Смог

Смог — это интенсивное загрязнение приземного слоя атмосферы, характеризующееся высокой концентрацией твёрдых частиц, газообразных загрязнителей и продуктов их химических реакций, которое приводит к значительному снижению видимости и представляет угрозу для здоровья человека и окружающей среды. Термин происходит от слияния английских слов «smoke» (дым) и «fog» (туман) и был введён в начале XX века для описания характерного загрязнения воздуха в промышленных городах.

История

Ранние наблюдения

Первые задокументированные случаи смога относятся к эпохе промышленной революции в Великобритании. Сжигание больших объёмов угля для отопления и работы заводов приводило к образованию плотного, едкого тумана, особенно в Лондоне. Уже в XIX веке такие явления, как «гороховый суп» (peasoup fog), стали обыденностью, вызывая рост числа респираторных заболеваний.

Лондонский смог 1952 года

Ключевым событием в истории изучения смога стала Великий смог Лондона в декабре 1952 года. Антициклон привёл к застою воздуха, в котором накопились выбросы от угольных электростанций, заводов и домашних печей. За несколько дней концентрация диоксида серы и сажи достигла критических значений. По официальным данным, погибло около 4 000 человек, а по современным оценкам — до 12 000. Эта катастрофа привела к принятию в Великобритании «Закона о чистом воздухе» (Clean Air Act) 1956 года, который ограничил использование угля и стимулировал переход на другие виды топлива.

Лос-Анджелесский смог

В середине XX века в Калифорнии (США) был описан иной тип смога — фотохимический. В отличие от лондонского, он был вызван не столько дымом, сколько выхлопными газами автомобилей и солнечной радиацией. В 1940–1950-х годах в Лос-Анджелесе наблюдалась устойчивая дымка с характерным запахом озона, вызывающая раздражение глаз и дыхательных путей. Исследования профессора Ари Хагена-Смита позволили установить химическую природу этого явления.

Классификация и типы смога

В зависимости от механизма образования и химического состава выделяют два основных типа смога: влажный (лондонский) и сухой (фотохимический).

Влажный смог (лондонский тип)

Формируется при высокой влажности воздуха и низких температурах в условиях инверсии. Основные компоненты:

Диоксид серы (SO₂) — продукт сжигания сернистого угля и мазута.
Сажа и твёрдые частицы — взвешенные в воздухе продукты неполного сгорания.
Туман — капельки воды, в которых растворяются газы, образуя серную и сернистую кислоты.

Характерен для промышленных регионов с холодным климатом. Визуально представляет собой плотный серо-чёрный туман. В настоящее время встречается реже благодаря переходу на газ и очистке выбросов.

Фотохимический смог (лос-анджелесский тип)

Образуется в сухую, жаркую и солнечную погоду при отсутствии ветра. Основные компоненты:

Оксиды азота (NOₓ) — выбрасываются автомобильными двигателями и электростанциями.
Летучие органические соединения (ЛОС) — испарения топлива, растворителей, промышленных выбросов.
Озон (O₃) — вторичный загрязнитель, образующийся при фотохимической реакции NOₓ и ЛОС под действием ультрафиолета.
PAN (пероксиацетилнитрат) — сильный раздражитель, входящий в состав фотохимического смога.

Характерен для мегаполисов с интенсивным автомобильным движением и тёплым климатом (Лос-Анджелес, Мехико, Пекин).

Смешанный тип

В современных городах часто наблюдается комбинация обоих типов. Например, в зимнее время в крупных промышленных центрах России (Челябинск, Красноярск, Норильск) при безветренной погоде и морозе образуется «чёрное небо» — режим неблагоприятных метеоусловий (НМУ), сочетающий в себе выбросы от заводов и выхлопные газы автомобилей.

Причины образования

Основные антропогенные источники, приводящие к смогу:

Промышленность — металлургические, химические, цементные заводы, ТЭЦ, работающие на угле и мазуте.
Автомобильный транспорт — выхлопные газы, содержащие оксиды азота, угарный газ, углеводороды и твёрдые частицы (особенно дизельные двигатели).
Отопление жилья — сжигание угля, дров, мазута в частном секторе и котельных.
Сельское хозяйство — сжигание стерни, лесные пожары, пыль от обработки полей.
Природные факторы — вулканическая деятельность, пыльные бури, лесные и торфяные пожары (в России торфяные пожары 2010 года стали причиной сильного смога в Москве).

Ключевым метеорологическим условием для возникновения смога является температурная инверсия — ситуация, при которой температура воздуха с высотой не падает, а растёт. Это препятствует вертикальному перемешиванию и рассеиванию загрязнителей, запирая их в приземном слое.

Влияние на здоровье человека

Смог оказывает острое и хроническое воздействие на организм человека. Наиболее уязвимы дети, пожилые люди, а также лица с заболеваниями сердечно-сосудистой и дыхательной систем.

Дыхательная система: раздражение слизистых оболочек, кашель, одышка, обострение астмы и хронической обструктивной болезни лёгких (ХОБЛ). Мелкодисперсные частицы (PM2.5 и PM10) проникают глубоко в лёгкие и могут попадать в кровоток.
Сердечно-сосудистая система: увеличение риска инфарктов, инсультов, повышение артериального давления.
Глаза: раздражение, слезотечение, конъюнктивит.
Нервная система: головные боли, утомляемость, снижение когнитивных функций.
Канцерогенный эффект: длительное воздействие бензола, формальдегида и полициклических ароматических углеводородов (ПАУ), содержащихся в смоге, повышает риск развития рака лёгких.

По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), загрязнение воздуха является одной из ведущих причин преждевременной смертности в мире. В периоды сильного смога количество вызовов скорой помощи и госпитализаций резко возрастает.

Экологические последствия

Смог оказывает негативное воздействие на экосистемы:

Кислотные дожди: оксиды серы и азота, растворяясь в атмосферной влаге, выпадают в виде кислотных осадков, закисляя почву и водоёмы, повреждая листву растений.
Фотохимический смог: озон на приземном уровне повреждает листья растений, снижая урожайность сельскохозяйственных культур и замедляя рост лесов.
Снижение видимости: в городах, подверженных смогу, резко ухудшается видимость, что может приводить к авариям на транспорте.
Повреждение материалов: агрессивные химические соединения ускоряют коррозию металлов, разрушение строительных материалов (особенно известняка и мрамора) и памятников архитектуры.

Методы борьбы и контроля

Законодательное регулирование

Нормирование выбросов: установление предельно допустимых концентраций (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе.
Экологические стандарты: введение стандартов «Евро» для автомобилей, ограничение содержания серы в топливе.
Режимы НМУ: в России при неблагоприятных метеоусловиях предприятия обязаны снижать выбросы, а в ряде городов вводится запрет на движение определённых видов транспорта.

Технологические решения

Очистка выбросов: установка электрофильтров, скрубберов, каталитических нейтрализаторов на промышленных предприятиях и ТЭЦ.
Переход на экологичные виды топлива: газификация, использование возобновляемых источников энергии (солнце, ветер).
Развитие общественного транспорта: электрификация (трамваи, троллейбусы, электробусы), развитие метро.

Мониторинг

Стационарные посты наблюдения: измерение концентрации PM2.5, PM10, O₃, NO₂, SO₂, CO.
Спутниковый мониторинг: отслеживание переноса загрязнителей на большие расстояния.
Гражданские датчики: использование недорогих сенсоров для создания карт загрязнения воздуха в реальном времени.

Смог в России

Проблема смога остро стоит в ряде промышленных городов России. Наиболее неблагоприятная ситуация наблюдается в:

Норильск — один из самых загрязнённых городов мира из-за выбросов «Норильского никеля» (диоксид серы).
Челябинск, Магнитогорск, Новокузнецк — города с развитой металлургической промышленностью.
Красноярск — регулярные режимы «чёрного неба» зимой из-за выбросов ТЭЦ и печного отопления частного сектора.
Москва и Санкт-Петербург — в периоды антициклонов смог образуется за счёт выхлопных газов автомобилей, особенно в часы пик.

В 2010 году из-за аномальной жары и торфяных пожаров в Московской области в столице и области несколько недель держался плотный смог, концентрация угарного газа и взвешенных частиц превышала ПДК в несколько раз, что привело к росту смертности.

Источники

Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ). «Загрязнение атмосферного воздуха: глобальная оценка воздействия на здоровье».
Федеральный закон «Об охране атмосферного воздуха» (№ 96-ФЗ).
Доклады Росгидромета о состоянии загрязнения атмосферы в городах Российской Федерации.
«Clean Air Act» (Великобритания, 1956).
Исследования Ари Хагена-Смита по фотохимическому смогу (Калифорнийский технологический институт).
Данные мониторинга качества воздуха в городах России (Государственная система наблюдения за загрязнением атмосферы).

BFOmetr — база данных и аналитика по компаниям России.

На главную BFOmetr →