Растущее загрязнение воздуха в городах подвергает риску миллионы жизней. Какие есть современные решения этой проблемы?
Компания PANASONIC выплачивает отправленным в Пекин сотрудникам компенсацию, потому что им приходится дышать отравленным городским воздухом. Не только столица, но и другие крупные города Китая задыхаются от смога. Государство обещает выделить 277 млрд долларов на решение этой проблемы. Для китайских горожан маски стали необходимой частью повседневной одежды. Полицейским выдают затычки для носа, чтобы уберечь от вредных выбросов. Но всё это что мертвому припарки. Как мир справится с растущей угрозой? К счастью, ученые уже ищут способы очищения воздуха.
Со смогом борется не только Поднебесная. С ростом населения в таких городах, как Дели, увеличивается и количество выбросов. B жарком солнечном климате концентрация озона достигает уровня, опасного для здоровья. В отсутствие дождя, смывающего частицы, и ветра, сдувающего их, население живет под плотным одеялом смога.
Мехико задыхается. Город переполнен людьми, потеющими из-за тропической жары, и окружен двухкилометровыми горами, не пропускающими ветры. Такая топография вместе с перенаселенностью — идеальная среда для возникновения смога. «Города, расположенные в долинах или окруженные горами, больше подвержены смогу. Они закрыты от ветров, поэтому загрязняющие вещества меньше рассеиваются, — объясняет Мэри Тилби (Marie Tilbee) из Метеорологической службы Великобритании. — Вдобавок при резком повышении температуры в течение ночи в нижних слоях атмосферы образуется нечто вроде колпака, прикрывающего загрязненный воздух».
Даже такие европейские города, как Рим и Париж, задыхаются в смоге. Однажды мартовским днем парижане предприняли радикальную попытку понизить загрязнение воздуха, запретив движение машин с четными номерами. К полудню полиция выписала около 4 тыс. штрафов, но в результате смог действительно схлынул.
Похожие проблемы возникают и в Великобритании. В апреле этого года облако смога на несколько дней окутало страну. Уровень загрязнения воздуха достиг 10 баллов по десятибалльной шкале, принятой Министерством окружающей среды, пищевой промышленности и сельского хозяйства. При 10 баллах рекомендуется ограничивать физическую активность, особенно на улице. В некоторых школах ученикам запретили играть во дворе, скорая помощь приняла тысячи вызовов, а 1,6 млн человек испытали приступы астмы.
Термин «смог», составленный из английских слов smoke («дым») и fog («туман»), возник в начале 1900-х годов. Тогда причиной появления смога был уголь. Сгорая, он окрашивал небо на горизонте вокруг промышленных городов в мрачный серый цвет. В наши дни этот вид смога называется «классическим».
«Фотохимический смог — это не дым и не туман, — рассказывает Тилби. — Он состоит из крошечных частиц, которые образуются в атмосфере, когда выделяемые промышленностью и автомобилями оксиды азота взаимодействуют с летучими органическими веществами, входящими в состав горючего, красок и моющих средств, а также с перекисями нитратов». Под действием солнечного света все эти частицы вступают в сложные реакции, порождая вторичное загрязнение. Вместе с первичными выделениями и озоном они образуют фотохимический смог.
Молекула озона состоит из трех атомов кислорода и образуется под действием ультрафиолетового излучения и электрических разрядов. Озоновый слой в высоких слоях атмосферы защищает нас от ультрафиолетовых лучей Солнца, но вблизи поверхности Земли он вызывает повреждения легочных тканей, особенно опасные для людей, страдающих от астмы и других респираторных заболеваний. Загрязнение воздуха вызывает от 2,6 до 4,4 млн смертей в год. Главная причина этого — два типа ультрадисперсных частиц: PM10 и PM2.5. «Диаметр PM2.5 — всего 2,5 микрона, поэтому они могут проникать вглубь тканей легких. Это может вызывать такие респираторные болезни, как астма, а также сердечные приступы, приводящие к смерти», — рассказывает профессор Мартин Уильямс (Martin Williams) из Лондонского королевского колледжа. Да и РМ10 не подарок.
В Москве средняя годовая концентрация PM10 составляет 33 мкг/м3, а во время пожаров 2010 года она достигала 500-900 мкг/м3.
ГЛОТОК СВЕЖЕГО ВОЗДУХА
В Китае страховые компании предлагают новую услугу — страхование от смога. Но даже если вы не спешите раскошеливаться, чтобы обеспечить себе глоток относительно чистого воздуха на пенсии, не беспокойтесь — уже начались серьезные исследования смога. В испанском городе Валенсия открыт научный центр Euphore, где проводят эксперименты над искусственным смогом. А Китай запускает проект с такой же «камерой смога», но в полтора раза больше. Тем временем изобретатели рассматривают различные варианты окончательного решения проблемы. Лондонская архитектурная организация Orproject предложила построить в китайских городах гигантские сферические купола с управляемым климатом, где жители смогут укрыться и подышать свежим воздухом. Пока этот проект находится лишь на стадии разработки концепции. А дизайнер Мэтт Хоуп (Matt Норе) изобрел велосипед, очищающий воздух. В его остроумной модели педали вращают вал генератора, питающего самодельную очистную систему. Оттуда свежий воздух поступает через шланг в маску, надетую на велосипедиста.
Голландский разработчик Даан Роозегарде (Daan Roosegaarde) независимо придумал похожее, но более масштабное решение. Несколько лет назад он выглянул из окна пекинской гостиницы и обнаружил, что за прошедший день телебашня CCTV скрылась из виду, затянутая пеленой смога. Тогда Роозегарде немедленно принялся за работу и создал электронный пылесос.
Мэр Пекина поддержал проект и предложил поместить это устройство в новом парке. В прототипе пылесоса используются медные катушки, которые создают электромагнитное поле и притягивают частицы смога. Размер очищенного пространства составляет около метра. «Принцип тот же, что и у наэлектризованного воздушного шарика, к которому прилипают волосы, — объясняет Роозегарде. — Мы создаем поле положительных ионов, которые притягивают частицы смога PM2.5. Это самый безопасный и экономичный способ очищения воздуха. Его уже используют в больницах, а мы планируем построить самый большой пылесос в мире прямо на улице».
Существует и принципиально иное технологическое решение, которое уже опробовано при создании искусственного дождя. На церемонии открытия Олимпиады 2008 года в Пекине пытались расчистить небо с помощью засева облаков. Для этого в облака запускают ракеты, наполненные частицами иодида серебра, вокруг которых кристаллизуется вода и возникают дождевые капли. Китай планирует использовать засев облаков, чтобы разгонять смог искусственным дождем.
Для борьбы со смогом применяют и беспилотные летательные аппараты. Они разбрызгивают химикаты, от которых загрязняющие атмосферу вещества замерзают и выпадают на землю. В Китае собираются испытывать новую модель беспилотного самолета с увеличенной грузоподъемностью (до 700 кг) и дальностью полета до 5 км.
ЧИСТОЕ НЕБО
Разумеется, всех этих изобретений недостаточно, чтобы навсегда избавиться от смога. На самом деле нужно всего лишь сократить выбросы. «Засевать облака и вызывать искусственный дождь — это грубое и прямолинейное решение. А очищать воздух электрическим пылесосом придется очень долго. Вдобавок из-за таких технологий количество выбросов только увеличится, — объясняет профессор Уильямс. — Уж лучше снижать транспортные выбросы, передвигаясь пешком или на велосипеде, используя чистые технологии, электромобили и гибридные машины, хотя бы бензиновые двигатели вместо дизельных».
Налоговая политика Великобритании стимулирует людей покупать больше дизельных машин. В 2000 году 14% новых автомобилей, проданных в Великобритании, работали на дизельном топливе, а в 2010 году — уже почти 50%. Дизели выделяют диоксида азота больше, чем бензиновые моторы, а их средняя выходная мощность за последние двадцать лет выросла примерно на 50%. Выбросы диоксида азота прямо пропорциональны выходной мощности. Чем больше мощности вы выжимаете из дизеля, тем сильнее он нагревается и тем больше ему нужно воздуха, и в итоге выделяется больший объем диоксида азота.
Авторы недавнего правительственного доклада признали, что достичь европейских стандартов чистоты воздуха к 2010 году не удалось и в некоторых крупнейших городах Великобритании эту задачу вряд ли удастся выполнить до 2030 года. Профессор Уильямс настроен более оптимистично: «Ограничения транспортных выхлопов сейчас настолько строгие, что уровень некоторых загрязняющих веществ в следующем десятилетии будет постепенно снижаться. Но достичь европейских стандартов без дальнейших мер не получится. К тому же снизить содержание озона не так просто. Он не выделяется напрямую, а образуется в результате цепочки сложных химических реакций в атмосфере. Поэтому озон может возникать и из-за выбросов в других странах. Вдобавок изменение климата, из-за которого лето становится жарче, может усугубить эту проблему».
Так что, несмотря на все усилия, из-за глобального потепления уровень смога останется прежним, даже если уменьшатся выбросы в атмосферу. Похоже, все-таки стоит завести велосипед с очистителем воздуха.
(с) Джени Осман