07.09.2019
15 минут на чтение

Спроси о пыли

Как сохранить и измерить качество воздуха в большом городе

Задумывались ли вы о том, какие вещества проникают в ваш организм с каждым вдохом? Далеко не все вредные частицы сообщают о своем присутствии неприятным запахом, чтобы вы могли принять меры защиты. Многие загрязнители становятся причинами инсульта, заболеваний сердечно-сосудистой системы и рака легких. Во многих городах воздух так же вреден, как ежедневное выкуривание пачки сигарет. По словам индийского хирурга Арвинда Кумара, основавшего Фонд по борьбе с легочными заболеваниями, из-за сильного загрязнения атмосферы каждый житель Индии — курильщик.

Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) заявляет, что 6 млрд человек дышит загрязненным воздухом, что вызывает порядка 7 млн преждевременных смертей ежегодно. Больше всего от этой проблемы страдают жители бедных стран. Ситуацию усугубляет то, что они часто не могут обратиться к врачу по причине отсутствия медицинских учреждений или невозможности оплатить их услуги.

Кто виноват — индустриализация или автомобилизация?

Очевидно, что промышленность и автомобильные выхлопы негативно влияют на качество окружающей среды. Но что из этого является наибольшей проблемой?

Основной причиной загрязнения воздуха в бедных странах стала индустриализация, отмечает китайский ученый Гоцзюнь Хэ. Это связано с тем, что эти государства привлекают много производств. Поначалу ни правительство, ни общество особо не задумываются о том, насколько вредна промышленность. Люди начинают это осознавать, когда первичные материальные потребности удовлетворены, а доход достиг определенного уровня — как, увы, и загрязнение.

Бремя индустриального прошлого несут на себе многие крупные города, которые сегодня перестраиваются на рельсы новой экономики, где преобладает сектор услуг. На протяжении XIX и почти всего XX века Москва была промышленным городом, и основная часть загрязнения была связана с предприятиями, рассказал +1 заместитель директора Института физики атмосферы им. А.М. Обухова Александр Гинзбург. Важным фактором воздействия на окружающую среду, по словам ученого, стало бурное развитие столицы: чем больше домов, тем хуже город проветривается — и загрязнения не выдуваются.

«Во второй половине и в конце XX века наблюдался спад промышленности. Многие предприятия были выведены из больших городов, в том числе из Москвы. Тогда на первое место по загрязнениям вышел транспорт, в особенности промышленный, который занимался перевозкой товаров и грузов», — говорит Александр Гинзбург.

Он отмечает, что, по разным оценкам, в 1990-е годы 80-90% загрязнений московского воздуха было связано с транспортом. Позже экологический класс автомобилей и автобусов в столице стал повышаться, власти начали принимать различные меры для улучшения ситуации. Например, ввели ограничения на передвижение грузовиков внутри и по ТТК и МКАД днем — ниже категорий «Евро-3» и «Евро-2» соответственно. Эксперт считает, что ввод платных парковок — «не идеальное решение с социальной точки зрения», но он положительно повлиял на качество воздуха, так как старые неэкологичные машины не имеют возможности парковаться в центре. Как бы то ни было, сегодня в столице на автомобили приходятся те же 90% загрязнения атмосферы. Тем не менее с 2010 по 2018 годы выбросы уменьшились на 22% на фоне увеличения числа машин с 3,9 до 4,4 млн.

В азиатских странах с низким и средним доходом около 88% преждевременных смертей вызвано грязным воздухом, сообщает ВОЗ. Большая часть загрязнений связана с автомобильными выхлопами. Автомобилисты в Азии, согласно исследованию, подвергаются воздействию грязного воздуха в девять раз больше, чем водители в Европе и США. Тем временем число машин постоянно растет: в Дели к 2030 году прогнозируют увеличение до 25,6 млн. Пешеходы, проходящие вдоль загруженных дорог в азиатских городах, подвергаются большему воздействию мелкодисперсных частиц PM, чем жители европейских и американских. Уровень воздействия черного углерода, или сажи, выше в 7 раз.

Между тем пыль как раз из тех, кто не сообщает о своем присутствии. PM2,5, газообразные частицы размером до 2,5 микрометра, или 0,0025 мм, настолько малы, что легко могут проникать в легкие и кровеносную систему, переноситься через все тело и попадать в сердце и мозг. У человека, предрасположенного к респираторным или кардиозаболеваниям, эти частицы могут вызвать сердечный приступ или инсульт. Кроме того, они могут влиять и на когнитивные способности — память, мышление, внимание, восприятие и другие. Есть даже исследование, которое утверждает, что грязный воздух может влиять на психическое здоровье подростков — например, вызывать голоса в голове или паранойю. Поэтому ВОЗ рекомендует РМ2,5 для обязательного контроля в составе систем мониторинга.

НАСА запустило масштабный проект по изучению дыма от лесных пожаров

НАСА запустило масштабный проект по изучению дыма от лесных пожаровИсследователи полагают, что полученные данные помогут в работе служб экстренного реагирования и учреждений здравоохранения

Что делать: заниматься боевыми искусствами и внедрять электромобили

Китай разработал комплексный план, направленный в первую очередь на источники загрязнений: машины, фабрики и солому, которую сжигают на фермах. Много производств вывели за пределы центральных территорий, закрыли заводы, которые загрязняли окружающую среду. Кроме того, правительство выделяет субсидии фермерам, чтобы те перерабатывали солому, а не сжигали ее. В городе Шицзячжуан на востоке страны решили подойти к вопросу с присущей китайцам утонченностью — детей обучают боевым искусствам, развивая таким образом легкие. По мнению властей, это должно помочь подрастающему поколению справиться с грязным воздухом. Еще одно необычное решение собираются применить в Штутгарте. В немецком городе строят гигантскую стену, покрытую мхом, которая будет служить фильтром для воздуха.

«Сенсоры для измерения локального загрязнения нужны во всем городе»

«Сенсоры для измерения локального загрязнения нужны во всем городе»Директор по развитию компании «Аэростейт» — о том, как развивается рынок прогнозирования качества воздуха

Основная масса взвешенных частиц образуется в результате деятельности человека, однако природные процессы тоже вносят свой вклад в загрязнение атмосферы. В частности, этот вывод зафиксирован в Европейской директиве по качеству воздуха. Исследования показали, что для контроля состояния атмосферы городов необходим учет природной составляющей в образовании PM10: это пыль, поднимаемая ветром в засушливых регионах, морской аэрозоль с поверхности соленых водоемов, частицы, выбрасываемые в атмосферу в результате вулканической и сейсмической активности, а также дым от лесных и степных пожаров, состоящий главным образом из фракции РМ2,5 сажи и органических летучих соединений.

Автотранспорт — один из основных источников РМ2,5. Взвешенными частицами становятся выхлопные газы, мельчайшие кусочки изношенных шин, металлических конструкций, дорожных покрытий, пыль с грунтовых дорог, обочин и колес машин. Также взвесь образуется при уборке дорог, погрузке и перевозке грузов, строительстве и ремонте автомобилей, использовании реагентов для устранения льда.

Американские эксперты считают, что необходимо как можно больше людей пересадить с личного на общественный транспорт, чтобы уменьшить число машин на дорогах. Для этого необходимо повысить его привлекательность для пассажиров. Кроме того, специалисты рекомендуют пересмотреть принципы градостроения — создавать или перепланировать города таким образом, чтобы люди жили недалеко от места работы, школы своих детей, магазинов и парков и им не нужно было перемещаться везде на транспорте. Для тех, кто не готов отказаться от личного авто, есть предложения, касающиеся поведения водителей: не стоять просто так с заведенным двигателем, придерживаться средних скоростей, избегать резких ускорений и торможений. Эти советы помогут сократить не только вред окружающей среде, но и траты на бензин, а еще — повысить безопасность на дороге.

«Мы уходим от центростремительного к полицентричному развитию города», — сказал Сергей Собянин в 2013 году. В 2019 году в Москве стартовала программа «Мой район». В рамках создания комфортной городской среды она предусматривает работы по благоустройству территорий и дворов, озеленению, ремонту дорог. Работы проводятся с учетом пожеланий горожан.

Ряд европейских стран вообще планирует отказаться от бензиновых и дизельных двигателей в обозримом будущем. Норвегия рассчитывает перейти на электрокары к 2025 году, а Великобритания и Франция планируют запретить продажу новых автомобилей на бензине и дизеле с 2040-го. Москва намерена с 2025 года закупать только автобусы с нулевым выбросом вредных веществ, а к 2030-му сделать большую часть города свободной от автомобильных выхлопов.

Жители предлагают свою помощь — власти не против, но...

В городах по всему миру все чаще стали появляться активисты, которые занимаются гражданским мониторингом воздуха. Люди хотят с помощью собственных приборов контролировать качество воздуха. Собрать такие станции несложно, стоят они недорого. Казалось бы — отличная помощь муниципальным властям, но не все так просто. Качество измерений с применением малогабаритных датчиков остается под вопросом: результаты во многом зависят от мест размещения устройств, интерпретации и анализа полученных данных. Кроме того, закон требует лицензировать и вносить в Госреестр все приборы, используемые в мониторинге состояния окружающей среды, а после — проводить регулярную поверку для обеспечения достоверности измерений.

«Активисты используют дешевые малогабаритные сенсоры. Это так называемые газоанализаторы, которые размещаются в коллекторах, угольных шахтах и рассчитаны на концентрации нежилой зоны — в 100, в 1000 раз больше того, что мы наблюдаем в жилой зоне. Поэтому они не могут уверенно измерять концентрацию веществ для жилой зоны», — пояснил заместитель директора по технической политике ГПБУ «Мосэкомониторинг» Евгений Никитич. Он также отмечает низкую селективность подобных приборов: устройство может измерять уровень сероводорода, но при этом бурно реагировать на оксид азота или CO2. В случае всплеска на таком устройстве будет непонятно, что именно оно измерило. Еще одной проблемой Евгений Никитич назвал срок жизни приборов, который определяется «пробегом». «Если концентрации PM, которые фиксирует устройство, небольшие, оно может работать, например, полгода, а если высокие — то может умереть за один день. Теряются его метрологические характеристики, и оно начинает ошибаться в 2-3 раза», — добавил Никитич.

Кроме того, датчики должны размещаться в таких местах, где на их показания не будут влиять локальные факторы. Например, если прибор будет расположен слишком близко к автомобилю с работающим двигателем, он зафиксирует зашкаливающий уровень вредных веществ, не учитывая, что вредное облако развеется прежде, чем кто-либо сможет от него пострадать. Низкие или высокие температуры, осадки, ветер также могут оказывать влияние на качество измерений. Определение концентрации мелких взвешенных частиц в воздухе представляет собой сложную техническую задачу. Как утверждают в Департаменте природопользования и охраны окружающей среды города Москвы, «абсолютных методов измерения развеянных в воздухе частиц не существует, поскольку количественные критерии оценки их состояния лишь приблизительны».

Многие методы имеют высокую погрешность измерения, которая может достигать 30 %. По этой причине в странах Европейского союза и США эталонным методом измерения РМ10 и РМ2,5 является метод суточного отбора проб на фильтр с последующим взвешиванием на аналитических весах. Результаты взвешивания используются в том числе для корректировки данных, полученных на автоматических анализаторах. Провести такие измерения непрофессионалу практически невозможно, считают в департаменте.

В США придумали дешевый способ определения содержания сажи в воздухе

В США придумали дешевый способ определения содержания сажи в воздухеРазработка представляет собой сеть недорогих в производстве, но эффективно работающих датчиков

Реагируя на глобальный тренд, Всемирная метеорологическая организация (ВМО) изучила малогабаритные датчики для измерения состояния воздуха и выпустила отчет с результатами исследований. В нем говорится, что пока датчики менее точны и чувствительны к специфическим загрязнителям и не могут заменить традиционные системы мониторинга. Между тем сенсоры могут использоваться как дополнение к существующим системам. Эксперты отмечают потенциал применения датчиков для измерения качества воздуха и то, что их недостатки можно компенсировать за счет создания сети из подобных устройств. Этого и добиваются активисты. По словам участника проекта Breathe.Moscow Василия Хорошилова, вопросы к официальному мониторингу в столице касаются не качества измерений, а качества информирования населения о состоянии воздуха. Евгений Никитич напоминает, что в 2007 году Москва первой в России открыла онлайн-доступ к данным экологического мониторинга воздуха. Их можно посмотреть на официальном сайте ГПБУ «Мосэкомониторинг».

Вместе с тем активисты не уверены, что станций «Мосэкомониторинга» достаточно для отражения объективной ситуации в городе. Например, на сайте представлены данные об уровне PM с 16 станций. «Существуют нормативные документы, которые регламентируют необходимое количество пунктов мониторинга. Станций, замеряющих PM, гораздо больше. На сайт действительно выводятся данные только 16 из них. Также проводится суточный отбор проб, анализируется химический состав пыли, контроль взвешенных частиц проводится при каждом рейде передвижной экологической лаборатории», — пояснила заместитель директора по научной работе ГПБУ «Мосэкомониторинг» Елена Лезина. Она добавила, что учреждение использует 56 станций, которые расположены в разных функциональных зонах на разном удалении от центра города и охватывают как жилые, так и природные территории. Более частое расположение станций не даст принципиально новой информации для достижения целей экологического мониторинга. Для контроля отдельных территорий используются передвижные экологические лаборатории, которые в автоматическом режиме могут произвести измерения, а также отбор проб на расширенный перечень веществ с последующим лабораторным анализом.

На стационарных станциях мониторинга используются как автоматические непрерывные анализаторы РМ10 и РМ2,5, так и оборудование для отбора и автоматического анализа суточных проб взвешенных частиц, а также их анализа эталонным гравиметрическим методом, применяемым в ЕС и США. Дополнительно производится элементный анализ отобранных проб, который позволяет установить источник загрязнения. Пробы анализируются на содержание бензапирена, металлов, в том числе свинца и кадмия.

Создатель проекта «ЧелябинскДыши» Дмитрий Закарлюкин рассказывает, что активисты стараются быть не противопоставлением, а дополнением к системе официального мониторинга и имеют конструктивный опыт взаимодействия с властями Челябинской области.

«Я за то, чтобы все занимались мониторингом. Мне бы хотелось, чтобы все друг друга уважали, чтобы федеральные органы, мониторинг субъектов и общественные наблюдатели не видели друг в друге врагов. Думаю, что так дела обстоят не только у нас, но и во всем мире. Но тот факт, что все озабочены этой проблемой, — это хорошо, это уже осложняет жизнь загрязнителям», — заключает Александр Гинзбург.

На вашей почте письмо со ссылкой для подтверждения подписки