В этом обозрении мы сосредоточим внимание на двух классах загрязнителей воздуха: окиси углерода и фотохимических загрязнителях. Источником окиси углерода являются автомобили. Порядка 70% годового выброса окиси углерода в атмосферу приходится на автотранспорт. В большинстве крупных городов 90% и больше окиси углерода попадает в воздух вместе с выхлопными газами от автомобильных двигателей.
Фотохимические загрязнители появляются в воздухе в результате реакций, которые происходят между первичными загрязнителями, попадающими в атмосферу в виде выхлопных газов. К первичным загрязнителям относятся окислы азота и углеводороды. Автомобили несут ответственность за 45% годового выброса в атмосферу окислов азота и 36% углеводородов. Учитывая все это, не удивительно, что при решении проблем загрязнения воздуха так много внимания уделяется автомобилям.
Окись углерода
Первый шаг в борьбе с выбросами окиси углерода состоял в увеличении количества воздуха по отношению к топливу в горючей смеси двигателя, работающего на бензине (обеднение смеси). Дополнительный воздух обеспечивает более полное сгорание бензина, что уменьшает количество окиси углерода в выхлопных газах. В некоторых двигателях применяется инжекция воздуха. Воздух смешивается с выхлопными газами для доокисления окиси углерода до двуокиси. Представляется необходимым обязательный анализ выхлопных газов автомобилей для выявления неисправностей оборудования, контролирующего выброс окиси углерода.
Более полувека ученые подозревали, что концентрации окиси углерода, обнаруженные в наших городах, являются опасными для здоровья. Но только за последние несколько лет были получены необходимые данные для надежных выводов, Теперь мы знаем, что окись углерода, содержащаяся в воздухе, представляет реальную опасность для здоровья.
Фотохимическое загрязнение воздуха
Для фотохимических реакций требуется световая энергия. Некоторые загрязнители атмосферы — окислы азота и углеводороды — вступают в фотохимические реакции. В результате образуются новые загрязнители воздуха, в том числе озон, альдегиды, а также необычные органические соединения.
Эти новые загрязнители в сумме определяют фотохимическое загрязнение воздуха, поскольку они появляются в результате фотохимических реакций. Таким образом, за фотохимическое загрязнение атмосферы ответственны источники выбросов в воздух окислов азота и углеводородов. Поэтому борьба с фотохимическим загрязнением воздуха является по сути дела борьбой с выбросами в атмосферу окислов азота и углеводородов.
Как мы уже упоминали, сжигание ископаемых видов топлива в двигателях и топках создает такое интенсивное нагревание, что из обычных природных компонентов воздуха — азота и кислорода — образуются загрязнители атмосферы — окислы азота. Они возникают при высоких температурах. развивающихся в цилиндрах двигателей внутреннего сгорания, используемых, например, в автомобилях. Эта же реакция происходит в топках, установленных на тепловых электростанциях.
Большая часть наших данных о влиянии окислов азота на здоровье относится к двуокиси азота. Исходно двуокись азота составляет лишь 10% выбросов всех окислов азота в атмосферу; однако в ходе сложной последовательности химических реакций в воздухе значительная часть окиси азота превращается в двуокись азота — гораздо более опасное соединение.
Борьба с присутствием окислителей в воздухе сводится к контролю за выбросами углеводородов и окислов азота. Поскольку значительная часть этих загрязнителей выбрасывается автомобилями, усилия были направлены на уменьшение выбросов именно этими источниками. Тепловые электростанции, работающие на угле, нефти или природном газе, представляют собой еще один важный источник окислов азота.
Перечень успехов в деле борьбы с загрязнением воздуха автотранспортом внешне выглядит вполне привлекательно, в основном как результат усилий законодателей подвести под эту борьбу прочный фундамент закона. По существу борьба с автомобильными выбросами открыла эпоху новой концепции в охраны окружающей среды — именно силового давления.
Закон предписал сокращение на 90% выбросов автомобилями окиси углерода, окислов азота и углеводородов по сравнению с выбросами этих веществ автомобилями моделей 70-80-х годов прошлого столетия. На сегодняшний день автомобильные промышленники изо всех сил добиваются смягчения стандартов на автомобильные выхлопы, и это наверняка будет продолжаться до тех пор, пока проблема чистого воздуха останется в повестке дня как злободневная проблема.
И все же сегодня мы сталкиваемся со многими серьезными трудностями. Как обрести уверенность в том, что устройства для нейтрализации выхлопных газов на автомобилях действительно установлены и обеспечивают удаление нужных количеств загрязнителей, чтобы удовлетворить требуемым стандартам? Усилия ГИБДД (дорожной инспекции) по проверке правильности работы соответствующего оборудования встречают сильнейшее сопротивление водителей машин.
Самовольные изменения в оборудовании для предотвращения выбросов выхлопных газов в атмосферу были обнаружены у 12-19% проверенных автомобилей, причем куплены эти автомобили были с исправными каталитическими преобразователями. Неудивительно, что попытки проверок со стороны дорожной инспекции встречают сопротивление! Враг — уже не автомобильные концерны, этот враг — мы сами!