Материал прочитан 6167 раз и оценен

5 декабря 1952 года произошло одно из самых страшных экологических событий в истории Англии. “Великий смог” (англ. Great Smog) плотно окутал Лондон на четыре дня и рассеялся только к 9 декабря. Случившееся стало настоящей катастрофой, в результате которой погибло 12 000 человек и пострадало более 100 000, что послужило, как считается, отправной точкой современного природоохранного (экологического) движения.

В начале декабря 1952 года холодный туман опустился на Лондон. Из-за крайне низкой температуры горожане стали использовать для отопления уголь в большем количестве, чем обычно. Примерно к этому же времени завершился процесс замены городского электротранспорта (трамваев) на автобусы с дизельным двигателем.

Запертые более тяжёлым слоем холодного воздуха, продукты горения в воздухе в считанные дни достигли чрезвычайной концентрации.

Туман был таким густым, что препятствовал движению автомобилей. Были отменены концерты, прекращена демонстрация кинофильмов, поскольку смог легко проникал внутрь помещений. Зрители иногда попросту не видели сцену или экран из-за плотной завесы. К вечеру пятницы туман сгустился настолько, что предел видимости сократился до пяти метров. Некоторые горожане, выйдя из дома, не могли найти дорогу обратно; сбитые с толку непроницаемым смогом, они могли идти, лишь держась рукой за стены ближайших домов.

Многие люди носили специальные маски из марли, а некоторые закрывали лица обычными платками или шарфами, но ни то, ни другое не помогало - дышать было нечем.

Поначалу реакция горожан была спокойной, поскольку в Лондоне туманы не редкость. В последующие недели, однако, статистические данные, собранные медицинскими службами города, выявили смертоносный характер бедствия - количество смертей среди младенцев, престарелых и страдающих респираторными заболеваниями достигло четырёх тысяч человек. Ещё около восьми тысяч человек умерло в последующие недели и месяцы.

В те дни “великого смога” больницы Лондона быстро наполнились пострадавшими с заболеваниями дыхательных путей, начала расти смертность в городе. Сначала эти факты не получили огласки, но через несколько дней оказалось, что у гробовщиков закончились гробы, а у торговцев цветами - траурные венки. Машины скорой помощи не успевали доехать к больным - весь город встал в одной большой пробке не в силах сдвинуться с места. Люди умирали от удушья.

Шок, вызванный этим жестоким уроком, заставил людей изменить своё отношение к загрязнению воздуха. Бедствие со всей очевидностью продемонстрировало всему миру, что данная проблема представляет собой непосредственную угрозу жизни людей. Были приняты новые экологические стандарты, направленные на ограничение использования грязных видов топлива в промышленности и на запрет сажесодержащих выхлопных газов. Среди принятых мер - введение в действие Закона «О чистом воздухе» (редакции от 1956 и 1968 годов) и аналогичного Закона города Лондона (1954 год)

Загрязнение воздуха городов происходит в основном в результате процессов сгорания. В древности такие города, как императорский Рим, испытывали затруднения из-за загрязнений, связанных с древесным дымом. Однако именно переход к сжиганию ископаемого топлива вызвал быстрое развитие проблем, обусловленных с загрязнением воздуха. Жители Лондона сжигали уголь с XIII века. Беспокойство и желание отрегулировать этот процесс возникли почти сразу же из-за ощутимого и весьма странного запаха. Жители средневекового Лондона считали, что с этим запахом могли быть связаны заболевания.

Топливо обычно состоит из углеводородов, за исключением в основном экзотических случаев, таких, как ракетная промышленность, где иногда используются азот, алюминий и даже бериллий.

Кроме того, загрязнение воздуха могут вызвать вещества, входящие в состав топлива. Наиболее распространенной и причиняющей беспокойство примесью в ископаемом топливе является сера, частично представленная в виде минерала пирита, FeS 2 . В некоторых углях может содержаться до 6% серы, которая превращается при сжигании в SO 2:

В топливе присутствуют и другие примеси, но сера всегда считалась наиболее типичным загрязнителем воздуха городов.

Если рассмотреть состав различных топлив, видно, что они содержат сильно варьирующие количества серы.
Наибольшее содержание серы найдено в углях и горючих маслах. Это виды топлива, используемые в стационарных источниках, таких, как котлы, печи (и традиционные паровые двигатели), домовые трубы, паровые турбины и электростанции.

Серное загрязнение и, конечно, дым в атмосфере городов обусловлены, прежде всего стационарными источниками. Сажу также с называют в основном со стационарными источниками. Паровозы и пароходы вызывали дополнительные затруднения, но именно стационарные источники были наиболее значительными.

Для многих людей SO 2 и сажа стали воплощением проблем, связанных с загрязнением воздуха городов. Сажа и SO 2 являются, очевидно, первичными загрязнителями, поскольку они образуются прямым путем из хорошо известного загрязняющего источника и проникают в атмосферу в этой форме.

Классические случаи загрязнения воздуха в Лондоне имели место зимой в условиях сырости и тумана. Использование топлива было максимальным, и воздух был практически неподвижным. Одновременное присутствие тумана (англ. fog) и дыма (англ. smoke) привело к возникновению слова «смог» (англ. smog = smo +g), которое сейчас часто используется для описания загрязнения воздуха вообще. Диоксид серы хорошо растворим, и поэтому может растворяться в воде, которая конденсируется вокруг частиц дыма:

S0 2 + Н 2 0 → H 2 SO 3

Следы металлов-загрязнителей (железа (Fe) или марганца (Мп)) катализируют переход

растворенного SO 2 в H 2 SO 4 . Серная кислота обладает большим сродством к воде, поэтому образовавшаяся капелька дополнительно адсорбирует воду. Капельки постепенно растут и туман сгущается, достигая очень низких значений рН.

Ужасные туманы беспокоили Лондон на пороге прошлого столетия. Случаи легочных болезней неизменно учащались во время продолжительного зимнего тумана - ничего удивительного, учитывая, что капельки тумана содержали H 2 SO 4 .

Смог Лос-Анджелеса - вторичное загрязнение

Загрязнители воздуха, которые обсуждались до сих пор, поступали из стационарных источников. Традиционно в результате индустриальной и хозяйственной деятельности в больших городах сжигался уголь. Переход в XX веке к топливам, получаемым из нефти, привел к возникновению совершенно нового вида загрязнения воздуха, связанного с более высокой летучестью жидких топлив.

Автотранспорт, как важнейший потребитель жидкого топлива стал основным источником современного загрязнения воздуха. Однако загрязнители, которые действительно вызывают проблемы, сами по себе не выбрасываются автотранспортом. Скорее, они образуются в атмосфере в результате реакций первичных загрязнителей, таких, как NO, с несгоревшим топливом, поступающим непосредственно из автомобилей. Химические реакции, приводящие к образованию вторичных загрязнителей, протекают наиболее эффективно при солнечном свете, поэтому возникающее загрязнение воздуха называется фотохимическим смогом.

Фотохимический смог был впервые отмечен в Лос-Анджелесе во время второй мировой войны. Сначала полагали, что он сходен с загрязнением воздуха, наблюдаемым в других местах, но традиционные методы борьбы с дымом не привели ни к какому улучшению. В 1950-х стало ясно, что это загрязнение другого рода, и эксперты были поставлены в тупик. А. Хааген Смит, биохимик, изучавший увядание растительности в воздушном бассейне Лос-Анджелеса, пришел к выводу, что смог был вызван реакциями автомобильных выхлопов при солнечном свете.

Хотя традиционно загрязнение воздуха и смог считали тесно взаимосвязанными, всегда находились исследователи, полагавшие, что не только дым вносит вклад в загрязнение воздуха.

Сейчас мы рассмотрим, как примеси в топливе дают начало другим загрязнителям. Тот факт, что топливо сжигается не в О 2 , а в воздухе, также имеет важные последствия. Известно, что воздух является смесью О 2 и N 2 . При высокой температуре в пламени молекулы в воздухе могут распадаться и даже молекулы сравнительно инертного N 2 вступают в реакции:

O + N 2 → NO + N

N + O 2 → NO +O

Согласно первому уравнению образуется атом кислорода, который входит во второе уравнение. Однажды возникший в пламени атом кислорода будет воссоздаваться и участвовать во всей цепочке реакций, приводящих к образованию NO. Если просуммировать эти две реакции, получим

N 2 + O 2 → 2NO

Уравнения показывают, как оксиды азота образуются в пламени. Они появляются потому, что топливо сжигается скорее в воздухе, нежели только в О 2 . Кроме того, некоторые топлива содержат соединения азота в качестве примесей, и в результате продукты сгорания этих примесей служат дальнейшим источником оксидов азота (т. е. NO X , сумма NO и NO 2).

Окисление оксида азота в смоге дает диоксид азота, бурый газ. Таким образом, вновь возникает оксид азота, и одиночный и реакционноспособный атом кислорода, который может вступать в реакции с образованием Оз:

О + О 2 → Oз

Озон - это единственный загрязнитель, который наиболее ясно характеризует фотохимический смог. Однако Оз, который представляет такую проблему, не выбрасывается автомобилями или любым другим механизмом. Это вторичный загрязнитель. Летучие органические соединения, высвобождаемые благодаря использованию топлив на основе бензина, способствуют
превращению NO в NO 2 . Эти реакции очень сложные, но их можно упростить, взяв простую органическую молекулу, например СН 4 , для описания выхлопов от автотранспорта:

СН 4 + 20 2 + 2NO → H 2 O + НСНО + 2NO 2 .

По этой реакции происходят две вещи. Во-первых, образуется NО 2 , во-вторых, углеводород топлива окисляется до альдегида, т.е. молекулы, содержащей CHO группу. В приведенной реакции это формальдегид (НСНО). Альдегиды раздражают глаза и при высоких концентрациях канцерогенны. Уравнение упрощенно показывает чистые реакции, протекающие в фотохимическом смоге.

Смог, обнаруженный в бассейне Лос-Анджелеса, сильно отличается от того, который обсуждался ранее как типичный для городов, где сжигают уголь. Когда образуется лос-анджелесский смог, тумана нет и видимость не уменьшается до нескольких метров, что было характерно для лондонских туманов. Конечно, быстрее всего смог Лос-Анджелеса образуется в солнечные дни.
Лондонские туманы развеивались ветром, а егкие морские бризы в бассейне Лос-Анджелеса удерживают загрязнение вблизи гор и препятствуют его попаданию в море. Загрязнение также не может подниматься вверх в атмосфере, поскольку удерживается инверсионным слоем: воздух в нижнем слое холоднее, чем наверху, и шапка теплого воздуха препятствует поднятию холодного и распространению загрязнителей. Полный список различий смогов Лос-Анджелеса и Лондона приводится в таблице.

Литосфера

Земная кора является твердой оболочкой Земли, состоящей из магматических, осадочных и метаморфических горных пород. Поэтому ее называют также литосферой , или каменной оболочкой (греч. «литое»- камень). Земная кора неоднородна по своему строению и мощности. Как отмечалось ранее, литосфера состоит из трех основных слоев: осадочного, гранитного и базальтового. Земная кора ограничена снизу поверхностью Мохоровичича (или разделом Мохо), которая ее отделяет от мантии; верхними ее границами являются гидросфера и атмосфера.

Осадочный слой слагает внешнюю часть земной коры и состоит из осадочных горных пород, возникших в поверхнос­тных условиях. Осадочные породы обычно рыхлые, иногда сцементированные и уплотненные, залегают в виде слоев и пластов. Плотность горных пород этого слоя колеблется от значений, близких к единице (нефть, каменный уголь), до 2,64 г/см3 (песчаник) и 2,83 г/см3 (доломит). Осадочный слой обычно имеет небольшую мощность: от нескольких метров до нескольких десятков и сотен метров. Лишь в отдельных местах толща осадочного слоя достигает нескольких километров. Максимальная мощность осадочного слоя 10-15 км. В некоторых местах земной коры осадочный слой полностью отсутствует

Гранитный слой располагается ниже слоя осадочных пород. Он сложен магматическими и метаморфическими горными породами, богатыми кремнием и алюминием. Породы, слагающие гранитный слой, богаты кремнекислотой, ее содержание достигает 65-75%; поэтому их относят к так называемым кислым породам . Плотность пород, входящих в эту оболочку, колеблется от 2,52 до 2,9 г/см 3 . В тех случаях, когда гранитный слой выходит на поверхность Земли, его называют щитом. Примерами могут служить Балтийский щит, Канадский и т.д. Щиты обычно не прикрыты осадочными породами. Гранитный слой имеет мощность от 20 до 40 км в разных районах земного шара. Иногда он полностью отсутствует, например, на дне Тихого океана. В связи с этим принято выделять два типа земной коры: континентальный и океанический . Считают, что температура в нижней части гранитного слоя составляет 1000 °С, а давление достигает 10 000 атм.

Базальтовый слой , подстилающий гранитный и присутствующий повсеместно, сложен породами, близкими по составу и физическим свойствам к базальтам, породам, бедным кремнекислотой, - их принято называть основными . Плотность базальтового слоя колеблется от 2,9 до 3,3 г/см. Базальтовый слой имеет мощность от 5 до 30 км. На материках и в областях горных сооружений он перекрыт гранитным и осадочным слоями. Под дном Тихого океана базальтовый слой перекрывается только маломощным покровом осадочного происхождения и имеет мощность 5-6 км.

Туманный Альбион - именно так называют Великобританию, ведь такая погода для англичан совсем не редкость. Казалось бы, что может быть опасного в тумане кроме ограничения видимости и как следствие увеличения вероятности дорожно-транспортных происшествий? Но вот туман, спустившийся на Лондон 5 декабря 1952, года имел поистине роковые последствия и унес жизни 12 000 человек

Зима 1952 года в Британии началась довольно рано для этой страны. В ноябре установились сильные морозы, котрые сопровождались снегопадами, а к декабрю зимняя погода окончательно поглотила территорию королевства.

Помимо этого воздух Лондона активно загрязнялся дымом труб фабрик и заводов, поскольку промышленность страны активно восстанавливалась после военной разрухи.

Свой вклад в загрязнение окружающей среды вносили многочисленные автомобили и общественный транспорт. Как раз в это время в Лондоне трамваи заменяли на автобусы с дизельными двигателями.

Сильные морозы заставили на всю катушку работать электростанции, основным топливом для которых являлся уголь. Но, помимо этого, в Лондоне были сотни тысяч, если не миллионы каминов, также отапливавшихся углем. В декабрьские дни 1952 года жители Лондона, чтобы хоть как-то согреться, не жалели угля, не догадываясь, чем это вскоре обернется.

Англия добывала уголь на своей территории, но в условиях послевоенного кризиса, качественный уголь шел на экспорт, а для «домашнего пользования» оставался более дешевый уголь с примесями серы, использование которого приводило к образованию особенно едкого и вредного дыма.

И вот 4 декабря 1952 года Лондон попал в зону действия антициклона, что привело к так называемой температурной инверсии: застоявшийся холодный воздух оказался накрыт теплым воздухом. В результате на столицу Англии опустился холодный туман, который не имел никакой возможности рассеяться. А внутри этого тумана скапливались не имеющие выхода выхлопные газы, заводские выбросы, частицы сажи из сотен тысяч каминов.

Разумеется, лондонцев, было не напугать туманом, но такого странного явления им еще не приходилось видеть. Туман из-за скопления вредных веществ имел желто-черный цвет, за что получил название гороховый суп.

Из-за абсолютного безветрия туман, или, точнее сказать, смог, провисел над британской столицей с 5 по 9 декабря 1952 года. С каждым днем, из-за того, что концентрация вредных примесей в воздухе увеличивалась, ситуация стремительно ухудшалась.

Видимость понизилась настолько, что пришлось остановить движение общественного транспорта, за исключением метрополитена. Наиболее отчаянные водители автобусов пытались вспомнить зарю автомобилизма, отправляя перед автобусом человека с фонариком, однако ситуацию это не спасало.

Люди не видели даже своих ног, а сообщения о задохнувшихся животных приходили с городских окраин все чаще и чаще.

Остановили даже работу скорой помощи: возможности забрать больных попросту не было.

Надо отдать должное лондонцам, которые перенесли выпавшее на их долю испытание с чисто английским спокойствием, даже несмотря на то, что в городе в эти дни сотрудники ритуальных служб буквально сбивались с ног от количества заказов, а на кладбищах Лондона выстроились натуральные очереди из траурных процессий.

Но когда дым рассеялся в прямом и переносном смысле, встал вопрос: а что это вообще было?

Расследование Великого лондонского смога вышло на уровень парламента, где были озвучены ужасающие цифры. По данным министерства здравоохранения, жертвами смога стали около 4000 человек. Главная причина смертей - проблемы дыхательных органов. Даже взрослые и здоровые люди жаловались на недостаток воздуха, а для престарелых, хронических больных и младенцев Великий смог стал роковым.

По мнению экспертов, главный источник зла оказался в ядовитом сернистом газе, выходившим из печных труб Лондона.

Дальнейшие исследования показали, что различные болезни дыхательных путей, связанные с последствиями Великого смога 1952 года, были обнаружены у 100 000 человек. В течение первых месяцев после него общее число жертв увеличилось до 12 000 человек.

Великий лондонский смог 1952 года для всего мира стал наглядной демонстрацией того, чем опасно загрязнение окружающей среды. В Великобритании были приняты меры на ужесточение законодательства с целью недопущения повторения экологической катастрофы таких масштабов.

Старая добрая Британия, немыслимая без каминов наподобие того, у которого коротали вечера Шерлок Холмс и доктор Ватсон, вынуждена была меняться, чтобы выжить.

Смог

Смогом называется ядовитая смесь дыма, тумана, пыли.

Различают два типа смога:

• зимний смог (лондонского типа);
• летний смог (лос-анджелесского типа).

Лондонский смог (смесь дыма и тумана) в 1952 г. за 3-4 дня погубил более 4 тыс. человек. Сам по себе туман не опасен для человеческого организма. Он становится вредным, когда чрезвычайно загрязнен токсическими примесями.

Английские специалисты определили, что смог содержал несколько сотен тонн дыма и сернистого ангидрида. В Лондоне в эти дни было обнаружено, что смертность увеличивается прямо пропорционально концентрации в воздухе дыма и сернистого газа.

Ученые считают, что ежегодно тысячи смертных случаев в городах всего мира связаны с загрязнением воздуха .

Смог наблюдается лишь в осенне-зимнее время (с октября по февраль). В настоящее время это метеорологическое явление называют смогом лондонского типа, главным действующим компонентом которого является сернистый газ в сочетании с аэрозолем серной кислоты. При вдыхании этой смеси сернистый газ достигает легочных альвеол и вредно на них действует.

В смоге лондонского типа практически не образуется каких-либо новых веществ, а его токсичность целиком зависит от исходных загрязнителей, и возникает он в результате сжигания больших количеств топлива.

Однако в 30-х гг. над Лос-Анджелесом стал появляться смог и в теплое время года, как правило, летом и ранней осенью, в жаркие дни. Лос-анджелесский смог (фотохимический туман) представляет собой сухой туман с влажностью около 70%, для возникновения которого необходим солнечный свет, вызывающий сложные фотохимические превращения в смеси углеводородов и окислов азота автомобильных выбросов.

В фотохимическом тумане лос-анджелесского типа в ходе фотохимических реакций образуются новые вещества (фотооксиданты, озон, нитриты и др.), значительно превышающие по своей токсичности исходные атмосферные загрязнения. Фотохимический туман образуется при значительно меньших выбросах в атмосферу по сравнению с лондонским смогом, и для него более характерны желто-зеленая или сизая сухая дымка, а не сплошной туман.

Основной причиной фотохимического тумана являются выхлопные газы автомобилей. На каждом километре пути легковой автомобиль выделяет около 10 г оксида азота. А в Лос-Анджелесе, где имеется более 4 млн автомобилей, в воздух поступает около 1000 т этого газа в сутки. Кроме того, здесь часты температурные инверсии - до 260 дней в году.

Слой инверсий располагается на небольших высотах (300-900 м), а интенсивность солнечной радиации достаточно высока, поэтому явно выраженный фотохимический туман наблюдается в Лос-Анджелесе более 69 дней в году. Отсюда и пошла печальная слава этого города как родины фотохимического тумана - явления, искусственно созданного человеком.

При фотохимическом тумане, как и при лондонском смоге, появляется неприятный запах, резко ухудшается видимость; у людей воспаляются глаза, слизистые оболочки носа и горла; отмечаются симптомы удушья, обострение легочных и различных хронических заболеваний. Погибают при этом и домашние животные, главным образом собаки и птицы. Фотохимический туман отрицательно действует на нервно-психическую сферу, вызывает обострение бронхиальной астмы. Повреждает он и растения, особенно салатные культуры, бобы, свеклу, злаки, виноград, декоративные насаждения.

Серьёзное загрязнение воздуха, произошедшее в Лондоне в декабре 1952 года. Во время антициклона, принёсшего холодную и безветренную погоду, загрязняющие вещества - в основном уголь - собрались над городом, образовав толстый слой смога. Это продолжалось с пятницы 5 по вторник 9 декабря 1952 года, после чего погода сменилась, и туман разошёлся.

Хотя смог и ухудшил видимость и к тому же проникал в помещения, реакция горожан была спокойной, поскольку в Лондоне туманы не редкость. В последующие недели, однако, статистические данные, собранные медицинскими службами города, выявили смертоносный характер бедствия - количество смертей среди младенцев, престарелых и страдающих респираторными заболеваниями к 8 декабря достигло четырёх тысяч человек; более 100 тысяч человек заболели. Более поздние исследования показали, что общее число погибших было значительно больше, около 12 000 человек.

Великий смог считается худшим событием, связанным с загрязнением воздуха, произошедшим в Великобритании, и наиболее важным с точки зрения влияния на экологические исследования, правительственные действия и общественное информирование о взаимосвязи между чистотой воздуха и человеческим здоровьем. Оно привело к некоторым изменениям в законодательстве, включая принятие в 1956 году Закона о чистом воздухе.

В начале декабря 1952 года холодный туман опустился на Лондон. Из-за холода горожане стали использовать для отопления уголь в бо́льшем количестве, чем обычно. Послевоенный британский уголь был, как правило, не очень качественным, содержащим серу (по экономическим причинам более качественный уголь экспортировался), что увеличивало содержание диоксида серы в дыму. В Большом Лондоне также находились многочисленные угольные электростанции, включая электростанции в Фулхэме, Баттерси, Бэнксайде и Кингстон-апон-Темз; они также вносили вклад в загрязнение. Кроме того, загрязнение шло от выхлопных газов автомобилей - особенно от недавно заменивших трамваи автобусов с дизельным двигателем - и других промышленных и коммерческих источников. Ветра также приносили через Ла-Манш загрязнённый воздух из индустриальных областей континентальной Европы.

4 декабря 1952 года Лондон попал в район действия антициклона, что привело к температурной инверсии: застоявшийся холодный воздух оказался под слоем («крышкой») воздуха тёплого. В результате из тумана, смешанного с каминным дымом, пылью, выхлопными газами транспортных средств и другими загрязняющими веществами, такими как диоксид серы, образовался стойкий смог, на следующий день окутавший столицу. Частицы сажи придавали ему жёлто-чёрный цвет, откуда пошло прозвище «peasouper» (букв. Гороховый суп). Практическая безветренность предотвратила разнос тумана и позволила продолжить накапливаться в нём загрязняющим веществам.

Туман был таким густым, что препятствовал движению автомобилей. Перестал работать общественный транспорт за исключением метрополитена; вскоре перестала функционировать скорая помощь, так что жители должны были сами прибывать в больницы. Были отменены концерты, прекращена демонстрация кинофильмов, поскольку смог легко проникал внутрь помещений. Зрители иногда попросту не видели сцену или экран из-за плотной завесы.

С 1952 года началось принятие экологических законов, таких как Закон Лондонского Сити 1954 год и закон "О чистом воздухе" в редакции 1956 и 1968 годов; это позволило уменьшить загрязнение воздуха. Домовладельцев финансово стимулировали к замене открытого огня, питающегося углём, на альтернативные варианты (установка газовых плит).