Одной из важнейших (глобальных) проблем является дальний перенос в атмосфере различных загрязняющих веществ. Впервые проблема дальнего переноса возникла в связи с распространением на большие расстояния радиоактивных веществ.
В настоящее время наблюдается перенос в атмосфере на большие расстояния многих загрязняющих веществ и продуктов их превращения /12/. Загрязненный атмосферный воздух свободно преодолевает границы предприятий, городов, стран, проникая в офисы, жилища и больницы /23/.
В конце 1960 гг. были отмечены первые признаки отрицательных изменений состояния окружающей среды в Скандинавии, что было приписано переносу загрязнений в воздухе от соседних промышленно развитых стран.
Начиная с 1971 г., опубликовано несколько десятков научных статей и отчетов об исследованиях по распространению загрязнений воздуха в Европе, выполненных Организацией по экономической кооперации и развитию (OECD) в рамках подготовки Стокгольмской конференции по проблемам окружающей среды, а в последнее время в рамках Совместной программы по мониторингу и оценке переноса загрязнений воздуха на дальние расстояния в Европе (ЕМЕР).
Действие этой программы началось в 1978 г. как прямое следствие Совещания по мирному сотрудничеству в Хельсинки, в ней принимало участие большинство европейских стран. В ноябре 1979 г. в Женеве создан Совет по вопросам межгосударственных загрязнений воздуха. В его состав включена ЕМЕР /1/.
Основной причиной загрязнения воздуха в Европе является выброс диоксида серы, который утроился к 1989 году. Оценочные количества выбросов диоксида серы в составили: в 1950 – 1955 гг. – до 20 млн. т/год; в 1975 – 1980 гг. – 60 млн. т/год и ожидается дальнейшее увеличение. Одним из основных последствий роста выбросов диоксида серы является все увеличивающаяся кислотность осадков в большей части Европы. В 1970 г. Скандинавские страны, особенно Норвегия, начали обнаруживать повышение кислотности воды озер на крайнем севере, где поблизости нет никаких источников загрязнений /9/.
Диоксид серы благодаря значительному времени существования в атмосфере (см. табл. 8.2), может переноситься на расстояния порядка нескольких тысяч километров. Его концентрация, безусловно, резко падает из-за рассеяния, химических превращений, а также образования сухих и влажных осадков, но большие промышленные конгломераты могут воздействовать в континентальном масштабе, как на уровень региональных концентраций, так и на кислотность выпадающих дождей /9/.
Проводятся тщательные наблюдения за радиационной обстановкой. В состав системы наблюдения входит 1330 пунктов наблюдений за мощностью экспозиционной дозы гамма-излучения, 423 – за радиоактивными атмосферными выпадениями, 51 – за радиоактивными аэрозолями, 27 – за содержанием трития в атмосферных осадках.
Сеть фоновых станций, расположенная на территории бывшего СССР и европейских социалистических стран, включена в глобальную систему мониторинга окружающей среды (ГСМОС), функционирующую под эгидой ЮНЕП. На этих станциях наблюдение за качеством атмосферного воздуха осуществляется по физическим, химическим и биологическим показателям.
Для получения репрезентативной информации о пространственной и временной изменчивости загрязнения воздуха, нужно предварительно провести обследование метеорологических условий и характера пространственной и временной изменчивости загрязнения воздуха с помощью передвижных средств. Для этого чаще всего используется передвижная лаборатория, производящая отбор, а иногда и анализ проб воздуха во время остановок. Такой метод обследования называется рекогносцировочным. Он находит достаточно широкое применение за рубежом.
На карту-схему города (населенного пункта, района) наносится регулярная сетка с шагом 0,1; 0,5 или 1 км. На местности по специально разработанной программе случайного отбора проб отбираются и анализируются пробы в точках, совпадающих с узлами сетки, наложенной на карту-схему. Для получения статических достоверных средних значений измеренных концентраций проводится анализ комбинаций точек на сетке, объединенных в квадраты, например, площадью 2-4 км2, с учетом направлений ветра по румбам /1/.
Румбом называется горизонтальный угол, отсчитываемый (от 0 до 90о) от ближайшего направления истинного, магнитного или осевого меридиана (линий координатной сетки) до направления на данную точку. В зависимости от исходного направления румбы различают истинные, магнитные и табличные. Их широко используют в морской навигации, метеорологии, землеустройстве. Такой метод позволяет выявить границы промышленных комплексов и узлов, так и зоны их влияния. При этом обеспечивается возможность сравнения полученных результатов с расчетными данными математических моделей. Использование методов моделирования в этих работах является обязательным /31/.
Важным средством наблюдения за так называемым трансграничным переносом глобальных потоков примесей (переносимых на большие расстояния от места выброса) является система наземных и самолетных станций, использующих математические модели распространения примесей. Сеть станций трансграничного переноса создана в бывшем СССР, странах Центральной Европы и Скандинавии.
Информация поступает в Западноевропейский и Восточноевропейский метеорологические синтезирующие центры, которые осуществляют:
· сбор, анализ и хранение информации о трансграничном переносе примесей в атмосфере;
· прогнозирование переноса примесей на основе метеорологических данных;
· идентификацию районов выбросов и источников;
· регистрацию и расчет выпадений примесей из атмосферного воздуха на подстилающую поверхность и другие работы /1/.
Перенос загрязнений воздуха на большие расстояния представляет собой сложный, динамический процесс, распространяющийся по протяженности на тысячи километров, а по времени – на несколько суток. Количества переносимых загрязняющих веществ зависят от масштабов выбросов, высот дымовых труб, множества метеорологических и атмосферно-химических факторов, а также от свойств ландшафта, над которым осуществляется этот перенос. Сложность и неполные знания факторов, влияющих на дистанционный (трансграничный) перенос, сказываются на точности математического описания. Все опубликованные до настоящего времени результаты, в которых были использованы модельные оценки, разработаны на базе многочисленных упрощений, а сами авторы характеризуют их как предварительные, более или менее достоверные оценки /1/.
Первоочередное внимание должно быть уделено распространению на большие расстояния веществ, обладающих высокой токсичностью, таких, как двуокись серы и продукты ее превращений, окислы азота и продукты их превращений, а также тяжелые металлы (и в особенности ртуть), пестициды и радиоактивные вещества /1/.
Мировые антропогенные выбросы двуокиси серы в настоящее время превышают 150 млн. тонн в год. Все более широкое использование угля для получения энергии с учетом высокой стоимости улавливания двуокиси серы из отходящих дымовых газов или предварительной десульфуризации топлива приводит к росту выбросов серы. В некоторых районах земного шара, особенно в Европе и Северной Америке, выпадение антропогенной серы достигло весьма значительных размеров. Выпадая на земную поверхность, кислота и сульфаты влияют на состав почвы (ведут к ее закислению), поражают растительность; попадая в водоемы, кислота и сульфаты существенно увеличивают кислотность поверхностных вод. Кроме того, разрушающему воздействию кислот подвергаются различные конструкции, здания, уникальные памятники старины. И самое главное – эти вещества влияют на здоровье людей.
Первые нежелательные реакции в организме человека возникают при концентрации в воздухе сульфатов – 6 – 10 мкг/м3, сернистого газа – 50 мкг/м3. Очень чувствительна к этим соединениям растительность:
· некоторые типы лишайников погибают при концентрации серной кислоты в 10 – 30 мкг/м3;
· хвойные породы – при концентрации, большей всего в три-четыре раза;
· при показателе кислотности рН < 5,5 (а фоновые значения для природных вод близки к 5,6) в воде пресных водоемов репродуктивность рыб падает, а при рН = 4,5 практически прекращается.
С западными воздушными потоками на территорию нашей страны приносится ежегодно до 5 – 10 млн. тонн двуокиси серы, от нас за границу переносится до 1,5 – 2 млн. тонн. Ущерб от закисления почв в результате выпадения кислотных дождей в Северо-западной части Европейской территории СНГ достигает 100 млн. руб. в год /12/.
Дистанционное загрязнение атмосферы требует проведения более глубоких, долговременных и, главным образом, эмпирических исследований. В процессе поиска решений по данной проблеме очень важны измерения региональных загрязнений в пограничных районах, атмосферный мониторинг загрязняющих веществ, а также изучение химических превращений сухих и влажных осадков вблизи источников выбросов.
Вслед за количественным и качественным исследованием серусодержащих загрязнений следует уделить более систематическое внимание соединениям азота, воздействие которых, например, на кислотность осадков приближается к таковому у диоксида серы, а выбросы их примерно такие же, как выбросы диоксида серы, причем с тенденцией к дальнейшему возрастанию.