряд ли смогут с ними согласиться.

Вот как обстоят дела в настоящее время. После длительной и упорной борьбы с фотохимическим смогом в Лос-Анджелесе удалось достичь небольшого снижения уровня одного ядовитого агента, ПАН, и несколько более значительного снижения уровня окиси углерода, но зато серьезно возрос уровень другого токсичного агента — двуокиси азота. Теперь арена сражения переместилась в Детройт, ибо автомобилестроители по-прежнему убеждены, что борьба с загрязнением воздуха потребует коренных изменений в конструкции автомобильных двигателей.

Пытаясь оправдать себя, автомобилестроители обычно утверждали, что фотохимический смог - уникальное свойство Лос-Анджелеса, специфический эффект, вызываемый особенностями местного ландшафта и интенсивным солнечным светом. Теперь мы знаем, что фотохимический смог наблюдается почти во всех крупных городах Соединенных Штатов и даже во многих небольших населенных пунктах, таких, например, как Феникс, штат Аризона. Фотохимический смог отмечен в большинстве крупнейших городов мира — Токио, Сиднее, Мехико, Буэнос-Айресе; исключение составляют лишь такие города, где мало солнечного света (например, Лондон). По жестокой логике современной технологии, то, что раньше считалось неблагоприятным фактором климата городов, теперь стало благословенным.

Фотохимический смог и его спутники, такие как окислы азота и углеводорода, представляют лишь часть общей проблемы загрязнения воздуха городов. Помимо них, воздух современных городов содержит: двуокись серы и продукты ее окисления; частички гари из труб отопительной системы или заводских труб; поднимаемые колёсами автомобилей частички грунта или асфальта; частички асбеста и строительных материалов; ртутные пары промышленного происхождения; разнообразные органические вещества, представляющие собой побочные продукты химических производственных процессов.

В ходе исследований, предпринятых Службой общественного здравоохранения Соединенных Штатов в ряде крупных американских городов в 1983 году, В атмосфере было обнаружено 39 различных веществ, не существующих в «природной» воздушной среде. Это далеко не полный список, он продолжает расти; два основных загрязнителя городского воздуха ртуть и асбест — стали известны лишь в самые последние годы. Химический состав городской пыли еще плохо изучен; пока выявлено только 40 процентов веществ, входящих в состав городской пыли.

Надо также отметить, что многие компоненты загрязнений воздуха реагируют друг с другом, и характер их реакций зависит от температуры и влажности воздуха, от интенсивности освещения и т. п. Это вызывает некоторое уныние, но, если смотреть на вещи реалистически, то, на мой взгляд, детальный состав загрязненного воздуха на только неизвестен, но и в значительной степени непознаваем.

Для того чтобы описать ход отдельной химической реакции, ее необходимо изучать в изоляции от других процессов, которые могли 6ы изменить условия изучаемой реакции. И если, в целях такого анализа несколько компонентов изолируются от смеси загрязненного воздуха, и искусственные изменения нарушают «чистоту» того комплекса химических реакций, в котором надо разобраться. Это Предельное теоретическое ограничение; на практике; изучение отдельных химических реакций, которые предположительно происходят в загрязненной атмосфере, все же может дать некоторую информацию. Так, удалось разобраться, в общих чертах, в последовательности химических реакций, которые приводят к появлению ПАН в смоге Лос-Анджелеса, в основном благодаря тому, что этот тип загрязнения доминирует в воздуха этого города. Однако эти познания не способствуют аффективному пониманию смога Нью-Йорка, где в городскую атмосферу каким-то неизвестным путем проникает двуокись серы. Ввиду сложности, многообразия и неразделимости загрязненного воздуха проблема загрязнений относится к тем, которые трудно изучать методом изолированного анализа и которые не поддаются детальному описанию*.

* Хотя в силу своей подготовки большинство ученых склонны упорно отыскивать какую-то одну причинно-следственную связь, но в такой сложной ситуации, как загрязнение воздуха, неизбежно становится ясной бесполезность подобного подхода. Загрязнение воздуха воздействует на вас не через; один какой-то загрязнитель, но как сложное целое; поскольку невозможно сколько-нибудь успешно анализировать его «по частям», то контроль над загрязнением воздуха может быть эффективен только в том случае, если мы будем рассматривать его как единое целое. Так, Табершоу приходит (вместе со своими коллегами) к следующему выводу относительно фотохимического смога: «Существует так много факторов — пиковые и продолжительные, острые и хронические воздействия и т. д., — что отразить всю их совокупность в одном или нескольких количественных стандартах почти невозможно. Доза окисления и биологические механизмы так тесно связаны между собой, их так трудно расчленить, и баланс их так легко нарушается с изменением любого из факторов системы, что контроль над загрязнителями в данном случае может осуществляться лишь на основе осторожного,, заблаговременного анализа». — Прим. авт.

При этих условиях очень трудно оценить действительный ущерб, который причиняет здоровью людей загрязнение воздуха. Попытки выявить простые причинно-следственные связи между отдельным компонентом загрязнения и специфическим заболеванием тонут в непроходимом болоте сложных взаимодействий.

Возьмем, к примеру, проблему рака легких, вызываемого веществами, подобными беизопирену, который обычно содержится в загрязненной атмосфере городов. Обычный метод оценки вредного воздействия бензопирена состоит в том, чтобы определить его концентрацию в воздухе и сопоставить с дозой этого вещества, которую требуется ввести животным, чтобы получить измеряемое учащение заболеваемости раком. На этом основании можно подсчитать, что те, кто дышит воздухом Нью-Йорка, почти в той же степени подвержены риску этого заболевания, как и те, кто выкуривает две пачки сигарет в день.

Однако этот четкий и драматический вывод может оказаться далеким от истины. Одна из причин состоит в том, что биологическое действие бензопирена может очень сильно зависеть от тех заболеваний, которые вызваны другими веществами, загрязняющими атмосферу. В ходе экспериментов над животными было установлено, что сами по себе низкие концентрации бензопирена не могут вызвать рак у мышей, но эта цель достигается, если животных дополнительно подвергнуть инфекции. Вероятность же инфекционного заболевания может быть повышена такими компонентами атмосферных загрязнений, как окислы азота. Подобным же образом окислы серы сильнее воздействуют на дыхательные органы, когда в воздухе присутствует еще и пыль. Двуокись серы может парализовать реснитчатые клетки дыхательной части легких, которые способствуют удалению из легких вредных веществ. Таким образом, она препятствует защитному процессу самоочищения легких. Вот почему двуокись серы устанавливает контакт между канцерогенами и легкими; в этом случае вероятность заболевания раком больше, чем тогда, когда канцерогены действуют сами по себе.

Это говорит о том, что крайне трудно возложить ответственность за то или иное заболевание на какой-либо один компонент загрязнения воздуха. Тем не менее «научный метод» в наше время строится на том представлении, что к тому или иному следствию ведет одна причина, и большинство исследований воздействия загрязнения воздуха на здоровье сводятся к упорным попыткам установить подобные причины. Такие исследования не выявили пока подобных причинно-следственных связей, за исключением нескольких специфических случаев — выявление особой формы рака легких, вызываемого волокнами асбеста, и роли некоторых металлов, таких как кадмий, в сердечных заболеваниях. Однако статистические данные показывают, что люди, живущие в городах с загрязненным воздухом, больше подвержены болезням, чем жители сельской местности, где воздух менее загрязнен. Уже выявлен ряд заболеваний, коррелирующих с загрязненностью воздуха: кашель, простудные и другие респираторные заболевания, эмфизема легких, бронхит, сердечно-сосудистые расстройства, астма и раздражение слизистой оболочки глаз. В то же время определенные факторы окружающей среды коррелируют и с показателями общей заболеваемости, например с частотой госпитализаций. Это такие факторы, как температура и влажность воздуха, атмосферное давление, концентрация частичек пыли, двуокиси серы и окислов азота, а также металлов — кадмия, цинка, олова и ванадия. Но эти же показатели заболеваемости зависят также от факторов, не связанных с загрязнением воздуха: возраст, условия труда, уровень жизни и курение.

Все эти сложные связи помогают объяснить, почему трудно, если не невозможно, доказать, что какой-то определенный загрязнитель воздуха обусловливает специфическое заболевание. Заключение, которое можно считать твердо установленным, в научном смысле довольно приблизительно, но полно глубокого смысла: загрязненный воздух ослабляет организм человека и сокращает ему жизнь.

Почти все статистические исследования влияния загрязнения воздуха на здоровье людей совершенно определенно свидетельствуют о том, что тяжелее всего оно сказывается на бедноте, детях, пожилых и больных людях; наиболее остро это воздействие проявляется тогда, когда здоровье человека уже нарушено. Некоторые достижения социального прогресса — например, улучшение питания, жилищных условий и медицинского обслуживания — призваны повысить сопротивляемость человека болезням и тем самым способствовать общему улучшению здоровья. Загрязнение воздуха оказывает противоположное воздействие на здоровье людей. Оно разрушает социальный прогресс.

Для большинства людей примером великих достижений современной технологии служит автомобиль. Разграничительной линией между его успехом и провалом являются заводские ворота. Пока автомобиль создается, техника на высоте положения. Однако, как только (автомобиль покидает завод и попадает в окружающую среду, он проявляет себя как агент, который делает городской воздух болезнетворным, угнетает организм человека почти токсичными уровнями окиси а углерода и свинца, заносит канцерогенные частички асфальта в легкие, убивает и калечит ежегодно многие тысячи люден. Ценность автомобиля создается технологией, но сводится на нет его несостоятельностью по отношению к внешней среде.

Загрязнение воздуха — это не только неприятность и угроза здоровью. Это показатель того, что лучшие достижения нашей технологии — автомобиль, реактивный самолет, электростанция, промышленность в целом и даже сам современный город — это наш провал, если говорить о внешней среде.

Дата добавления: 2015-10-16