Твердые частицы загрязнения является загрязнение из окружающей среды , который состоит из частиц , взвешенных в некоторой среде. Существуют три основных формы: атмосферные твердые частицы , [1] морского мусора , [2] и космического мусора . [3] Некоторые частицы выбрасываются непосредственно из определенного источника, а другие образуются в результате химических реакций в атмосфере. Загрязнение твердыми частицами может быть вызвано либо естественными источниками, либо антропогенными процессами.
Атмосферные твердые частицы
Атмосферные твердые частицы , также известные как твердые частицы , или ТЧ, описывает твердые вещества и / или жидкие частицы , взвешенные в газе , чаще всего Земли «с атмосферой . [1] В зависимости от способа испускания частицы в атмосфере можно разделить на два типа. Первичные частицы, такие как минеральная пыль , выбрасываются в атмосферу. [4] Вторичные частицы, такие как нитрат аммония , образуются в атмосфере в результате преобразования газа в частицы. [4]
Источники
Некоторые твердые частицы образуются в естественных условиях из-за вулканов , пыльных бурь , лесных и пастбищных пожаров , живой растительности и морских брызг . Деятельность человека, такая как сжигание ископаемого топлива в транспортных средствах, [5] сжигание древесины , [6] [7] [8] [9] [7] [10] сжигание стерни , электростанции , дорожная пыль , мокрые градирни в системы охлаждения и различные промышленные процессы также образуют значительное количество твердых частиц. Сжигание угля в развивающихся странах является основным методом отопления домов и энергоснабжения . Поскольку солевые брызги над океанами являются наиболее распространенной формой твердых частиц в атмосфере, антропогенные аэрозоли - созданные в результате деятельности человека - в настоящее время составляют около 10 процентов от общей массы аэрозолей в нашей атмосфере. [11]
В Соединенном Королевстве бытовое сжигание является крупнейшим источником PM2,5 в год. [12] [13] В некоторых городах Нового Южного Уэльса древесный дым может быть причиной 60% загрязнения воздуха мелкими частицами зимой. [14]
Морской мусор
Морской мусор и морские аэрозоли относятся к твердым частицам, взвешенным в жидкости , обычно в воде на поверхности Земли . Твердые частицы в воде - это своего рода загрязнение воды, измеряемое по общему количеству взвешенных твердых частиц , показатель качества воды, указанный в качестве обычного загрязнителя в Законе США о чистой воде, законе о качестве воды . [15] Примечательно, что некоторые из частиц одного и того же типа могут находиться во взвешенном состоянии как в воздухе, так и в воде , и, в частности, загрязнители могут переноситься в воздухе и осаждаться в воде или падать на землю в виде кислотных дождей . [16] Большинство морских аэрозолей образуются в результате лопания пузырей прибойными волнами и капиллярного воздействия на поверхность океана из-за напряжения, оказываемого приземными ветрами. [2] Среди обычных морских аэрозолей аэрозоли чистой морской соли являются основным компонентом морских аэрозолей с ежегодными глобальными выбросами от 2 000 до 10 000 тераграмм в год. [2] Благодаря взаимодействию с водой многие морские аэрозоли помогают рассеивать свет и способствуют конденсации облаков и образованию ядер льда (IN); таким образом, влияя на радиационный баланс атмосферы . [2] Когда они взаимодействуют с антропогенным загрязнением, морские аэрозоли могут влиять на биогеохимические циклы за счет истощения кислот, таких как азотная кислота и галогены . [2]
Космический мусор
Космический мусор описывает частицы в вакууме в космическом пространстве , в частности частиц , возникающих от человеческой деятельности , которые остаются в геоцентрической орбите вокруг Земли . Международная ассоциация астронавтов определяет космический мусор как "любой искусственно созданный объект на орбите Земли, который не функционирует без разумных ожиданий принятия или возобновления своей предполагаемой функции или любой другой функции, для которой он разрешен или может быть санкционирован, включая их фрагменты и их части ". [3]
Космический мусор классифицируется по размеру и оперативному назначению и делится на четыре основных подгруппы : неактивная полезная нагрузка , рабочий мусор, фрагментарный мусор и микрочастицы. [3] Неактивные полезные нагрузки относятся к любым запущенным космическим объектам, которые потеряли способность повторно подключаться к соответствующему космическому оператору; таким образом предотвращая возвращение на Землю. [17] В отличие от этого, эксплуатационный мусор описывает вопрос, связанный с движением более крупного объекта в космос, который может включать в себя верхние ступени ракеты и выброшенные носовые обтекатели. [17] Осколки осколков относятся к любому объекту в космосе, который отделился от более крупного объекта в результате взрыва , столкновения или разрушения . [18] Микрочастица материи описывает космическое вещество, которое обычно невозможно увидеть невооруженным глазом , включая частицы, газы и космическое свечение. [17]
В ответ на исследования, которые пришли к выводу, что столкновения с земным орбитальным мусором могут привести к большей опасности для космических аппаратов, чем естественная среда метеороидов, НАСА начало программу орбитального мусора в 1979 году, инициированную отделением космических наук Космического центра Джонсона (АО). [19] Начиная с начального бюджета в 70 000 долларов, программа НАСА по орбитальному мусору начиналась с определения характеристик опасностей, вызываемых космическим мусором, и создания стандартов смягчения последствий, которые позволили бы свести к минимуму рост среды орбитального мусора. [20] К 1990 году программа НАСА по орбитальному мусору создала программу мониторинга космического мусора, которая включала механизмы для отбора образцов окружающей среды на низкой околоземной орбите (НОО) на предмет мусора размером всего 6 мм с использованием наземного радара Haystack X-диапазона . [19]
Эпидемиология
Загрязнение твердыми частицами разного размера и состава наблюдается во всем мире и является предметом многих эпидемиологических исследований. Твердые частицы (ТЧ) обычно подразделяются на две основные категории размеров: ТЧ 10 и ТЧ 2,5 . ТЧ 10 , также известные как крупные твердые частицы, состоят из частиц размером 10 микрометров (мкм) и меньше, тогда как ТЧ 2,5 , также называемые мелкими твердыми частицами, состоят из частиц размером 2,5 мкм и меньше. [21] Частицы размером 2,5 мкм или меньше особенно заметны, поскольку они могут вдыхаться в нижние дыхательные пути и при достаточном воздействии всасываться в кровоток . Загрязнение твердыми частицами может происходить прямо или косвенно из ряда источников, включая, помимо прочего, сельское хозяйство, автомобили, строительство, лесные пожары, химические загрязнители и электростанции. [22]
Воздействие частиц любого размера и состава может происходить остро в течение короткого периода времени или хронически в течение длительного времени. [23] Воздействие твердых частиц было связано с неблагоприятными респираторными симптомами, начиная от раздражения дыхательных путей, обострения астмы , кашля и затрудненного дыхания от острого воздействия до таких симптомов, как нерегулярное сердцебиение , рак легких, заболевание почек , хронический бронхит и преждевременная смерть в люди, которые страдают от ранее существовавших сердечно - сосудистых или легочных заболеваний из-за хронического воздействия. [21] Серьезность последствий для здоровья обычно зависит от размера частиц, а также от состояния здоровья человека, подвергшегося воздействию; Пожилые люди, дети, беременные женщины и группы населения с ослабленным иммунитетом подвергаются наибольшему риску неблагоприятных последствий для здоровья. [24] Кратковременное воздействие загрязнения твердыми частицами было связано с неблагоприятным воздействием на здоровье. [25] [26]
В результате Агентство по охране окружающей среды США (EPA) и различные агентства здравоохранения по всему миру установили пороговые значения для концентраций PM 2,5 и PM 10 , которые определены как приемлемые. Однако безопасный уровень воздействия неизвестен, и, следовательно, любое воздействие загрязнения твердыми частицами может увеличить риск неблагоприятного воздействия на здоровье человека. [27] В европейских странах качество воздуха на уровне 10 микрограммов на кубический метр воздуха (мкг / м 3 ) или выше для PM 2,5 увеличивает дневную смертность от всех причин на 0,2-0,6% и сердечно-легочную смертность на 6-13. %. [27]
Доказано, что во всем мире концентрация PM 10 в размере 70 мкг / м 3 и концентрация PM 2,5 в размере 35 мкг / м 3 увеличивают долгосрочную смертность на 15%. [21] Более того, примерно 4,2 миллиона всех случаев преждевременной смерти, наблюдавшихся в 2016 году, произошли из-за загрязнения воздуха твердыми частицами, 91% из которых произошли в странах с низким и средним социально-экономическим статусом. Из этих преждевременных смертей 58% были связаны с инсультом и ишемической болезнью сердца, 8% - с ХОБЛ ( хронической обструктивной болезнью легких ) и 6% - с раком легких. [28]
В 2006 году EPA провело определение качества воздуха во всех 50 штатах, обозначив районы с высоким уровнем загрязнения на основе таких критериев, как данные мониторинга качества воздуха, рекомендации, представленные штатами, и другая техническая информация; и снизил Национальный стандарт качества окружающего воздуха для ежедневного воздействия твердых частиц размером 2,5 микрометра и меньше с 15 мкг / м 3 до 12 мкг / м 3 в 2012 году. [29] В результате среднегодовые значения PM 2,5 в США снизились с 13,5 мкг. / м 3 до 8,02 мкг / м 3 в период с 2000 по 2017 гг. [30]
Рекомендации
- ^ а б Перрино, Чинция (2010). «Твердые частицы атмосферы» . Письма по биофизике и биоинженерии . 3 (1). ISSN 2037-0199 .
- ^ а б в г д Fuzzi, S .; Baltensperger, U .; Carslaw, K .; Decesari, S .; Denier van der Gon, H .; Факкини, MC; Fowler, D .; Корен, I .; Лэнгфорд, Б. (2015). «Твердые частицы, качество воздуха и климат: извлеченные уроки и будущие потребности» . Химия и физика атмосферы . 15 (14): 8217–8299. DOI : 10,5194 / ACP-15-8217-2015 . ISSN 1680-7316 .
- ^ а б в Чадда, Шейн (2010). «Предупреждение образования космического мусора». Серия рабочих документов SSRN . DOI : 10.2139 / ssrn.1586539 . ISSN 1556-5068 . S2CID 130205124 . SSRN 1586539 .
- ^ а б Giere, R .; Querol, X. (2010). «Твердые частицы в атмосфере». Элементы . 6 (4): 215–222. DOI : 10.2113 / gselements.6.4.215 . ISSN 1811-5209 .
- ^ Омидварборна; и другие. (2015). «Последние исследования по моделированию сажи для сжигания дизельного топлива». Обзоры возобновляемых и устойчивых источников энергии . 48 : 635–647. DOI : 10.1016 / j.rser.2015.04.019 .
- ^ https://www.epa.nsw.gov.au/your-environment/air/recting-wood-smoke-emissions
- ^ a b https://www.environment.gov.au/protection/air-quality/woodheaters-and-woodsmoke
- ^ https://ec.europa.eu/environment/integration/research/newsalert/pdf/92na1_en.pdf
- ^ https://healthywa.wa.gov.au/Articles/A_E/Air-pollution-and-health
- ^ https://www.epa.gov/burnwise/wood-smoke-and-your-health
- ^ Хардин, Мэри; Кан, Ральф. «Аэрозоли и изменение климата» .
- ^ https://www.gov.uk/government/publications/emissions-of-air-pollutants/emissions-of-air-pollutants-in-the-uk-1970-to-2018-particulate-matter-pm10- и -pm25
- ^ https://www.bmj.com/content/350/bmj.h2757/rr-1
- ^ https://www.health.nsw.gov.au/environment/factsheets/Pages/wood-smoke.aspx
- ^ Закон США о чистой воде , сек. 304 (a) (4), 33 USC § 1314 (a) (4).
- ^ EPA, OAR, США. «Воздействие твердых частиц (ТЧ) на здоровье и окружающую среду | Агентство по охране окружающей среды США» . Агентство по охране окружающей среды США . Проверено 26 сентября 2018 .
- ^ а б в Бейкер, HA (1989). Космический мусор: правовые и политические последствия . Дордрехт, Нидерланды: Издательство Martinus Nijhoff. п. 4. ISBN 0-7923-0166-8.
- ^ Комитет по космическому мусору, Национальный исследовательский совет (1995). Орбитальный мусор: техническая оценка . Национальная академия прессы. п. 25. ISBN 0309051258.
- ^ а б Ограничение будущего риска столкновения с космическими аппаратами: оценка программ НАСА по метеороидам и орбитальному мусору . Вашингтон: Национальная академия прессы. 2011. С. 7. ISBN 978-0309219778.
- ^ DSF Portree, JP Loftus (1999). Орбитальный мусор: хронология . Вашингтон: НАСА. п. 29.
- ^ а б в «Рекомендации ВОЗ по качеству воздуха для твердых частиц, озона, диоксида азота и диоксида серы» .
- ^ «Основы твердых частиц (ТЧ)» .
- ^ «Воздействие твердых частиц на здоровье и окружающую среду» .
- ^ «Твердые частицы и ваше здоровье» .
- ^ Дерюгина, Татьяна; Heutel, Garth; Миллер, Нолан Х .; Молитор, Дэвид; Рейф, Джулиан (2019). «Смертность и медицинские издержки загрязнения воздуха: данные по изменению направления ветра» . Американский экономический обзор . 109 (12): 4178–4219. DOI : 10,1257 / aer.20180279 . ISSN 0002-8282 . PMC 7080189 . PMID 32189719 .
- ^ Ди, Цянь; Дай, Линчжэнь; Ван, Юнь; Занобетти, Антонелла; Чойрат, Кристина; Schwartz, Joel D .; Доминичи, Франческа (26.12.2017). «Ассоциация краткосрочного воздействия загрязнения воздуха со смертностью пожилых людей» . ДЖАМА . 318 (24): 2446–2456. DOI : 10,1001 / jama.2017.17923 . ISSN 0098-7484 . PMC 5783186 . PMID 29279932 .
- ^ а б «Влияние твердых частиц на здоровье» (PDF) .
- ^ «Качество атмосферного воздуха и здоровье» .
- ^ «Стандарты качества воздуха для PM 2,5» .
- ^ «Тенденции в отношении твердых частиц» .
Внешние ссылки
- СМИ, связанные с загрязнением твердыми частицами на Викискладе?