Исторический обзор проблемы загрязнения атмосферного воздуха

Введение

Человек не может существовать, не вдыхая постоянно кислород, растворенный в каком-либо инертном газе. В земной атмосфере соответствующая смесь представлена кислородом и азотом. Однако, кроме этих двух газов, в атмосфере содержатся и различные другие газы, пары и аэрозоли (неодинаковые по составу и концентрации над различными районами земного шара), которые также вынужден вдыхать человек. Из этих веществ одни являются физиологически инертными, другие же вызывают реакции, варьирующие от незначительного дискомфорта до тяжелых токсикозов.

Уже при общем рассмотрении вопроса становится очевидным, что совершенно чистой атмосферы никогда не было, поскольку процессы разложения погибших растительных и животных организмов, а также лесные пожары всегда сопровождались выделением в атмосферу различных веществ в виде газов и пыли с тех пор, как существует мир. Однако загрязнение атмосферного воздуха приобрело характер проблемы, затрагивающей интересы всего общества, лишь с появлением и развитием промышленности. Первое техническое достижение человека - использование огня - сопровождалось образованием углекислоты, дыма и золы; поэтому воздух всех городов даже в период ранней цивилизации должен был содержать значительное количество загрязнений.

Средневековые хроники свидетельствуют о том, что вследствие примитивнейшего состояния санитарии в городах Европы в это время воздух загрязнялся не только дымом от сжигания древесного топлива, но и гниющими на улицах отбросами, а также дурнопахнущими отходами различных промыслов на дому, в том числе таких вредных ремесел, как дубление кож. Тем не менее, население этих городов, по-видимому, не было обеспокоено состоянием воздуха, которым оно вынуждено было дышать.

С появлением каменного угля в качестве источника тепла историки начинают отмечать признаки обеспокоенности общества по поводу загрязненности атмосферы, и, можно было бы сказать, что проблема загрязнения воздуха как социальная возникла в начале XIV столетия. Однако исторический обзор научных и технических усилий, прилагаемых для разрешения этой проблемы, не может быть начат задолго до 1850 г., ибо до этого времени хотя и высказывалось много предположений о вредности дыма, но необходимых знаний было слишком мало хотя бы для малейшего прогресса в области предупреждения загрязнения атмосферы.

Общий обзор этого вопроса за столетие с того момента, как была достигнута первая ступень .понимания сущности проблемы загрязнения воздуха, указывает на развитие явлений в двух направлениях. С одной стороны, развитие техники порождало новые виды загрязнений атмосферы, с другой - городское население стало проявлять большую нетерпимость к тем загрязнениям, которыми оно вынуждено было дышать. В условиях растущего недовольства атмосферными загрязнениями возник интерес к влиянию этих веществ не только на организм самого человека, но также "а растения и животных, на здания, одежду, произведения искусства и имущество. Такого рода влияние вряд ли входит в непосредственную компетенцию органов здравоохранения, и все же нельзя недооценивать важности изучения атмосферного загрязнения и в этом аспекте, ибо косвенно оно влияет на психическое, если не физиологическое, состояние человека.

Таким образом, очевидно, что загрязнения атмосферы состоят из тех веществ, газообразных или пылевидных, которые обычно обнаруживаются в смеси с атмосферным кислородом и азотом и которые являются либо (а) ядовитыми, либо (б) раздражающими, либо (в) причиняют ущерб человеку непосредственно или косвенно в силу своего токсического или вредного действия на животных, растения или различные виды имущества.

За время, предоставленное для подготовки этого исторического обзора, невозможно было с достаточной полнотой изучить многочисленные научные и технические публикации, характеризующие успехи в исследовании атмосферных загрязнений и борьбе с ними. В значительной мере были использованы: 1) библиография, составленная Горнорудным управлением США (Davenport а. Morgis, 1954); 2) библиография, приведенная в статье Schwartz и др. (1955); 3) библиография, подобранная научно-исследовательской станцией по изучению горючего Отдела научных и промышленных изысканий (Великобритания. Отдел научных и промышленных изысканий, 1956); 4) монография, посвященная загрязнению воздуха (Meetbam, IO52), и книга о дыме (Marsh, 1947); обзор статей по проблеме загрязнения воздуха (Mallette, 1955) и ряд сообщений, которые были сделаны органами здравоохранения либо йодными исследователями во Франции, Нидерландах, Австрии, Италии и Австралии.

Рис. 1. Динамика технических и научных исследований в области загрязнения атмосферного воздуха.

Поскольку графическое изображение развития исследований по проблеме загрязнения воздуха может помочь оценить состояние этого вопроса, автор использовал библиографию Горнорудного управления США, хотя было ясно, что в ней весьма неполно представлена информация о работе в Германии и Франции, да и ряд статей, опубликованных в Англии, пропущен. Кроме того, некоторые работы упоминаются в этой библиографии более одного раза, если они относятся к различным предметам по классификации, принятой ее составителями. Тем не менее можно считать, что в целом эта библиография является достаточно полным собранием данных для составления диаграмм, отражающих тенденции исторического развития.

Рис. 2. Развитие трех различных направлений исследований в области загрязнения атмосферного воздуха.

Три столбца дают средние цифры за пятилетние периоды. Хотя каждый столбик занимает по оси времени пространство, соответствующее одному году, но и действительности оно соответствует всему пятилетнему периоду, в котором он помещен.

На рис. 1 представлено развитие научной и технической деятельности в о всем мире по проблеме атмосферных загрязнений в виде средних за каждые 5 лет и на этом фоне абсолютное количество опубликованных научных исследований в этой области за каждый год. На рис. 2 представлено развитие научной и технической деятельности во всем мире по трем разделам проблемы: характер и происхождение атмосферных загрязнений, их влияние (в медицинском и иных аспектах) и методы борьбы с ними. Эта диаграмма показывает: а) что на протяжении более 60 лет имело место непрерывное развитие научной и технической деятельности по проблеме атмосферных загрязнении; б) если до 1900 г. на первом месте стояло изучение медицинских и технических вопросов, то в последние годы ведущая роль принадлежит физическим и химическим исследованиям; в) воины и экономические депрессии отрицательно отражаются на научной деятельности по проблеме загрязнения воздуха, вызывая здесь, может быть, больший спад .научных работ по сравнению с другими сферами научных исследований. Это свидетельствует о том, что изучение атмосферных загрязнений занимает особое ("экстра") положение по отношению к обычным интересам общества и еще не достигло уровня других отраслей общественной гигиены (как, например, борьба с пищевыми токсикоинфекциями или эпидемиологический контроль); г) количество исследований по проблеме атмосферных загрязнений возросло за последние 10 лет значительно быстрее, чем за предыдущие 50 лет. Из диаграммы видно, что в ходе этого процесса должен был иметь место по крайней мере один резкий толчок примерно в 1945 г. Продолжить диаграммы за пределы 1952 г. .невозможно ввиду отсутствия достаточно полных сведений о количестве работ, опубликован.ных в период 1953-1955 г. Библиографический указатель, составляемый библиотекой Конгресса США, является далеко не полным и поэтому не может служить истинным источником информации, правильно отражающей современное состояние дел в этой области. Однако общее впечатление, создающееся на основе изучения различных изданий, таково, что объем проводимых исследований и количество публикаций продолжают нарастать.

Различные загрязняющие вещества и их место в истории развития проблемы

Наиболее распространенным видом загрязнения, привлекшим к себе внимание общества, был дым, и история этого вопроса восходит к XIII столетию. Непосредственной причиной образования дыма в таких количествах, в которых он оказался вредным для населения, явилось истощение запасов дровяного топлива и появление в качестве его заменителя каменного угля. С ростом населения и развитием мануфактурного способа производства возросла потребность в топливе, в результате чего запасы дерева в лесных районах были быстро израсходованы. В очень многих статьях по этому вопросу (Davenport a. Morgis, 3954) упоминаются условия, создавшиеся в Лондоне уже в 1300 г., когда королевским указом было запрещено пользоваться там каменным углем; начиная с этих лет, население страдало от дыма и сажи, причем до сравнительно недавнего времени при отсутствии каких-либо мер борьбы с дымом.

Другим типом атмосферного загрязнения, вызывающим дискомфорт населения, явился сернистый ангидрид, образующийся одновременно с дымом при сгорании каменного угля; однако на протяжении почти трех столетий сернистый ангидрид не был идентифицирован в качестве отдельного ингредиента загрязнения из-за отсутствия необходимых для этого знаний в области химии. Было известно лишь, что загрязнение атмосферы дымом сопровождается неприятным запахом и раздражением слизистых гортани и носа. Однако уже к 1600 г. стало хорошо известно, что эти явления обусловлены присутствием в каменном угле серы, и были лаже разработаны способы коксования угля для частичного удаления серы (И летучих компонентов. Везде, где развивается металлургическая промышленность, ингредиентом загрязнения атмосферы становится сернистый ангидрид в концентрациях, значительно более высоких, чем это наблюдалось при сгорании одного каменного угля, так как многие металлические руды представляют собой сульфиды, и большинство процессов получения чистых металлов сопровождается образованием огромных количеств сернистого ангидрида.

Соляная кислота становится ингредиентом загрязнения атмосферы несколько позднее 1800 г., с появлением химической промышленности. Производство карбоната натрия из поваренной соли сопровождалось большим выбросом соляной кислоты в атмосферу, что причиняло значительный ущерб различным видам имущества и растениям.

Химическая промышленность породила также такие загрязнители, как сероводород, образующийся при дистилляции смол, двуокись азота - при камерном способе получения серной кислоты, фтористый водород - при производстве суперфосфатных удобрении (и позднее - алюминия). Наряду с этим развитие металлургической промышленности принесло обществу разнообразные ядовитые или (Вредные дымы от обработки таких металлов, как свинец, мышьяк, цинк и медь. В самое последнее время большую опасность создало использование для различных промышленных целей бериллия, выделяющегося в виде аэрозоля в атмосферу; весьма вероятно, что новая индустриальная техника в будущем станет источником новых присущих ей видов загрязнений, влиянию которых первыми подвергнутся индустриальные рабочие, а затем в случае отсутствия мер борьбы с выбросами они могут превратиться в составную часть загрязнений городского воздуха. Из вышесказанного следует один вывод, который необходимо всегда помнить, а именно, что загрязнение воздуха города возникает в результате распространения веществ, загрязняющих воздух цехов, за пределы промышленного предприятия, поэтому наука о предупреждении загрязнения атмосферного воздуха представляет собой дальнейшее развитие промышленной гигиены. Методы измерений в обоих случаях сходны лишь в принципе, но не на практике, так как промышленный гигиенист работает в полузакрытой атмосфере, где концентрации загрязнений выше, чем на улицах городов. Условия его работы немного проще, поскольку для выяснения картины, имеющей место на данном промышленном предприятии, обычно достаточно отобрать пробы в течение лишь нескольких минут, тогда как отбор проб атмосферных загрязнений, как правило, должен продолжаться в течение ряда месяцев, а часто и лет, прежде чем станут понятными все те процессы и явления, которые обусловливают загрязнение воздуха. Именно этим и объясняется тот факт, что характер тех новых видов загрязнения, которые встретились в Лос-Анжелосе в 1945 г., все еще не выяснен до конца, хотя соответствующие определения проводятся непрерывно уже в течение 10 лет. Эти загрязнения не могут быть названы в данном очерке, поскольку характер их еще точно не установлен. Однако совершенно ясно, что они представляют собой такой тип загрязняющих веществ, который, как можно ожидать, будет играть все более важную роль в загрязнении атмосферы городов в ближайшем будущем.