Частицы

Part of a series on
Pollution
Air pollution from a factory
Air Acid rain Air quality index Atmospheric dispersion modeling Chlorofluorocarbon Combustion Exhaust gas Haze Global dimming Global distillation Indoor air quality Non-exhaust emissions Ozone depletion Particulates Persistent organic pollutant Smog Soot Volatile organic compound
Biological Biological hazard Genetic Illegal logging Introduced species Invasive species
Digital Information
Electromagnetic Light Ecological Overillumination Radio spectrum
Natural Ozone Radium and radon in the environment Volcanic ash Wildfire
Noise Transportation Health effects from noise Marine mammals and sonar Noise barrier Noise control Soundproofing
Radiation Actinides Bioremediation Depleted uranium Nuclear fission Nuclear fallout Plutonium Poisoning Radioactivity Uranium Radioactive waste
Soil Agricultural Land degradation Bioremediation Defecation Electrical resistance heating Illegal mining Soil guideline values Phytoremediation
Solid waste Advertising mail Biodegradable waste Brown waste Electronic waste Foam food container Food waste Green waste Hazardous waste Industrial waste Litter Mining Municipal solid waste Nanomaterials Plastic Packaging waste Post-consumer waste Waste management
Space Space debris
Thermal Urban heat island
Visual Air travel Advertising clutter Overhead power lines Traffic signs Urban blight Vandalism
War Chemical warfare Herbicidal warfare Agent Orange Nuclear holocaust Nuclear fallout Nuclear famine Nuclear winter Scorched earth Unexploded ordnance War and environmental law
Water Agricultural wastewater Biosolids Diseases Eutrophication Firewater Freshwater Groundwater Hypoxia Industrial wastewater Marine Monitoring Nonpoint source Nutrient Ocean acidification Oil spill Pharmaceuticals Freshwater salinization Septic tanks Sewage Shipping Sludge Stagnation Sulfur water Surface runoff Turbidity Urban runoff Water quality Wastewater
Topics History Pollutants Heavy metals Paint
Misc Area source Brain health and pollution Debris Dust Garbology Legacy Midden Point source Waste Toxic Lists Diseases Law by country Most polluted cities Least polluted cities by PM2.5 Treaties Most polluted rivers Categories By country
Environment portal Ecology portal
v t e

Твердые частицы или атмосферные твердые частицы (другие названия см. ниже) — это микроскопические частицы твердого или жидкого вещества , взвешенные в воздухе . Термин аэрозоль относится к смеси твердых частиц и воздуха , в отличие от твердых частиц в отдельности, ^[1] хотя иногда его определяют как подмножество терминологии аэрозолей. ^[2] Источники твердых частиц могут быть естественными или антропогенными . ^[3] Они оказывают воздействие на климат и осадки , которые неблагоприятно влияют на здоровье человека , помимо прямого вдыхания.

Типы атмосферных частиц включают взвешенные частицы; торакальные и вдыхаемые частицы; ^[4] вдыхаемые крупные частицы, обозначаемые как PM ₁₀ , которые представляют собой крупные частицы диаметром 10 микрометров (мкм) или меньше; мелкие частицы, обозначаемые как PM _2.5 , диаметром 2,5 мкм или меньше; ^[5] ультратонкие частицы диаметром 100 нм или меньше; и сажа .

Твердые частицы в воздухе являются канцерогеном группы 1. ^[6] Твердые частицы являются наиболее вредной формой (кроме ультратонких частиц ) загрязнения воздуха ^[7], поскольку они могут глубоко проникать в легкие и мозг из кровотока, вызывая проблемы со здоровьем, такие как болезни сердца , заболевания легких , рак и преждевременные роды . ^[8] Не существует безопасного уровня твердых частиц. Во всем мире воздействие PM _2.5 привело к 4,1 миллионам смертей от болезней сердца, инсульта, рака легких, хронических заболеваний легких и респираторных инфекций в 2016 году. ^[9] В целом, твердые частицы в окружающей среде являются одним из ведущих факторов риска преждевременной смерти во всем мире. ^[10]

Деятельность человека приводит к образованию значительного количества твердых частиц. Например:

• Сжигание ископаемого топлива (например, самолетов), ^{[11] [12] [13]} бумажных отходов , ^{[14] [15] [16]} отходов, ^[17] петард ^[18] и биомассы , включая древесину ^[19] и остатки урожая .
• Строительство (включая деятельность по восстановлению/реконструкции или сносу зданий). ^{[20] [21] [22] [23]}
• Реновация . ^{[24] [25] [26]}
• Дорожные работы , выхлопы дизельных двигателей тяжелой техники , выбросы от производства строительных материалов и т. д. ^{[27] [28] [29] [30]}
• Пыльные материалы, которые не убираются или не закрываются должным образом (например, на строительных площадках, свалках и предприятиях по производству керамики; зола, оставшаяся после сжигания или лесных пожаров). ^{[31] [32]}
• Металлообработка (например, сварка ). ^[33]
• Деревообработка . ^{[34] [35]}
• Переработка стекла.
• Отрасли промышленности . ^[5]
• Приготовление пищи (жарка, варка, гриль). ^[36]
• Сельскохозяйственная деятельность (например, вспашка и обработка почвы). ^[37]
• Электростанции . ^[38]
• Сжигание отходов . ^{[39] [40]}
• Дорожная пыль от износа шин и дорожного покрытия ^[41] и дорожная пыль от грунтовых дорог. ^[42]
• Мокрые градирни в системах охлаждения.
• Различные промышленные процессы, такие как добыча полезных ископаемых , ^{[43] [44]} выплавка ^[45] и переработка нефти . ^[46]
• Катастрофы ^[47] (как природные, так и вызванные деятельностью человека, например, лесные пожары , землетрясения , войны ^{[48] [49]} и теракты 11 сентября и т. д.).
• Микропластик (привлекает внимание как тип взвешенных в воздухе твердых частиц). ^{[50] [51] [52]}

Некоторые виды пыли, например, пепел , сажа , краска , стекло , пластик и пыль от некоторых искусственных волокон, которые являются хрупкими и легко ломаются (могут фрагментироваться и «размножаться»), могут представлять большую угрозу и раздражение для людей. Те, у которых острые края, могут быть еще более проблематичными. Количество, форма, липкость и т. д. частиц также могут меняться под воздействием различных метеорологических условий.

По оценкам 2010 года, антропогенные аэрозоли составляют около 10 процентов от общей массы аэрозолей в атмосфере. Остальные 90 процентов поступают из естественных источников, таких как вулканы , пыльные бури , лесные и луговые пожары, живая растительность и морские брызги , выбрасывающие такие частицы, как вулканический пепел, пустынная пыль, сажа и морская соль. ^[53]

В Соединенном Королевстве сжигание в домашних условиях является крупнейшим источником выбросов PM _2,5 и PM ₁₀ ежегодно, при этом сжигание древесины в домашних условиях как в закрытых печах, так и на открытом огне стало причиной 38% выбросов PM _2,5 в 2019 году. ^{[54] [55] [56]} Для решения этой проблемы с 2021 года были приняты новые законы. В некоторых городах Нового Южного Уэльса дым от сжигания древесины может быть причиной 60% загрязнения воздуха мелкими частицами зимой. ^[57]

Есть несколько способов уменьшить дым от сжигания древесины, например, купить правильный дровяной обогреватель и правильно его обслуживать, ^[58] выбрать правильные дрова ^[59] и сжигать их правильным способом. ^[60] В некоторых странах также существуют правила, согласно которым люди могут сообщать о загрязнении дымом в местный совет. ^[61]

Состав и токсичность аэрозолей , включая частицы, зависят от их источника и химии атмосферы и сильно различаются. Переносимая ветром минеральная пыль ^[64] обычно состоит из минеральных оксидов и других материалов, выдуваемых из земной коры ; эти частицы поглощают свет . ^[65] Морская соль ^[66] считается вторым по величине источником в глобальном аэрозольном бюджете и состоит в основном из хлорида натрия, образующегося из морских брызг ; другие компоненты атмосферной морской соли отражают состав морской воды и, таким образом, включают магний , сульфат , кальций , калий и другие. Кроме того, аэрозоли морских брызг могут содержать органические соединения, такие как жирные кислоты и сахара, которые влияют на их химию. ^[67]

Некоторые вторичные частицы возникают в результате окисления первичных газов, таких как оксиды серы и азота, в серную кислоту (жидкую) и азотную кислоту (газообразную) или в результате биогенных выбросов. Предшественники этих аэрозолей, т. е. газы, из которых они возникают, могут иметь антропогенное происхождение (из биомассы и сжигания ископаемого топлива ), а также естественное биогенное происхождение. В присутствии аммиака вторичные аэрозоли часто принимают форму солей аммония ; т. е. сульфата аммония и нитрата аммония (оба могут быть сухими или в водном растворе ); в отсутствие аммиака вторичные соединения принимают кислотную форму, как серная кислота (жидкие капли аэрозоля) и азотная кислота (атмосферный газ).

Вторичные сульфатные и нитратные аэрозоли являются сильными рассеивателями света . ^[68] Это происходит главным образом потому, что присутствие сульфата и нитрата приводит к увеличению аэрозолей до размера, который эффективно рассеивает свет.

Органическое вещество (OM), обнаруженное в аэрозолях, может быть как первичным, так и вторичным, причем последняя часть образуется в результате окисления летучих органических соединений (ЛОС); органический материал в атмосфере может быть как биогенным, так и антропогенным . Органическое вещество влияет на поле атмосферной радиации как посредством рассеивания, так и посредством поглощения. Предполагается, что некоторые аэрозоли включают сильно поглощающий свет материал и, как полагают, создают большое положительное радиационное воздействие . Некоторые вторичные органические аэрозоли (SOA), образующиеся в результате сгорания продуктов двигателей внутреннего сгорания, были идентифицированы как опасные для здоровья. ^[69] Было обнаружено, что токсичность твердых частиц варьируется в зависимости от региона и источника, который влияет на химический состав частиц.

Химический состав аэрозоля напрямую влияет на то, как он взаимодействует с солнечным излучением. Химические компоненты в аэрозоле изменяют общий показатель преломления . Показатель преломления будет определять, сколько света рассеивается и поглощается.

Состав твердых частиц, которые обычно вызывают визуальные эффекты, дымку , состоит из диоксида серы, оксидов азота, оксида углерода, минеральной пыли и органических веществ. Частицы гигроскопичны из-за присутствия серы, а SO ₂ преобразуется в сульфат при высокой влажности и низких температурах. Это приводит к снижению видимости и появлению красно-оранжево-желтых цветов. ^[70]

Аэрозоли, произведенные человеком, такие как загрязнение частицами, как правило, имеют меньший радиус, чем аэрозольные частицы естественного происхождения (например, разносимая ветром пыль). Карты ложных цветов на карте распределения аэрозольных частиц справа показывают, где ежемесячно находятся естественные аэрозоли, загрязнение человеком или смесь того и другого.

Временной ряд распределения размеров показывает, что в самых южных широтах планеты почти все аэрозоли крупные, но в высоких северных широтах очень много более мелких аэрозолей. Большая часть Южного полушария покрыта океаном, где крупнейшим источником аэрозолей является натуральная морская соль из высушенных морских брызг. Поскольку суша сосредоточена в Северном полушарии, количество мелких аэрозолей от пожаров и деятельности человека там больше, чем в Южном полушарии. На суше пятна аэрозолей большого радиуса появляются над пустынями и засушливыми регионами, наиболее заметными из которых являются пустыня Сахара в Северной Африке и Аравийский полуостров, где часты пыльные бури. Места, где распространены антропогенные или естественные пожары (например, пожары при расчистке земель в Амазонии с августа по октябрь или пожары, вызванные молниями в лесах северной Канады летом в Северном полушарии), преобладают более мелкие аэрозоли. Загрязнение, вызванное деятельностью человека (ископаемое топливо), в значительной степени ответственно за зоны с мелкими аэрозолями над развитыми территориями, такими как восточная часть США и Европа, особенно летом. ^{[71] [ необходим лучший источник ]}

Спутниковые измерения аэрозолей, называемые оптической толщиной аэрозоля, основаны на том факте, что частицы изменяют способ, которым атмосфера отражает и поглощает видимый и инфракрасный свет. Как показано на этой странице, оптическая толщина менее 0,1 (бледно-желтый) указывает на кристально чистое небо с максимальной видимостью, тогда как значение 1 (красновато-коричневый) указывает на очень туманные условия. ^{[ требуется лучший источник ]}

В целом, чем меньше и легче частица, тем дольше она будет оставаться в воздухе. Более крупные частицы (более 10 микрометров в диаметре) имеют тенденцию оседать на землю под действием силы тяжести в течение нескольких часов. Самые мелкие частицы (менее 1 микрометра) могут оставаться в атмосфере в течение недель и в основном удаляются осадками . Есть доказательства того, что аэрозоли могут «путешествовать через океан». Например, в сентябре 2017 года лесные пожары бушевали на западе Соединенных Штатов и в Канаде, и было обнаружено, что дым достиг Соединенного Королевства и северной Франции за три дня, как показано на спутниковых снимках. ^[72] Содержание твердых частиц дизельного топлива выше всего вблизи источника выбросов. ^[73] Любая информация относительно DPM и атмосферы, флоры, высоты и расстояния от основных источников полезна для определения воздействия на здоровье.

Выбросы твердых частиц строго регламентируются в большинстве промышленно развитых стран. Из-за экологических проблем большинство отраслей промышленности обязаны использовать какую-либо систему сбора пыли. ^[74] Эти системы включают инерционные коллекторы ( циклонные сепараторы ), тканевые фильтры (рукавные фильтры) , электростатические фильтры, используемые в масках для лица, ^[75] мокрые скрубберы и электростатические осадители .

Циклонные сепараторы полезны для удаления крупных, грубых частиц и часто используются в качестве первого шага или «предварительной очистки» для других более эффективных коллекторов. Хорошо спроектированные циклонные сепараторы могут быть очень эффективны в удалении даже мелких частиц, ^[76] и могут работать непрерывно, не требуя частых остановок для обслуживания. ^{[ необходима цитата ]}

Тканевые фильтры или рукавные фильтры наиболее часто используются в общей промышленности. ^[77] Они работают, проталкивая запыленный воздух через тканевый фильтр в форме мешка, оставляя частицы собираться на внешней поверхности мешка и позволяя теперь чистому воздуху проходить через него, чтобы либо выбрасываться в атмосферу, либо, в некоторых случаях, рециркулироваться на объекте. Обычные ткани включают полиэстер и стекловолокно, а обычные покрытия тканей включают ПТФЭ (обычно известный как тефлон). Затем избыточное накопление пыли очищается от мешков и удаляется из коллектора.

Мокрые скрубберы пропускают грязный воздух через очищающий раствор (обычно смесь воды и других соединений), позволяя частицам прикрепляться к молекулам жидкости. ^[86] Электростатические осадители электрически заряжают грязный воздух, когда он проходит через них. Теперь заряженный воздух затем проходит через большие электростатические пластины, которые притягивают заряженные частицы в потоке воздуха, собирая их и оставляя теперь чистый воздух для выпуска или рециркуляции. ^[87]

Что касается строительства зданий в целом, то в некоторых местах, где на протяжении десятилетий признавали возможные риски для здоровья, связанные со строительной пылью, от соответствующего подрядчика требуется принятие эффективных мер по борьбе с пылью, хотя проверки, штрафы и тюремные заключения в последние годы редки (например, в Гонконге в 2021 году было два судебных преследования с общим штрафом в размере 6000 гонконгских долларов ). ^{[88] [89]}

Некоторые из обязательных мер по борьбе с пылью включают ^{[90] [85] [91] [92]} загрузку, выгрузку, обработку, передачу, хранение или утилизацию цемента или сухой пылевидной топливной золы в полностью закрытой системе или помещении, а также оснащение любого вентиляционного или вытяжного отверстия эффективным тканевым фильтром или эквивалентной системой или оборудованием контроля загрязнения воздуха, ограждение строительных лесов здания пылевыми экранами, использование непроницаемой пленки для ограждения как подъемника для материалов, так и мусоропровода, смачивание мусора водой перед его сбросом в мусоропровод, распыление воды на поверхность фасада до и во время шлифовальных работ, использование шлифовальной машины, оснащенной пылесосом, для шлифовальных работ фасада, непрерывное распыление воды на поверхность при любом пневматическом или механическом сверлении, резке, полировке или других механических работах, которые приводят к выбросу пыли, если не работает эффективное устройство для удаления пыли и фильтрации, обеспечение щитов высотой не менее 2,4 м по всей длине границы площадки, твердое покрытие на открытой территории и мойка каждого транспортного средства, покидающего строительную площадку. Использование автоматического оборудования для орошения, автоматического оборудования для мойки автомобилей и установка системы видеонаблюдения для объектов контроля загрязнения окружающей среды, а также сохранение видеозаписей в течение одного месяца для будущих проверок.

Помимо удаления частиц из источника загрязнения, их также можно очищать на открытом воздухе (например, с помощью вышки для сбора смога , стены из мха и водовоза) ^[93] , в то время как другие меры контроля предполагают использование барьеров. ^[94]

Твердые частицы измерялись все более сложными способами с тех пор, как загрязнение воздуха впервые было систематически изучено в начале 20-го века. Самые ранние методы включали относительно грубые диаграммы Рингельмана , которые представляли собой серые карты, с которыми можно было визуально сравнивать выбросы из дымовых труб, и измерители отложений , которые собирали сажу, отложенную в определенном месте, чтобы ее можно было взвесить. Автоматизированные современные методы измерения твердых частиц включают оптические фотодетекторы , колебательные микровесы с коническим элементом и эталометры . ^[95] Помимо измерения общей массы частиц на единицу объема воздуха (концентрация массы частиц), иногда более полезно измерить общее количество частиц на единицу объема воздуха (концентрация числа частиц). Это можно сделать с помощью счетчика конденсационных частиц (CPC). ^{[96] [97]}

Для измерения атомного состава образцов частиц можно использовать такие методы, как рентгеновская спектрометрия . ^[98]

This section may be too technical for most readers to understand. Please help improve it to make it understandable to non-experts, without removing the technical details. (August 2024) (Learn how and when to remove this message)

Атмосферные аэрозоли влияют на климат Земли, изменяя количество входящей солнечной радиации и исходящей земной длинноволновой радиации, удерживаемой в системе Земли. Это происходит посредством нескольких различных механизмов, которые делятся на прямые, косвенные ^{[100] [101]} и полупрямые аэрозольные эффекты. Аэрозольные климатические эффекты являются самым большим источником неопределенности в будущих климатических прогнозах. ^[102] Межправительственная группа экспертов по изменению климата (МГЭИК) заявила в 2001 году: ^[103]

Хотя радиационное воздействие, обусловленное парниковыми газами , может быть определено с достаточно высокой степенью точности... неопределенности, связанные с радиационным воздействием аэрозолей, остаются значительными и в значительной степени зависят от оценок, полученных в ходе глобальных модельных исследований, которые в настоящее время трудно проверить.

Прямое воздействие аэрозоля состоит из любого прямого взаимодействия радиации с атмосферными аэрозолями, такого как поглощение или рассеивание. Оно влияет как на коротковолновую, так и на длинноволновую радиацию, создавая чистое отрицательное радиационное воздействие. ^[104] Величина результирующего радиационного воздействия из-за прямого воздействия аэрозоля зависит от альбедо подстилающей поверхности, поскольку это влияет на чистое количество радиации, поглощенной или рассеянной в космосе. Например, если сильно рассеивающий аэрозоль находится над поверхностью с низким альбедо, он имеет большее радиационное воздействие, чем если бы он находился над поверхностью с высоким альбедо. Обратное верно для поглощающего аэрозоля, при этом наибольшее радиационное воздействие возникает из сильно поглощающего аэрозоля над поверхностью с высоким альбедо. ^[100] Прямое воздействие аэрозоля является эффектом первого порядка и поэтому классифицируется МГЭИК как радиационное воздействие . ^[102] Взаимодействие аэрозоля с излучением количественно определяется альбедо однократного рассеяния (SSA), отношением рассеяния в одиночку к рассеянию плюс поглощение ( затухание ) излучения частицей. SSA стремится к единице, если преобладает рассеяние, с относительно небольшим поглощением, и уменьшается по мере увеличения поглощения, становясь нулем при бесконечном поглощении. Например, аэрозоль морской соли имеет SSA, равный 1, поскольку частица морской соли только рассеивает, тогда как сажа имеет SSA, равный 0,23, что показывает, что она является основным поглотителем атмосферного аэрозоля. ^{[ необходима цитата ]}

Косвенный аэрозольный эффект состоит из любого изменения радиационного бюджета Земли из-за модификации облаков атмосферными аэрозолями и состоит из нескольких отдельных эффектов. Капельки облаков образуются на уже существующих аэрозольных частицах, известных как ядра конденсации облаков (CCN). Капельки, конденсирующиеся вокруг аэрозолей, произведенных человеком, таких как обнаруженные в загрязнении частицами, как правило, меньше и более многочисленны, чем те, которые образуются вокруг аэрозольных частиц естественного происхождения (таких как разносимая ветром пыль ). ^[53]

Для любых заданных метеорологических условий увеличение CCN приводит к увеличению количества облачных капель. Это приводит к большему рассеиванию коротковолновой радиации, т.е. увеличению альбедо облака, известному как эффект облачного альбедо , первый косвенный эффект или эффект Twomey . ^[101] Доказательства, подтверждающие эффект облачного альбедо, были получены из эффектов выхлопных газов кораблей ^[105] и сжигания биомассы ^[106] на облачное альбедо по сравнению с окружающими облаками. Эффект аэрозоля облачного альбедо является эффектом первого порядка и поэтому классифицируется МГЭИК как радиационное воздействие . [ ^102]

Увеличение количества капель в облаках из-за введения аэрозоля приводит к уменьшению размера капель в облаках, поскольку то же количество воды делится на большее количество капель. Это имеет эффект подавления осадков, увеличивая продолжительность жизни облаков, известный как эффект аэрозоля продолжительности жизни облаков, второй косвенный эффект или эффект Альбрехта. ^[102] Это наблюдалось как подавление мороси в шлейфе выхлопных газов кораблей по сравнению с окружающими облаками, ^[107] и подавление осадков в шлейфах сжигания биомассы. ^[108] Этот эффект продолжительности жизни облаков классифицируется МГЭИК как климатическая обратная связь (а не радиационное воздействие) из-за взаимозависимости между ним и гидрологическим циклом. ^[102] Однако ранее он был классифицирован как отрицательное радиационное воздействие. ^[109]

Полупрямой эффект касается любого радиационного эффекта, вызванного поглощением атмосферного аэрозоля, такого как сажа, за исключением прямого рассеяния и поглощения, которое классифицируется как прямой эффект. Он охватывает множество отдельных механизмов и в целом хуже определен и понят, чем прямые и косвенные аэрозольные эффекты. Например, если поглощающие аэрозоли присутствуют в верхнем слое атмосферы, они могут нагревать окружающий воздух, что препятствует конденсации водяного пара, что приводит к меньшему образованию облаков. ^[110] Кроме того, нагревание слоя атмосферы относительно поверхности приводит к более стабильной атмосфере из-за подавления атмосферной конвекции . Это подавляет конвективный подъем влаги, ^[111] что, в свою очередь, уменьшает образование облаков. Нагревание атмосферы наверху также приводит к охлаждению поверхности, что приводит к меньшему испарению поверхностной воды. Все описанные здесь эффекты приводят к уменьшению облачного покрова, т. е. увеличению планетарного альбедо. Полупрямой эффект классифицируется МГЭИК как обратная связь климата из-за взаимозависимости между ним и гидрологическим циклом. ^[102] Однако ранее он классифицировался как отрицательное радиационное воздействие. ^[109]

Сульфатные аэрозоли в основном представляют собой неорганические соединения серы, такие как SO²⁻
₄, ХСО⁻
₄и Н
₂ТАК⁻
₄, ^[112] которые в основном образуются, когда диоксид серы реагирует с водяным паром , образуя газообразную серную кислоту и различные соли (часто посредством реакции окисления в облаках ), которые, как полагают, затем подвергаются гигроскопическому росту и коагуляции, а затем уменьшаются в размерах за счет испарения . ^{[113] [114]} Некоторые из них являются биогенными (обычно образуются посредством атмосферных химических реакций с диметилсульфидом, в основном из морского планктона ^[115] ) или геологическими через вулканы или вызванные погодными условиями в результате лесных пожаров и других естественных явлений горения, ^[114] но в последние десятилетия преобладали антропогенные сульфатные аэрозоли, образующиеся при сжигании ископаемого топлива с высоким содержанием серы, в первую очередь угля и некоторых менее очищенных видов топлива, таких как авиационное и бункерное топливо . ^[116] К 1990 году глобальные антропогенные выбросы серы в атмосферу стали «по крайней мере такими же большими», как все естественные выбросы серосодержащих соединений вместе взятые , и были по крайней мере в 10 раз более многочисленными, чем естественные аэрозоли в самых загрязненных регионах Европы и Северной Америки, ^[117] где они составляли 25% или более всего загрязнения воздуха. ^[118] Это привело к кислотным дождям , ^{[119] [120]} а также способствовало заболеваниям сердца и легких ^[118] и даже риску преждевременных родов и низкого веса при рождении . ^[121] Загрязнение сульфатами также имеет сложную связь с загрязнением NOx и озоном, уменьшая также вредный приземный озон , но способный также повредить стратосферный озоновый слой . ^[122]

Как только проблема стала очевидной, усилия по устранению этого загрязнения с помощью мер по десульфуризации дымовых газов и других мер контроля загрязнения оказались в значительной степени успешными, ^[123] сократив их распространенность на 53% и обеспечив экономию на здравоохранении, оцениваемую в 50 миллиардов долларов в год только в Соединенных Штатах. ^{[124] [118] [125]} Тем не менее, примерно в то же время исследования показали, что сульфатные аэрозоли влияют как на видимый свет, получаемый Землей, так и на температуру ее поверхности , ^[126] и поскольку так называемое глобальное затемнение ) начало обращаться вспять в 1990-х годах в соответствии с сокращением антропогенного сульфатного загрязнения, ^{[127] [128] [129]} изменение климата ускорилось. ^[130] По состоянию на 2021 год современные модели CMIP6 оценивают, что общее охлаждение от нынешних аэрозолей составляет от 0,1 °C (0,18 °F) до 0,7 °C (1,3 °F); ^[131] В Шестом оценочном докладе МГЭИК используется наилучшая оценка в 0,5 °C (0,90 °F), ^[132] с неопределенностью, вызванной в основном противоречивыми исследованиями воздействия аэрозолей облаков . ^{[133] [134] [135] [136] [137] [138]} Однако некоторые уверены, что они охлаждают планету, и это привело к предложениям по солнечной геоинженерии, известным как стратосферная аэрозольная инъекция , которая стремится воспроизвести и усилить охлаждение от сульфатного загрязнения, минимизируя при этом негативные последствия для здоровья путем развертывания в стратосфере , где потребуется лишь часть текущего серного загрязнения, чтобы избежать нескольких степеней потепления, ^[139] но оценка затрат и выгод остается неполной, ^[140] даже с сотнями исследований по этому вопросу, завершенными к началу 2020-х годов. ^[141]

Черный углерод (BC) или элементарный углерод (EC), часто называемый сажей, состоит из чистых углеродных кластеров, скелетных шаров и фуллеренов и является одним из наиболее важных поглощающих аэрозольных видов в атмосфере. Его следует отличать от органического углерода (OC): сгруппированных или агрегированных органических молекул, которые сами по себе или пронизывают бакиболл EC. Черный углерод из ископаемого топлива оценивается МГЭИК в Четвертом оценочном докладе МГЭИК, 4AR, как способствующий глобальному среднему радиационному воздействию +0,2 Вт/м ² (был +0,1 Вт/м ² во Втором оценочном докладе МГЭИК, SAR), с диапазоном от +0,1 до +0,4 Вт/м ² . Однако в исследовании, опубликованном в 2013 году, говорится, что «наилучшая оценка прямого радиационного воздействия атмосферного черного углерода в индустриальную эпоху (1750–2005 гг.) составляет +0,71 Вт/м2 ^с 90%-ными пределами неопределенности (+0,08, +1,27) Вт/м2 ^» , а «общее прямое воздействие источников черного углерода без вычета доиндустриального фона оценивается как +0,88 (+0,17, +1,48) Вт/м2 ^» . ^[142]

Вулканы являются крупным естественным источником аэрозоля и связаны с изменениями климата Земли, часто с последствиями для населения. Извержения, связанные с изменениями климата, включают извержение Уайнапутины 1600 года , которое было связано с русским голодом 1601–1603 годов , ^{[143] [144] [145],} приведшее к гибели двух миллионов человек, и извержение горы Пинатубо в 1991 году , которое вызвало глобальное похолодание примерно на 0,5 °C, длившееся несколько лет. ^{[146] [147]} Исследования, отслеживающие эффект рассеивающих свет аэрозолей в стратосфере в 2000 и 2010 годах и сравнивающие его характер с вулканической активностью, показывают тесную корреляцию. Моделирование эффекта антропогенных частиц показало небольшое влияние на современных уровнях. ^{[148] [149]}

Аэрозоли также, как полагают, влияют на погоду и климат в региональном масштабе. Отказ индийского муссона был связан с подавлением испарения воды из Индийского океана из-за полупрямого воздействия антропогенного аэрозоля. ^[150]

Недавние исследования засухи в Сахеле ^[151] и значительного увеличения с 1967 года количества осадков в Австралии над Северной территорией , Кимберли , Пилбарой и вокруг равнины Налларбор привели некоторых ученых к выводу, что аэрозольная дымка над Южной и Восточной Азией неуклонно смещает тропические осадки в обоих полушариях на юг. ^{[150] [152]}

Размер твердых частиц (ТЧ) является ключевым фактором, определяющим их потенциал вызывать проблемы со здоровьем. Частицы разных размеров оседают в разных областях дыхательных путей , что приводит к различным последствиям для здоровья. ^[153] Частицы сгруппированы по размерам: ^[154]

• Крупные частицы (PM ₁₀ ) диаметром от 2,5 до 10 микрометров вдыхаются и могут осаждаться в верхних дыхательных путях, включая нос, горло и бронхи. ^[154] Воздействие PM ₁₀ связано с респираторными заболеваниями (такими как обострение астмы, бронхита и риносинусита), ^[155] сердечно-сосудистыми эффектами (такими как повышенный риск сердечных приступов и аритмий из-за системного воспаления). ^[156]
• Мелкие частицы (PM _2,5 ) диаметром менее 2,5 микрометров могут проникать глубоко в легкие, достигая бронхиол и альвеол. ^[153] Они связаны с хроническим риносинуситом (частицы PM _2,5 могут откладываться в носовых ходах и пазухах, что приводит к воспалению и хроническому риносинуситу), ^[157] респираторными заболеваниями (обострение астмы и ХОБЛ из-за глубокого проникновения в легкие), ^[158] и сердечно-сосудистыми заболеваниями из-за системного воспаления и окислительного стресса. ^[156]
• Ультратонкие частицы (PM _0,1 ), диаметром менее 0,1 микрометра (100 нанометров), могут проникать в кровоток и достигать других органов, включая сердце и мозг. ^[159] Влияние на здоровье включает неврологические эффекты (потенциальный вклад в нейродегенеративные заболевания, такие как болезнь Альцгеймера, из-за частиц, пересекающих гематоэнцефалический барьер), ^[160] сердечно-сосудистые эффекты, такие как развитие атеросклероза и повышенный риск сердечных приступов. ^[161]

Частицы могут оказывать воздействие на здоровье посредством нескольких механизмов: воспаление в дыхательных путях ^[158], окислительный стресс через активные формы кислорода, приводящий к повреждению клеток ^[162] и системные эффекты, такие как перемещение сверхтонких частиц в кровоток, влияющие на органы за пределами легких. ^[156]

Воздействие твердых частиц связано с различными заболеваниями различных систем организма, таких как дыхательная система (астма, хроническая обструктивная болезнь легких (ХОБЛ), рак легких и риносинусит), ^[153] сердечно-сосудистая система (сердечные приступы, гипертония, аритмии и атеросклероз), ^[156] нервная система (снижение когнитивных способностей и нейродегенеративные заболевания), ^[163] метаболическая система (диабет и метаболический синдром, вызванный воспалительными путями). ^[164]

Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) дает рекомендации по ограничению воздействия: ^[165]

• PM ₁₀ : Среднегодовое значение не должно превышать 15 мкг/м³; среднесуточное значение не должно превышать 45 мкг/м³. ^[165]
• PM _2.5 : Среднегодовое значение не должно превышать 5 мкг/м³; среднесуточное значение не должно превышать 15 мкг/м³. ^[165]
• Воздействие выше этих уровней увеличивает риск неблагоприятных последствий для здоровья. ^[165]

Место и степень абсорбции вдыхаемых газов и паров определяются их растворимостью в воде. Абсорбция также зависит от скорости воздушного потока и парциального давления газов во вдыхаемом воздухе. Судьба конкретного загрязнителя зависит от формы, в которой он существует (аэрозоль или твердые частицы). Ингаляция также зависит от частоты дыхания субъекта. ^[166]

Другая сложность, не полностью документированная, заключается в том, как форма PM может влиять на здоровье, за исключением игольчатой ​​формы асбестовых волокон, которые могут застревать в легких. Геометрически угловатые формы имеют большую площадь поверхности, чем более круглые формы, что, в свою очередь, влияет на способность частицы связываться с другими, возможно, более опасными веществами. ^{[ необходима цитата ]} В таблице ниже перечислены цвета и формы некоторых распространенных атмосферных частиц: ^[167]

Состав частиц может сильно различаться в зависимости от их источников и способа их образования. Например, пыль, выделяемая при сжигании растительности, будет отличаться от пыли, выделяемой при сжигании благовоний или строительных отходов . Частицы, выделяемые при сжигании топлива, не совпадают с частицами, выделяемыми при сжигании отходов. Твердые частицы, образующиеся при пожаре на свалке для переработки отходов ^[168] или на судне, полном металлолома ^{[169] [170],} могут содержать больше токсичных веществ, чем при других типах сжигания.

Различные виды строительной деятельности также производят различные виды пыли. Состав PM, образующихся при резке или смешивании бетона, изготовленного с портландцементом, будет отличаться от состава, образующегося при резке или смешивании бетона, изготовленного с различными типами шлака (например, GGBFS , шлак EAF ^[171] ), летучей золы или даже пыли EAF (EAFD), ^[172] в то время как EFAD, шлак и летучая зола, вероятно, будут более токсичными , поскольку они содержат тяжелые металлы . Помимо шлакового цемента, который продается и используется как экологически чистый продукт, ^{[173] [174] [175]} поддельный (фальсифицированный) цемент, в который добавляют различные типы шлака, летучей золы или другие неизвестные вещества, также очень распространен в некоторых местах ^{[176] [177]} из-за гораздо более низкой себестоимости производства. ^[178] Чтобы решить проблемы качества ^[179] и токсичности, в некоторых местах начинают запрещать использование шлака EAF в цементе, используемом в зданиях. ^[180] Состав сварочного дыма также сильно различается и зависит от металлов в свариваемом материале, состава покрытий, электрода и т. д., и, следовательно, множество проблем со здоровьем (например, отравление свинцом , лихорадка металлического дыма , рак, тошнота, раздражение, поражение почек и печени, проблемы с центральной нервной системой, астма, пневмония и т. д.) могут быть вызваны различными типами токсичных выбросов. ^[181]

Исследования показали, что уровень свинца в крови людей в Китае тесно связан с концентрацией PM _2.5 в окружающей среде , а также с содержанием свинца в верхнем слое почвы, что указывает на то, что воздух и почва (например, при вдыхании ресуспендированных частиц почвы, употреблении загрязненных культур или воды и т. д.) являются важными источниками воздействия свинца. ^{[182] [183]}

Помимо состава, важны также количество и продолжительность воздействия, поскольку они могут повлиять на возникновение и тяжесть заболевания. Частицы, которые попадают в помещение, могут напрямую влиять на качество воздуха в помещении . Возможное вторичное загрязнение, подобное курению из третьих рук , также вызывает беспокойство. ^{[184] [185]}

Поскольку строительные и ремонтные проекты являются важными источниками твердых частиц, это подразумевает, что такие проекты, которые очень распространены в некоторых местах, ^{[186] [187]} следует избегать в медицинских учреждениях, которые уже начались и находятся в эксплуатации, насколько это возможно. Для неизбежных проектов следует вводить более качественное планирование и меры по смягчению последствий в отношении выбросов ТЧ. Использование электроинструментов, тяжелого оборудования, дизельного топлива и потенциально токсичных строительных материалов (например, бетона , металлов, припоя , краски и т. д.) должно строго контролироваться, чтобы гарантировать, что пациенты, которые там ищут лечения болезней или шансов на выживание, не пострадают.

This section needs to be updated. Please help update this article to reflect recent events or newly available information. (July 2023)

Эффекты вдыхания твердых частиц, которые были широко изучены на людях и животных, включают COVID-19 , ^{[188] [189] [190] [191] [192]} астму , рак легких, респираторные заболевания, такие как силикоз , ^{[193] [194]} сердечно-сосудистые заболевания, преждевременные роды , врожденные дефекты, низкий вес при рождении , нарушения развития, ^{[195] [196] [197] [198]} нейродегенеративные расстройства ^{[199] [200]} психические расстройства, ^{[201] [202] [203]} и преждевременную смерть. Наружные мелкие частицы диаметром менее 2,5 микрон являются причиной 4,2 миллиона ежегодных смертей во всем мире и более 103 миллионов потерянных лет жизни с поправкой на инвалидность , что делает его пятым по значимости фактором риска смерти. Загрязнение воздуха также связано с рядом других психосоциальных проблем. ^[202] Частицы могут вызывать повреждение тканей, попадая в органы напрямую или косвенно через системное воспаление . Неблагоприятные эффекты могут возникать даже при уровнях воздействия ниже опубликованных стандартов качества воздуха, которые считаются безопасными. ^{[204] [205]}

Повышенные уровни мелких частиц в воздухе в результате антропогенного загрязнения воздуха твердыми частицами «последовательно и независимо связаны с наиболее серьезными последствиями, включая рак легких ^[206] и другие сердечно-легочные заболевания ». ^[207] Связь между большим количеством смертей ^[208] и другими проблемами со здоровьем и загрязнением твердыми частицами была впервые продемонстрирована в начале 1970-х годов ^[209] и с тех пор воспроизводилась много раз. Загрязнение твердыми частицами, как полагают, вызывает22 000–52 000 смертей в год в Соединенных Штатах (с 2000 года) ^[210] способствовали ~370 000 преждевременных смертей в Европе в 2005 году. ^[211] и 3,22 миллиона смертей во всем мире в 2010 году по данным глобального сотрудничества по бремени болезней . ^[212] Исследование Европейского агентства по окружающей среде оценивает, что 307 000 человек преждевременно умерли в 2019 году из-за загрязнения мелкодисперсными частицами в 27 государствах-членах ЕС. ^[213]

Исследование, проведенное в 2000 году в США, изучало, как мелкие частицы могут быть более вредными, чем крупные частицы. Исследование проводилось на основе шести разных городов. Они обнаружили, что смерти и посещения больниц, вызванные твердыми частицами в воздухе, были в основном вызваны мелкими частицами. ^[214] Аналогичным образом, исследование данных о загрязнении воздуха в Америке, проведенное в 1987 году, показало, что мелкие частицы и сульфаты, в отличие от более крупных частиц, наиболее последовательно и значительно коррелировали с общими годовыми показателями смертности в стандартных городских статистических районах . ^[215]

Исследование, опубликованное в 2022 году в журнале GeoHealth, пришло к выводу, что устранение выбросов ископаемого топлива, связанных с энергетикой в ​​Соединенных Штатах, предотвратит46 900–59 400 преждевременных смертей каждый год и обеспечивают537–678 миллиардов долларов выгоды от предотвращения заболеваний и смертей, связанных с PM _{2.5 .} ^[216]

Более высокие показатели бесплодия коррелируют с воздействием твердых частиц. ^[217] Воздействие PM _2.5 на матерей во время беременности также связано с высоким кровяным давлением у детей. ^[218]

Вдыхание PM _2,5 – PM ₁₀ связано с повышенным риском неблагоприятных исходов беременности, таких как низкий вес при рождении. [ ^219] Воздействие PM _2,5 было связано с большим снижением веса при рождении, чем воздействие PM _10. ^[220] Воздействие PM может вызывать воспаление, окислительный стресс, эндокринные нарушения и нарушение доступа кислорода к плаценте, ^[221] все из которых являются механизмами повышения риска низкого веса при рождении. ^[222] Общие эпидемиологические и токсикологические данные свидетельствуют о том, что существует причинно-следственная связь между долгосрочным воздействием PM _2,5 и результатами развития (т. е. низким весом при рождении). ^[220] Исследования, изучающие значение воздействия, специфичного для триместра, оказались неубедительными, ^[223] а результаты международных исследований оказались непоследовательными в установлении связей между пренатальным воздействием твердых частиц и низким весом при рождении. ^[220] Поскольку перинатальные исходы связаны со здоровьем на протяжении всей жизни ^{[224] [225]} , а воздействие твердых частиц широко распространено, эта проблема имеет решающее значение для общественного здравоохранения.

PM _2.5 приводит к высокому отложению бляшек в артериях , вызывая сосудистое воспаление и атеросклероз — затвердение артерий, которое снижает эластичность, что может привести к сердечным приступам и другим сердечно-сосудистым проблемам. ^[226] Метаанализ 2014 года показал, что длительное воздействие твердых частиц связано с коронарными событиями. Исследование включало 11 когорт, участвующих в Европейском исследовании когорт по воздействию загрязнения воздуха (ESCAPE) со 100 166 участниками, которые наблюдались в среднем в течение 11,5 лет. Увеличение предполагаемого годового воздействия PM 2.5 всего на 5 мкг/м ³ было связано с 13%-ным увеличением риска сердечных приступов. ^[227] ТЧ не только влияет на клетки и ткани человека, но и на бактерии, вызывающие заболевания у людей. ^{[228] Образование} биопленки , толерантность к антибиотикам и колонизация как Staphylococcus aureus , так и Streptococcus pneumoniae были изменены воздействием черного углерода .

Самое крупное исследование США по острым последствиям для здоровья загрязнения крупными частицами диаметром от 2,5 до 10 микрометров было опубликовано в 2008 году и обнаружило связь с госпитализацией по поводу сердечно-сосудистых заболеваний, но не обнаружило никаких доказательств связи с числом госпитализаций по поводу респираторных заболеваний. ^[229] После учета уровней мелких частиц (PM _2,5 и менее) связь с крупными частицами сохранилась, но больше не была статистически значимой, что означает, что эффект обусловлен подсекцией мелких частиц.

Монгольское правительственное агентство зафиксировало 45%-ный рост заболеваемости респираторными заболеваниями за последние пять лет (по данным 2011 года). ^[230] Бронхиальная астма, хроническая обструктивная болезнь легких и интерстициальная пневмония были наиболее распространенными заболеваниями, которые лечили в районных больницах. Уровни преждевременной смерти, хронического бронхита и сердечно-сосудистых заболеваний растут быстрыми темпами. ^[70]

Влияние загрязнения воздуха и твердых частиц на когнитивные способности стало активной областью исследований. ^[231]

Загрязнение воздуха может увеличить риск нарушений развития (например, аутизма ), ^{[195] [196] [197] [198]} нейродегенеративных расстройств, ^{[199] [200]} психических расстройств, ^{[201] [202] [203]} и самоубийств , ^{[201] [203] [232]} хотя исследования связи между депрессией и некоторыми загрязнителями воздуха не являются последовательными. ^[233] По крайней мере одно исследование выявило «обильное присутствие в человеческом мозге наночастиц магнетита , которые точно соответствуют высокотемпературным наносферам магнетита, образованным при сгорании и/или нагреве, вызванном трением, которые широко распространены в городских твердых частицах (ТЧ) в воздухе». ^[234]

Частицы также, по-видимому, играют роль в патогенезе болезни Альцгеймера и преждевременном старении мозга. Появляется все больше доказательств, указывающих на корреляцию между воздействием PM _2.5 и распространенностью нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера. Несколько эпидемиологических исследований предположили связь между воздействием PM _2.5 и снижением когнитивных способностей, особенно в развитии нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера.

Используя геопространственные аналитические методы, «исследователи, финансируемые NIEHS, смогли подтвердить сильную связь между случаями болезни Паркинсона и мелкими твердыми частицами (известными как PM _2.5 ) по всей территории США. В ходе исследования регионы страны с высоким уровнем болезни Паркинсона были связаны, как правило, с более высокими уровнями PM _2.5 , источниками которых являются автотранспортные средства, лесные пожары и электростанции». ^[235] Хотя точные механизмы, лежащие в основе связи между воздействием PM _2.5 и снижением когнитивных способностей, до конца не изучены, исследования показывают, что мелкие частицы могут проникать в мозг через обонятельный нерв и вызывать воспаление и окислительный стресс, которые могут повреждать клетки мозга и способствовать развитию нейродегенеративных заболеваний. ^[236]

Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) подсчитала в 2005 году, что «... мелкодисперсное загрязнение воздуха (PM(2,5)) является причиной около 3% смертности от сердечно-легочных заболеваний, около 5% смертности от рака трахеи, бронхов и легких и около 1% смертности от острых респираторных инфекций у детей в возрасте до 5 лет во всем мире». ^[237] Исследование 2011 года пришло к выводу, что выхлопные газы транспортных средств являются самой серьезной предотвратимой причиной сердечных приступов среди населения в целом, причиной 7,4% всех приступов. ^[238]

Исследования твердых частиц в Бангкоке, Таиланд, с 2008 года показали 1,9% увеличение риска смерти от сердечно-сосудистых заболеваний и 1,0% риск всех заболеваний на каждые 10 микрограммов на кубический метр. Уровни в среднем составляли 65 в 1996 году, 68 в 2002 году и 52 в 2004 году. Снижение уровней может быть связано с переходом с дизельного топлива на сжигание природного газа, а также с улучшением правил. ^[239]

Было проведено много исследований, связывающих расу с повышенной близостью к твердым частицам и, таким образом, восприимчивостью к неблагоприятным последствиям для здоровья при длительном воздействии. Исследование в США показало, что «доля чернокожих жителей в районе была связана с более высокими показателями астмы». ^[240] Многие ученые связывают эту непропорциональность с расовой сегрегацией жилья и их соответствующим неравенством в «токсическом воздействии». ^[240] Эта реальность усугубляется выводом о том, что «здравоохранение осуществляется в контексте более широкого исторического и современного социального и экономического неравенства и сохраняющейся расовой и этнической дискриминации во многих секторах американской жизни». ^[241] Близость жилья к объектам, выбрасывающим твердые частицы, увеличивает воздействие PM 2.5, что связано с повышенными показателями заболеваемости и смертности. ^[242] Многочисленные исследования подтверждают, что бремя выбросов PM выше среди небелого и бедного населения, ^[242] хотя некоторые говорят, что доход не является движущей силой этих различий. ^[243] Эта корреляция между расой и последствиями для здоровья, связанными с жильем, проистекает из давней проблемы экологической справедливости, связанной с практикой исторической красной черты. Примером этих факторов в контексте является район юго-восточной Луизианы, который в просторечии называют « Раковой аллеей » из-за высокой концентрации смертей от рака из-за соседних химических заводов. ^[244] Раковая аллея, будучи преимущественно афроамериканским сообществом, а ближайший к заводу район на 90% состоит из чернокожих, ^[244] увековечивает научный нарратив о том, что чернокожее население расположено непропорционально ближе к районам с высоким выбросом PM, чем белое население. Статья 2020 года связывает долгосрочные последствия для здоровья проживания в условиях высокой концентрации PM с повышенным риском, распространением и уровнем смертности от SARS-CoV-2 или COVID-19 и обвиняет историю расизма в этом результате. ^[244]

В регионах, где лесные пожары являются постоянными, риск воздействия твердых частиц увеличивается. Дым от лесных пожаров может повлиять на чувствительные группы, такие как пожилые люди, дети, беременные женщины и люди с легочными и сердечно-сосудистыми заболеваниями. ^[245] Было обнаружено, что в сезон лесных пожаров 2008 года в Калифорнии твердые частицы были намного более токсичными для легких человека, так как наблюдалось увеличение инфильтрации нейтрофилов , притока клеток и отека по сравнению с твердыми частицами из окружающего воздуха. ^[246] Кроме того, твердые частицы от лесных пожаров были связаны с пусковым фактором острых коронарных событий, таких как ишемическая болезнь сердца. ^[247] Лесные пожары также были связаны с увеличением числа посещений отделений неотложной помощи из-за воздействия твердых частиц, а также с повышенным риском событий, связанных с астмой. ^{[248] [249]} Была обнаружена связь между PM _2.5 от лесных пожаров и повышенным риском госпитализаций из-за сердечно-легочных заболеваний. ^[250] Данные также свидетельствуют о том, что дым от лесных пожаров снижает умственную работоспособность. ^[251]

Крупные энергетические компании понимали, по крайней мере, с 1960-х годов, что использование их продукции вызывает широко распространенные неблагоприятные последствия для здоровья и смерть, но продолжали агрессивное политическое лоббирование в Соединенных Штатах и ​​других странах против регулирования чистого воздуха и начали крупные корпоративные пропагандистские кампании, чтобы посеять сомнения относительно причинно-следственной связи между сжиганием ископаемого топлива и серьезными рисками для человеческой жизни. Внутренние меморандумы компании показывают, что ученые и руководители энергетической отрасли знали, что загрязнители воздуха, создаваемые ископаемым топливом, оседают глубоко в легочной ткани человека и вызывают врожденные дефекты у детей работников нефтяной промышленности. Отраслевые меморандумы признают, что автомобили «являются крупнейшими источниками загрязнения воздуха», а также что загрязнение воздуха вызывает неблагоприятные последствия для здоровья и оставляет токсины, включая канцерогены , «глубоко в легких, которые в противном случае были бы удалены через горло». ^[253]

В ответ на растущую обеспокоенность общественности отрасль в конечном итоге создала Глобальную климатическую коалицию , отраслевую лоббистскую группу, чтобы помешать попыткам правительств регулировать загрязнение воздуха и создать путаницу в общественном сознании относительно необходимости такого регулирования. Аналогичные усилия по лоббированию и корпоративным связям с общественностью были предприняты Американским институтом нефти , торговой ассоциацией нефтегазовой промышленности, и частным аналитическим центром, отрицающим изменение климата , Институтом Хартленда . «Ответ со стороны интересов ископаемого топлива был по той же схеме — сначала они узнают, затем они строят планы, затем они отрицают, а затем они откладывают. Они прибегли к задержкам, тонким формам пропаганды и подрыву регулирования», — сказал Джеффри Супран, исследователь истории компаний ископаемого топлива и изменения климата из Гарвардского университета. Эти усилия были сравнены политическими аналитиками, такими как Кэрролл Маффетт из Центра международного экологического права , со стратегией табачной промышленности по лоббированию и корпоративным пропагандистским кампаниям, чтобы вызвать сомнения относительно причинно-следственной связи между курением сигарет и раком и предотвратить его регулирование. Кроме того, финансируемые промышленностью сторонники, назначенные на руководящие должности в правительстве США, пересмотрели научные выводы , показывающие смертельные последствия загрязнения воздуха, и отменили его регулирование. ^{[253] [254] [255]}

This section needs expansion. You can help by adding to it. (February 2024)

Твердые частицы могут закупоривать устьичные отверстия растений и мешать функциям фотосинтеза. ^[256] Таким образом, высокие концентрации твердых частиц в атмосфере могут привести к задержке роста или гибели некоторых видов растений. ^{[ необходима цитата ]}

Большинство правительств установили правила как для выбросов, разрешенных от определенных типов источников загрязнения (автомобили, промышленные выбросы и т. д.), так и для концентрации твердых частиц в окружающей среде. МАИР и ВОЗ относят твердые частицы к канцерогенам Группы 1. Твердые частицы являются самой смертоносной формой загрязнения воздуха из-за их способности проникать глубоко в легкие и кровоток без фильтрации, вызывая респираторные заболевания , сердечные приступы и преждевременную смерть . ^[257] В 2013 году исследование ESCAPE, в котором приняли участие 312 944 человека в девяти европейских странах, показало, что не существует безопасного уровня твердых частиц, и что при каждом увеличении на 10 мкг/м ³ в PM ₁₀ уровень рака легких увеличивался на 22%. Для PM _2,5 наблюдалось 36% увеличение рака легких на 10 мкг/м ³ . ^[206] В метаанализе 18 исследований, проведенном в 2014 году по всему миру, включая данные ESCAPE, при каждом увеличении концентрации PM2,5 на 10 мкг/м3 _{частота} рака ^легких возрастала на 9%. ^[258]

В Канаде стандарт для твердых частиц устанавливается на национальном уровне федерально-провинциальным Канадским советом министров окружающей среды (CCME). Юрисдикции (провинции и территории) могут устанавливать более строгие стандарты. Стандарт CCME для твердых частиц 2,5 (PM _2,5 ) по состоянию на 2015 год составляет 28 мкг/м ³ (рассчитанный с использованием 3-летнего среднего значения годового 98-го процентиля ежедневных 24-часовых средних концентраций) и 10 мкг/м ³ (3-летнее среднее годового среднего значения). Стандарты PM _2,5 будут ужесточаться в 2020 году. ^[273]

Европейский союз установил европейские стандарты выбросов , которые включают ограничения на содержание твердых частиц в воздухе: ^[261]

Чтобы смягчить проблему сжигания древесины, начиная с мая 2021 года, традиционный домашний уголь (битуминозный уголь) и влажная древесина, два из самых загрязняющих видов топлива, больше не могут продаваться. Древесина, продаваемая в объемах менее 2 м ^{3 ,} должна быть сертифицирована как «Готовая к сжиганию», что означает, что ее влажность составляет 20% или меньше. Производимое твердое топливо также должно быть сертифицировано как «Готовая к сжиганию», чтобы гарантировать, что оно соответствует ограничениям по выбросам серы и дыма. ^[274] Начиная с января 2022 года, все новые дровяные печи должны соответствовать новым стандартам EcoDesign (печи EcoDesign производят в 450 раз больше токсичных загрязняющих веществ в воздух, чем газовое центральное отопление. Старые печи, которые теперь запрещены к продаже, производят в 3700 раз больше). ^[275]

В 2023 году количество дыма, которое горелки в «зонах контроля дыма» — большинстве городов Англии — могут выбрасывать в час, будет снижено с 5 г до 3 г. Нарушение повлечет за собой штраф на месте в размере до 300 фунтов стерлингов. Те, кто не соблюдает правила, могут даже получить судимость. ^[276]

Агентство по охране окружающей среды США (EPA) установило стандарты для концентраций PM ₁₀ и PM _2,5 . ^[270] (См. Национальные стандарты качества окружающего воздуха .)

This section needs to be updated. Please help update this article to reflect recent events or newly available information. Last update: 22 January 2009 (September 2016)

В октябре 2008 года Департамент по контролю за токсичными веществами (DTSC) Агентства по охране окружающей среды Калифорнии объявил о своем намерении запросить информацию относительно методов аналитических испытаний, судьбы и транспортировки в окружающей среде, а также другую соответствующую информацию от производителей углеродных нанотрубок . ^[278] DTSC осуществляет свои полномочия в соответствии с Кодексом охраны здоровья и безопасности Калифорнии, Глава 699, разделы 57018–57020. ^[279] Эти разделы были добавлены в результате принятия Закона Ассамблеи AB 289 (2006). ^[279] Они предназначены для того, чтобы сделать информацию о судьбе и транспортировке, обнаружении и анализе, а также другую информацию о химических веществах более доступной. Закон возлагает ответственность за предоставление этой информации департаменту на тех, кто производит или импортирует химические вещества.

22 января 2009 года официальное письмо с запросом информации ^[280] было отправлено производителям, которые производят или импортируют углеродные нанотрубки в Калифорнии, или которые могут экспортировать углеродные нанотрубки в штат. ^[281] Это письмо представляет собой первое официальное внедрение полномочий, введенных в закон AB 289, и адресовано производителям углеродных нанотрубок, как промышленности, так и академическим кругам в пределах штата, а также производителям за пределами Калифорнии, которые экспортируют углеродные нанотрубки в Калифорнию. Этот запрос информации должен быть выполнен производителями в течение одного года. DTSC ждет приближающегося крайнего срока 22 января 2010 года для ответов на запрос данных.

California Nano Industry Network и DTSC провели однодневный симпозиум 16 ноября 2009 года в Сакраменто, Калифорния. Этот симпозиум предоставил возможность услышать мнение экспертов в области нанотехнологий и обсудить будущие нормативные соображения в Калифорнии. ^[282]

DTSC расширяет круг лиц, желающих получить конкретную химическую информацию, для членов группы нанометаллических оксидов; самую последнюю информацию можно найти на их веб-сайте. ^[283]

Ключевые пункты в Плане Колорадо включают снижение уровня выбросов и решения по секторам. Сельское хозяйство, транспорт, зеленая энергетика и исследования возобновляемых источников энергии являются основными концепциями и целями в этом плане. Политические программы, такие как обязательное тестирование выбросов транспортных средств и запрет курения в помещениях, являются действиями, предпринимаемыми местными органами власти для повышения осведомленности общественности и участия в более чистом воздухе. Расположение Денвера рядом со Скалистыми горами и обширными равнинами делает столичный город Колорадо вероятным местом смога и видимого загрязнения воздуха. ^{[ необходима ссылка ]}

Для анализа тенденций загрязнения воздуха эксперты по воздуху составили карту 480 городов по всему миру (за исключением Украины) ^[284] для расчета среднего уровня PM _2,5 за первые девять месяцев 2019 года по сравнению с 2022 годом ^[285]. Средние уровни PM _{2,5 измерялись с использованием данных Всемирного индекса качества воздуха aqicn.org, а для преобразования показателя PM 2,5} в значения микрограммов на кубический метр воздуха ( мкг / м3 ⁾ использовалась формула, разработанная AirNow .

Среди 70 исследованных столиц худшие показатели у Багдада (Ирак), где уровень PM _2,5 повысился.+31,6  мкг / м3 . Улан-Батор (Улан-Батор), столица Монголии, демонстрирует наилучшие результаты, где уровень PM ^2,5 снизился _на−23,4 мкг/м ³ . Ранее это была одна из самых загрязненных столиц в мире. План улучшения качества воздуха в 2017 году, похоже, дает положительные результаты.

Из 480 городов худшие показатели наблюдаются в Даммаме в Саудовской Аравии: уровень PM _2,5 растет.+111,1 мкг/м ³ . Город является важным центром саудовской нефтяной промышленности и местом расположения как самого большого аэропорта в мире, так и самого большого порта в Персидском заливе. В настоящее время это самый загрязненный город из обследованных.

В Европе наихудшие показатели наблюдаются в городах Испании. Это Саламанка и Пальма , где уровень PM _{2.5 увеличился на}+5,1 мкг/м ³ и+3,7 мкг/м ³ соответственно. Лучшим городом является Скопье , столица Северной Македонии, где уровень PM _{2,5 снизился на}−12,4 мкг/м ³ . Когда-то это была самая загрязненная столица Европы, и ей еще предстоит пройти долгий путь, чтобы добиться чистого воздуха.

В США Солт-Лейк-Сити , штат Юта, и Майами , штат Флорида, являются двумя городами с самым высоким ростом уровня PM _2,5 (+1,8 мкг/м ³ ). Солт-Лейк-Сити страдает от погодного явления, известного как «инверсия». Расположенный в долине, более прохладный, загрязненный воздух задерживается близко к уровню земли под более теплым воздухом выше, когда происходит инверсия. С другой стороны, Омаха , Небраска, показывает наилучшие результаты и имеет снижение−1,1 мкг/м ³ в уровнях PM _2,5 .

Самым чистым городом в этом отчете является Цюрих , Швейцария, где уровень PM _2,5 составляет всего0,5 мкг/м ³ , занял первое место в 2019 и 2022 годах. Вторым по чистоте городом является Перт с1,7 мкг/м ³ и уровни PM _2,5 снижаются на−6,2 мкг/м ³ с 2019 года. Из десяти самых чистых городов пять из Австралии . Это Хобарт, Вуллонгонг, Лонсестон, Сидней и Перт. Гонолулу — единственный город США в первой десятке списка, занимающий десятое место по уровню4 мкг/м ³ , с небольшим ростом с 2019 года.

Почти все из десяти самых загрязненных городов находятся на Ближнем Востоке и в Азии. Хуже всего Даммам в Саудовской Аравии с уровнем PM _2.5155 мкг/м ^3. Лахор в Пакистанезанимает второе место с худшим показателем98,1 мкг/м ³ . Третье место занимает Дубай , где находится самое высокое здание в мире. В нижней десятке — три города из Индии : Музаффарнагар, Дели и Нью-Дели. Вот список 30 самых загрязненных городов по PM _2.5 с января по сентябрь 2022 года: ^[284]

Город	Страна/регион	1-е 9 месяцев, среднее значение PM 2,5 ( мкг ⁄ м 3 )
		2022	2019
Даммам	Саудовская Аравия	155	43.9
Лахор	Пакистан	98.1	64,6
Дубай	Объединенные Арабские Эмираты	97.7	47,5
Багдад	Ирак	60,5	29
Дакка	Бангладеш	55.3	48.7
Музаффарнагар	Индия	53,9	60,5
Дели	Индия	51.6	59.8
Оахака	Мексика	51.1	13.5
Нью-Дели	Индия	50.1	54.2
Манама	Бахрейн	48	43.4
Патна	Индия	47.9	53,5
Пешавар	Пакистан	47	46.7
Газиабад	Индия	46.6	56.9
Лакхнау	Индия	46.4	54.1
Хавалли	Кувейт	46.2	40.4
Хапур	Индия	45.7	53.3
Чандигарх	Индия	44,9	39.7
Джайпур	Индия	43,5	40.6
Кампала	Уганда	42.9	48.3
Хорремшехр	Иран	42	30
Покхара	Непал	41.8	18.2
Абу-Даби	Объединенные Арабские Эмираты	40.2	44,7
Сиань	Китай	36.6	40
Сюйчан	Китай	36.4	41.4
Синьсян	Китай	36.3	46.4
Аньян	Китай	36.1	45.9
Шицзячжуан	Китай	36	44,9
Тайюань	Китай	35.9	39.2
Восточный Лондон	ЮАР	35.9	7.1
Гандинагар	Индия	35,5	42.9

Существуют ограничения для вышеуказанного исследования. Например, не все города мира охвачены, и что количество станций мониторинга для каждого города не будет одинаковым. Данные приведены только для справки.

Загрязнение PM ₁₀ в районах добычи угля в Австралии, таких как долина Латроб в Виктории и регион Хантер в Новом Южном Уэльсе, значительно возросло в период с 2004 по 2014 год. Хотя это увеличение не привело к значительному увеличению статистики невыполнения нормативов, темпы роста ежегодно увеличивались в период с 2010 по 2014 год. ^[286]

В некоторых городах Северного Китая и Южной Азии концентрации превышали 200 мкг/м ³ . ^[287] Уровни PM в китайских городах были экстремальными в период с 2010 по 2014 год, достигнув исторического максимума в Пекине 12 января 2013 года в 993 мкг/м ³ , ^[70] но они улучшаются благодаря действиям по очистке воздуха. ^{[288] [289]}

Для мониторинга качества воздуха на юге Китая консульство США в Гуанчжоу установило датчики PM _2,5 и PM ₁₀ на острове Шамянь в Гуанчжоу и выкладывает показания на своем официальном сайте и в социальных сетях. ^[290]

This section needs expansion. You can help by adding to it. (February 2024)

По состоянию на 2017 год в Южной Корее наблюдалось самое сильное загрязнение воздуха среди развитых стран ОЭСР ( Организация экономического сотрудничества и развития). ^[291] Согласно исследованию, проведенному NASA и NIER , 52% PM _2.5, измеренных в Олимпийском парке Сеула в мае и июне 2016 года, приходилось на местные выбросы. Остальное приходилось на трансграничное загрязнение из китайской провинции Шаньдун (22%), Северной Кореи (9%), Пекина (7%), Шанхая (5%) и в совокупности на 5% из китайской провинции Ляонин, Японии и Западного моря. ^[292] В декабре 2017 года министры окружающей среды Южной Кореи и Китая подписали План сотрудничества Китая и Кореи в области охраны окружающей среды (2018–2022 гг.), пятилетний план по совместному решению проблем в области воздуха, воды, почвы и отходов. В 2018 году также был открыт центр сотрудничества в области охраны окружающей среды для содействия сотрудничеству. ^[293]

Качество воздуха в Таиланде ухудшается в 2023 году, что описывается как «возвращение к нормальной ситуации после COVID». Помимо столицы Бангкока , ухудшается также качество воздуха в Чиангмае , популярном туристическом месте. Чиангмай был включен в список самых загрязненных городов в рейтинге, составленном швейцарской компанией по качеству воздуха 27 марта 2023 года. Рейтинг включает данные примерно из 100 городов мира, для которых доступны данные об измеренных концентрациях PM _{2,5 .} ^{[294] [295]}

В столице Монголии Улан-Баторе среднегодовая температура составляет около 0 °C, что делает его самой холодной столицей мира. Около 40% населения проживает в квартирах, 80% из которых снабжаются центральными системами отопления от трех теплоэлектростанций. В 2007 году электростанции потребили почти 3,4 миллиона тонн угля. Технология контроля загрязнения находится в плохом состоянии. ^{[ требуется цитата ]}

Остальные 60% населения проживают в трущобах (районах юрт), которые развились из-за новой рыночной экономики страны и очень холодных зимних сезонов. Бедные в этих районах готовят и отапливают свои деревянные дома с помощью внутренних печей, работающих на дровах или угле. В результате загрязнение воздуха характеризуется повышенным уровнем диоксида серы и оксида азота, а также очень высокой концентрацией частиц в воздухе и твердых частиц (ТЧ). ^[70] Ежегодные сезонные средние концентрации твердых частиц были зарегистрированы на уровне279 мкг/м ³ (микрограмм на кубический метр). ^{[ требуется ссылка ]} Рекомендуемый Всемирной организацией здравоохранения среднегодовой уровень PM _{10 составляет}20 мкг/м ³ , ^[296] что означает, что среднегодовой уровень PM ₁₀ в Улан-Баторе в 14 раз превышает рекомендуемый. ^{[ необходима цитата ]}

В частности, в зимние месяцы загрязнение воздуха затмевает воздух, влияя на видимость в городе до такой степени, что в некоторых случаях самолеты не могут приземлиться в аэропорту. ^[297]

Помимо выбросов из дымовых труб, еще одним источником, не учтенным в инвентаризации выбросов, является летучая зола из золоотстойников, конечного места утилизации летучей золы, собранной в отстойниках. Золоотстойники постоянно размываются ветром в течение зимы. ^[298]

• 
  Округа США, нарушающие национальные стандарты PM _{2.5 , июнь 2018 г.}
• 
  Округа США, нарушающие национальные стандарты PM _{10 , июнь 2018 г.}

Согласно отчету «Состояние воздуха 2022», составленному Американской ассоциацией по борьбе с заболеваниями легких с использованием данных Агентства по охране окружающей среды США за 2018–2020 годы, ^[299] города Калифорнии являются самыми загрязненными городами (по уровню PM _2,5 ) в США, тогда как Восточное побережье более чистое.

Однако другое исследование пришло к совершенно иному выводу. По данным Forbes, сайт сравнения туристических страховок InsureMyTrip провел опрос 50 городов США в 2020 году и ранжировал их по чистоте с такими критериями, как спрос на дезинфицирующее средство для рук, чистота ресторанов, количество сборщиков вторсырья, удовлетворенность утилизацией мусора, доля рынка электромобилей и загрязнение. ^[300] В их списке десяти самых чистых городов семь из Калифорнии, включая Лонг-Бич (№ 1), Сан-Диего (№ 2), Сакраменто (№ 3), Сан-Хосе (№ 6), Окленд (№ 7), Бейкерсфилд (№ 9) и Сан-Франциско (№ 10). Расхождения могут быть связаны с различиями в выборе данных, методах расчета, определениях «чистоты» и большой разницей в качестве воздуха в одном и том же штате и т. д. Это еще раз показывает, что нужно быть очень осторожным, делая выводы из многочисленных рейтингов качества воздуха, доступных в Интернете.

В середине 2023 года качество воздуха на востоке США значительно снизилось из-за того, что сдуло частицы от лесных пожаров в Канаде. По данным НАСА, некоторые пожары были вызваны молнией . ^{[301] [13]}

• атмосферные аэрозольные частицы
• твердые частицы (ТЧ)
• Взвешенные твердые частицы (ВЧ)