Что такое смог: из чего состоит, как формируется и чем опасен для человека

Главная страница

›

Блог

›

Что такое смог: из чего состоит, как формируется и чем опасен для человека

Над многими крупными городами время от времени можно заметить сероватую или бурую дымку, похожую на туман. Это смог — одно из проявлений загрязнённости воздуха в промышленных центрах.

В этой статье рассказываем, что такое смог, из чего он состоит и какие разновидности смога существуют. Особое внимание мы уделим влиянию «серой дымки» на организм человека. Вы узнаете, чем опасен смог и можно ли от него защититься.

Впервые термин «смог» был употреблён более 100 лет назад доктором Генри Антуаном де Во. В 1905 году учёный подготовил для Конгресса здравоохранения статью «Туман и дым», посвящённую дымке, которая окутывала Лондон и представляла собой смешение водяных паров и продуктов сгорания угля — диоксида серы. Собственно, сам термин «smog» образовался в результате слияния двух слов: smoke («дым») + fog («туман»).

Таким образом, первоначально под смогом подразумевался дымовой туман от сжигания большого количества угля в Лондоне. Однако, поскольку проблема оказалась актуальной для многих крупных городов мира, значение термина было расширено. Автор-составитель энциклопедического словаря по естествознанию В. Д. Шолле, опираясь на «Советский энциклопедический словарь», даёт такое определение:

Встречается, напротив, более узкое понимание термина. Например, в пособии по метеорологии В. В. Бровкина «Атмосферные явления — классификация и описание» смог называется «городским» и его происхождение связывается с выхлопами автомобилей. Автор относит его к литометеорам — атмосферным явлениям, связанным с переносом пыли или песка ветром с земной поверхности либо со взвешенными в атмосфере твёрдыми частицами: пылью, дымом, гарью.

Важно понимать, что смог — это не просто грязный воздух. Это сочетание загрязнённости с невозможностью рассеивания взвешенных частиц, которая тесно связана с погодными или природными условиями. Наиболее полное определение даёт А. Ю. Ишлинский в Политехническом словаре 1998 года:

Помимо того, что смог затрудняет видимость на дорогах и делает пребывание на улице некомфортным, его состав вреден для материалов (например усиливает коррозию металлов) и живых организмов (обладает отравляющим действием). Чтобы понять, как именно это происходит, рассмотрим процесс образования смога и его состав.

Главная причина образования смога — загрязнённость воздуха и невозможность рассеивания взвешенных частиц в границах крупных городов и индустриальных центров. Процесс может происходить при любых климатических и природных условиях, однако наиболее выражен в местностях, которые защищены от ветров естественными преградами: горами, холмами, возвышенностями.

Это связано со слабой турбулентностью (хаотическим движением воздушных потоков), поскольку именно безветренная погода позволяет вредным частицам скапливаться над городом. Наибольшей концентрации смог достигает в утренние часы прохлады, а к полудню, когда поверхность земли прогревается, взвешенные частицы постепенно рассеиваются, устремляясь вместе с потоками воздуха вверх.

Усугубить ситуацию может высокий уровень влажности, поскольку насыщенные влагой вредные частицы не склонны к рассеиванию даже при достаточной силе ветра. Также причиной смога часто становится климатическая аномалия — температурная инверсия, при которой нарушается устойчивое распределение температуры воздуха по высоте.

В обычных условиях ожидается понижение температуры воздуха с высотой, однако при аномалии верхние слои воздушных масс остаются достаточно тёплыми и препятствуют этому процессу, останавливая вертикальную циркуляцию воздуха. В результате загрязнённый воздух остаётся неподвижным, создавая мутную пелену.

Рассмотрим на примере.
Особенно масштабны последствия от крупных лесных пожаров. Например, с июня по август 2021 года на территории России выгорело более 17 млн гектаров тайги. Населённые пункты Дальнего Востока, Сибири были окутаны дымом. Дым от лесных пожаров в России в 2021 году достиг Монголии и Северного полюса, преодолев более 3000 км.

Это именно тот тип смога, с которого началось изучение явления. Он характеризуется высокой влажностью в сочетании с парящими в воздухе продуктами сжигания угля: диоксидом серы и сажи. Смог лондонского типа представляет собой смесь тумана, дыма, отходов производственных предприятий и отопительных систем, работающих на угле.

Смог этого типа представляет собой многокомпонентную смесь газов и аэрозольных частиц первичного и вторичного происхождения. Газообразные выбросы производств, транспорта и частицы сажи подвергаются воздействию солнечного излучения, в результате циклических фотохимических реакций образуется избыток озона. Озон — мощный окислитель, крайне токсичный для человека, относится к веществам первого класса опасности.

Характеристика	Смог лос-анджелесского типа	Смог лондонского типа
Температура воздуха	+24...+32 °С	−1...+4 °С
Относительная влажность	<70%	85% (туман)
Инверсия температуры	на высоте 1000 метров	на высоте нескольких сотен метров
Скорость ветра	<3 м/с	безветренно
Видимость	<800−1600 м	<30 м
Время появления	август — сентябрь	декабрь — январь
Время максимального сгущения	полдень	раннее утро
Основные составляющие	O₃, NO, NO₂, СО, органические вещества	мелкие частицы, СО, соединения серы
Типы химических реакций	окисление	восстановление
Наиболее повреждаемые материалы	резина	железо, бетон
Основное воздействие на здоровье	раздражение глаз, нарушение дыхания	раздражение дыхательных путей

Достаточно редкое явление, характерное только для городов, расположенных в высоких северных широтах при температуре ниже −30 °С в сочетании с остальными факторами, стандартными для образования смога: отсутствием ветра, высокой влажностью и наличием мощных источников загрязнения.

Выбросы извергающихся вулканов также являются загрязнителями воздуха, однако не антропогенного, а природного происхождения. Вог образуется по типу фотохимического смога в процессе окисления вулканических газов и под воздействием солнечного излучения. Образующееся кислотное облако с неприятным запахом способно переноситься на большие расстояния. Явление распространено на острове Гавайи и у активных вулканов Исландии.

Рассмотрим на примере.
В процессе изучения влияния смога на организм человека причина его появления не столь важна. Опасность представляют мельчайшие частицы, из которых состоит токсичный «дымовой туман». Частицы размером менее 10 мкм в диаметре (менее 1/10 диаметра человеческого волоса) попадают в кровоток, после этого их разрушающее воздействие на все системы человеческого организма становится неизбежным. Подробнее об опасности тонкодисперсных частиц читайте в нашей статье «Что такое PM10 и PM2.5? Чем могут быть опасны тонкодисперсные частицы?».

Вероятно, это напрямую связано с тем, что именно крупные города, занимая очень малую площадь, являются основным источником загрязнения окружающей среды. Статистика ООН говорит нам о том, что города потребляют 78% мировой энергии и производят более 60% выбросов парниковых газов. При этом они занимают менее 2% поверхности Земли.

Чаще всего загрязнённый воздух мегаполиса повышает риск развития хронических заболеваний дыхательной и сердечно-сосудистой систем. Во время смога отмечается резкое увеличение количества госпитализаций, рецидивов и смертей от респираторных и сердечных заболеваний. По данным ВОЗ, загрязнение воздуха является причиной 30% случаев появления опухолей.

Пример 1.
Первые свидетельства серьёзных последствий, вызванных смогом, датированы 1948 годом, это произошло в городе Донора (США). Утром 26 октября улицы покрылись слоем чёрной сажи, выпавшей из смеси тумана с дымом. Жители жаловались на затруднённость дыхания, насморк, жжение в глазах, першение и боль в горле, тошноту. В течение четырёх дней после этого было зарегистрировано 20 смертей, и почти 6000 заболевших из 14 000 жителей.

Пример 2.
Период с 5 по 9 декабря 1952 года вошёл в историю Лондона как Великий смог. В это время густая дымовая завеса из угольной пыли накрыла город, ситуация осложнялась антициклоном, который принёс холодную и безветренную погоду. Последствия были катастрофичны: за пять дней погибли более 4000 человек. По некоторым данным, позднее эта цифра увеличилась до 12 000 человек. Было зарегистрировано более 100 000 случаев заболеваний.

По данным ВОЗ, совокупное воздействие загрязнения окружающего воздуха и воздуха внутри жилых помещений является фактором преждевременной смерти 6,7 миллиона человек в год. Подробнее о загрязнении воздуха читайте в нашей статье «Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе».

Опасность смога состоит в том, что он вызывает «накопительный эффект заболеваний». Если в тот период, когда смог навис над городом, у одних людей наблюдается лишь першение в горле или слезоточивость глаз, то у других — обострение хронических заболеваний, связанных с дыхательной или сердечно-сосудистой системами.

При длительном и регулярном воздействии загрязнителей на организм вероятно снижение иммунитета, что способно спровоцировать развитие новых заболеваний. Степень ущерба будет зависеть от химического состава смога, концентрации вредных веществ, продолжительности и частотности этого явления, а также от иммунитета человека.

Смог представляет собой большую опасность, однако хорошая новость состоит в том, что меры борьбы с этой проблемой регулируются на государственном уровне. Существуют также рекомендации органов здравоохранения, направленные на обеспечение жителей мегаполисов возможностью обезопасить себя от вредного воздействия смога.

Рассмотрим на примере.
Если вы заметили, что качество воздуха в вашем городе резко снизилось и предполагаете, что оно не соответствует нормативам, однако режим НМУ не введён, рекомендуем воспользоваться памяткой Greenpeace и направить обращение в надзорные органы федерального значения: Роспотребнадзор, Росприроднадзор, Ростехнадзор, прокуратуру.

В 2019 году в связи с обострившейся ситуацией, связанной с крупными лесными пожарами в Сибири, Минздрав выпустил рекомендации населению по поведению в условиях высокой задымлённости от лесных пожаров. Эти же рекомендации применимы и к другим случаям неблагоприятных метеоусловий, не связанным с задымлённостью, в частности, с периодами режима «чёрного неба».

Один из первых пунктов в рекомендации Минздрава по защите от смога — использование систем очистки воздуха. Действительно, если при режиме неблагоприятных метеоусловий необходимо как можно реже выходить на улицу, вполне логично, что возникает потребность нормализовать микроклимат в помещениях.

Для улучшения качества воздуха можно использовать воздухоочиститель. Однако этот вид климатической техники работает только с тем воздухом, который находится внутри помещения. Он не обеспечивает приток свежего воздуха, поэтому через некоторое время вы почувствуете, что в комнате становится душно, — это одно из проявлений избытка углекислого газа.

Очевидно, что проветривание с помощью окон и форточек при смоге категорически запрещено, поскольку с потоками воздуха в квартиру в большом количестве попадут токсичные частицы, а устанавливать воздухоочиститель при закрытых окнах не имеет смысла. Этим можно только усугубить ситуацию, превысив концентрацию углекислого газа в помещении.

Бризер относится к климатической технике, которая не только обеспечивает приток воздуха, но и подвергает его глубокой очистке, а перед подачей в помещение подогревает до комфортной температуры. Теплоизбытки и углекислый газ под воздействием приточного воздуха удаляются через вентиляционные отверстия на кухне и в санузле.

Подаваемый воздух проходит 3-ступенчатую очистку. Префильтр G4 задерживает крупные частицы пыли, пуха и сажи, фильтр HEPA H11 — мелкую пыль, аллергены, химические выбросы и мельчайшие частицы РМ 2.5. Объёмный угольный фильтр очищает воздух от вредных газов и неприятного запаха, которым сопровождается смог.