8 років тому
Немає коментарів

Sorry, this entry is only available in
Російська
На жаль, цей запис доступний тільки на
Російська.
К сожалению, эта запись доступна только на
Російська.

3 декабря 1952 года в Лондоне был прекрасный зимний день. Метеорологи сообщили, что ночью на район Лондона надвинулся холодный фронт, и к полудню температура упала до 6°С. Относительная влажность воздуха была около 70%. С севера дул легкий ветерок. В небе там и сям виднелись пушистые кучевые облака, которыми так приятен английский пейзаж в его добрые минуты. Одним словом, это был прелестный день.

Старики и больные наслаждались хорошей погодой, сидя на солнышке и полной грудью вдыхая чистый, свежий воздух, принесенный ветром с просторов Северного моря. Этот ветер веял над всей Англией, унося прочь дым, поднимающийся из заводских и печных труб. Лондон находился на юго-восточном краю крупного антициклона, т. е. области высокого атмосферного давления. Вокруг центра этой области высокого давления ветры дули по часовой стрелке.

4 декабря антициклон, как это обычно и бывало, двинулся на юго-восток. Его центр оказался в нескольких сотнях километров к западу от Лондона. Направление ветра несколько изменилось — он стал дуть не с севера, а с северо-запада, причем сила ветра уменьшилась. Многослойная облачность почти полностью закрыла небо. В разрывах нижнего яруса сплошных темно-серых слоистых облаков порою можно было видеть верхний слой облачности, расположенный на высоте около трех километров. Облака закрыли все небо и затмили солнечный свет. В полдень температура была 3° С, а относительная влажность воздуха 82%.

В воздухе чувствовался запах дыма. Из-под тысяч дымовых колпаков тихо поднимались в воздух недогоревшие остатки угля — горючие газы, копоть и крупицы золы. Крупные частицы дыма выпадали на крыши, на улицы, на шляпы и пальто прохожих. Более мелкие частицы про должали парить в воздухе. Вместе с играющими ребятишками задымленный воздух врывался в двери домов. Дым умудрялся проникнуть даже в те дома, у которых двери и окна оставались закрытыми. При изменениях температуры внутри и снаружи дом «вдыхал» грязный воздух и «выдыхал» более чистый.

Тем не менее погода 4 декабря была не такой уж плохой — она просто была хуже, чем накануне. Зато в последующие дни лондонцы смогли в полной мере узнать, что такое по-настоящему отвратительная погода.

5 декабря центр области высокого давления оказался почти над самым Лондоном. Ветер совсем стих. Клочья тумана ухудшили видимость, затрудняя движение транспорта. Температура воздуха в полдень была около 0°, относительная влажность около 80%.

Запах дыма становился все сильнее. Ветер был слишком слаб, чтобы унести дым. Весь нижний слон атмосферы до километра в высоту заполнился дымом и влагой. Соседи начали жаловаться друг другу на невыносимую погоду, шоферы исподтишка проклинали туман.

На следующий день положение изменилось к худшему. Плотный туман совершенно закрыл небо. На город надвинулся западный край антициклона. К полудню температура упала до —2°, а влажность воздуха достигла 100%. Видимость не превышала десятка метров. Вылеты самолетов были запрещены, а выезжать на автомобилях решались только самые опытные водители или безрассудные люди. Пешеходы брели по тротуарам на ощупь, как слепые.

Очень интересные показания давали анемометры (приборы для измерения скорости ветра). Они упрямо показывали полный штиль. Воздух двигался слишком медленно для того, чтобы анемометр работал устойчиво: скорость ветра не превышала 1,5—3 км/час. В такой ситуации минимально ощутимое дуновение ветра может повернуть анемометрические чашки сперва в одну сторону, а потом в другую.

Воздух над городом оставался практически неподвижным, и дым от печей, топок и каминов продолжал наполнять его ядовитыми веществами. Капельки тумана захватывали некоторые содержащиеся в дыме газы и твердые частицы. Это уже не был чистый туман. Он не состоял из капелек чистой воды, а представлял собой ту смесь дыма п тумана, которую называют смогом.

Город погрузился в смог, в облако собственных отходов вредных для всего живого. У люден болели и слезились глаза. С каждым вдохом легкие заполнялись испорченным воздухом. Повсюду в местах скопления народа слышался кашель. В школах глухой и лающий кашель учеников заглушал голос учителя. В церкви задыхался от кашля священник, возносящий молитву об улучшении погоды.

Но 7 и 8 декабря погода в Лондоне не улучшилась. Смог продолжал свирепствовать. Старики и больные, всего несколько дней назад наслаждавшиеся нежным северным бризом, тяжело страдали от зловонного, затрудняющего дыхание воздуха. Даже некоторые из молодых теряли выдержку; страдающим расстройствами органов дыхания не хватало кислорода, для астматиков смог был сущей пыткой. Лондонские больницы были забиты пострадавшими от смога. И немало людей умерло.

9 декабря наметилось небольшое улучшение погоды. Туман оставался, но с юга подул легкий, довольно устойчивый ветер. К смогу примешалось некоторое количество чистого воздуха. Температура в полдень была около 3°, относительная влажность воздуха 95%.

На следующий день над Англией прошел холодный фронт. Свежий западный ветер принес воздушные массы с северной Атлантики. Лондонцы, чьи легкие вновь наполнил свежий чистый воздух, вздохнули с облегчением. Теперь прошедшие пять дней казались им ночным кошмаром.

Непосредственными или косвенными жертвами смога оказалось около 4000 человек, скончавшихся за это время. У большинства из них здоровье было уже ослаблено возрастом или легочными заболеваниями, и неделя смога оказалась для них непосильной. Но кто знает, как долго они могли бы еще прожить, не подстрой им природа пятидневного испытания невыносимо грязным воздухом.

Помимо тех лондонцев, для которых смог оказался фатальным, у многих тысяч серьезно обострились заболевания или впервые возникли расстройства дыхательных ор ганов. Наконец, среди пострадавших оказались и семьи заболевших или скончавшихся. Они остались в живых, но как изменились их судьбы! Одним словом, с любой точки зрения это была настоящая катастрофа, массовое отравление ядом, которому способствовали создавшиеся метеорологические условия.

Причиной великого лондонского смога явилось то, что над городом застоялся влажный туманный воздух, в который извергалось колоссальное количество дыма. Атмосфера над Лондоном стала большой свалкой для газообразных и мелкодисперсных отходов, выбрасываемых из заводских и дымовых труб. Важной, хотя и не единственной причиной образования смога явилось то, что в Лондоне были широко распространены угольные камины.

Хотя Лондон давно славится своими туманами, но в смысле загрязненности атмосферы он никоим образом не является исключением. С вредным влиянием частиц дыма, газов и других веществ, раздражающих дыхательные пути, приходится бороться практически во всех крупных городах мира. Те же заботы одолевают и жителей многих небольших городов. Ослабление ветров, особенно осенью и зимой, приносит настоящее бедствие городам, расположенным в речных долинах.

Жители городка Донора (штат Пенсильвания) хорошо знают, что такое смог. Этот городок, имеющий население около 12 тысяч человек, расположен примерно в 30 км на юго-юго-восток от Питтсбурга, на берегу реки Мононгахила. Метеорологи знают об этом городе как о месте трагедии, разыгравшейся в октябре 1948 года.

Донора — промышленный город. Все небо над ним исчерчено трубами заводов по производству стали, цинка и серной кислоты. Уже долгое время они оскверняют своим дымом воздух над городом. К счастью для его жителей, как и для обитателей большинства других городов, ветры обычно поднимают загрязняющие вещества довольно высоко в атмосферу. Нисходящие потоки уносят загрязненный воздух на большие расстояния.

За многие годы жители Западной Пенсильвании успели привыкнуть к дыму. Но здесь не всегда было так. Некоторые старожилы еще помнят, как они, сидя на крылечке, свободно различали вершины гор в 30—50 км от города. Такая видимость когда-то считалась обычной, но сейчас все по-другому. Вырос крупный город Питтсбург, выросли его соседи, а с ними — заводы, и воздух потерял чистоту. Свою долю в ухудшение его прозрачности внесли дымоходы жилых зданий и учреждений, выхлопные трубы все умножающегося числа легковых автомобилей и грузовиков. Пелена мутного воздуха затянула красоты этой сельской стороны.

Разумеется, загрязнение атмосферы приносит кое-что похуже, чем просто ухудшение видимости. С каждым вдохом в легкие проникают многие тысячи крошечных крупинок нежелательных веществ. Ученые называют эти твердые или жидкие частицы, содержащиеся в воздухе, аэрозолями. Самые крупные частицы аэрозолей задерживаются в носовой полости или гортани, некоторые из более мелких частиц беспрепятственно попадают в легкие и уносятся обратно при выдохе. Но иные из них осаждаются на внутренней поверхности легких. С годами этот слой становится все толще и охватывает все большую поверхность. Медленно, незаметно, но неуклонно легкие человека, дышащего сильно загрязненным воздухом, становятся все слабее. Создаются условия для серьезного за­болевания. Такое положение существует сейчас во всем мире, но в особенности в больших промышленных городах.

Медленное ухудшение здоровья часто проходит незамеченным. До определенной поры никто не стремится проверить, насколько сильно легкие успели просмолиться, и нередко это приводит к печальным результатам. Лишь при вскрытии трупа обнаруживается, в каком скверном состоянии находятся легкие после многих лет и даже десятилетий пребывания в загрязненном воздухе.

Поскольку последствия загрязнения атмосферы дают о себе знать не сразу, а лишь постепенно, то очень многие люди не принимают проблему всерьез. Только внезапные катастрофы массового характера способны вывести широкую публику из состояния равнодушия, и именно такие катастрофы имели место в Лондоне, а еще раньше — в Доноре.

Как и четыре года спустя в Лондоне, роль главного преступника в Доноре сыграла погода. 26 октября 1948 года над Западной Пенсильванией создалась область высокого давления, которая оставалась почти неподвижной в течение последующих пяти дней. Ветры в нижних 800 м атмосферы были очень слабые. Большей частью их скорость колебалась от полного штиля до 5 км/час, хотя в отдельные короткие периоды и несколько повышалась. Атмосфера была «термически устойчива» (этим термином обозначают состояние атмосферы, при котором вертикальные перемещения воздушных масс почти отсутствуют).

Метеорологам давно известно, что величина вертикальных перемещений воздушных масс в атмосфере в значительной степени определяется тем, как изменяется температура по высоте. Вблизи от земной поверхности температура нормально падает с высотой (рис. 1). Когда скорость уменьшения температуры велика, т. е. превышает 1° на 100 м высоты, то имеется явная тенденция к вертикальному перемешиванию атмосферы. С другой стороны, когда температура воздуха с высотой возрастает, то вертикальные перемещения воздушных масс подавляются. Такие температурные условия называют «температурной инверсией», так как они инвертированы (обращены) относительно нормальных условий, при которых температура падает с высотой (рис. 2). Связи вертикальных перемещений атмосферы с изменениями температуры будут несколько подробнее рассмотрены ниже. Здесь достаточно отметить, что при температурной инверсии воздух вблизи от поверхности Земли оказывается как бы заключенным в ограниченном объеме. Вместе с воздухом захватываются и загрязняющие его твердые частицы и газы.

Температура атмосферного воздуха с высотой падает

Температура атмосферного воздуха с высотой падает

Температурная инверсия

Температурная инверсия

Донора находится на дне глубокой долины, лежащей приблизительно на 150 метров ниже окружающей территории. В период между 26 и 31 октября 1948 года над этой долиной создалась «крышка» — слой температурной инверсии. Из наблюдений летчиков и показаний метеозондов следует, что этот слой, по крайней мере в течение части этого периода, находился менее чем в 300 м над городом. Поэтому попадающий в атмосферу дым в значительной части задерживался между склонами долины и слоем инверсии (рис. 3).

Застаивание воздуха при температурной инверсии

Застаивание воздуха при температурной инверсии

Вблизи от земли воздух был очень влажным. Ночью образовался туман, который в некоторых районах Западной Пенсильвании, лежащих поблизости от Доноры, продержался в течение всего дня. В самой Доноре видимость под воздействием дыма и тумана сократилась примерно до 1—2 км. В целом метеорологические условия были сходны с теми, которые существовали в Лондоне во время великого смога; сходными оказались и их трагические последствия.

За пять дней загрязненность воздуха достигла таких размеров, что заболели несколько тысяч человек. Многих пришлось госпитализировать. 20 человек умерло.

Известны и другие случаи бедствий, связанных с загрязнением атмосферы. Хорошо известен случай, который произошел в декабре 1930 года в долине реки Маас (Бельгия), между городами Льежем и Юи. Длительный смог, удержавшийся под крышкой температурной инверсии, унес там 63 человеческие жизни. К счастью, убийства таких масштабов загрязненная атмосфера совершает не часто, но не подлежит сомнению, что связанное с загрязнением постепенное ухудшение здоровья людей распространено очень широко.

Вероятно, самым печально известным районом смогов в мире является Лос-Аижелос. Дымовых труб в этом городе хватает с избытком. Кроме того, здесь имеется огромное число автомобилей. Заодно с этими щедрыми поставщиками дыма и копоти действуют оба элемента образования смога, которые сыграли такую важную роль в Доноре: температурные инверсии и гористый характер местности.

Бассейн Лос-Анжелоса, расположенный на побережье Тихого океана, с востока и севера замыкается горами. Хотя с моря дуют приземные ветры умеренной силы (обычно с северо-запада), но они не пересекают береговую линию. Возле берега и вдоль почти всей береговой линии, идущей с востока на запад, дуют слабые западные или юго-западные бризы. Эти ветры несут вздымающийся над городом воздух к горам, где он и задерживается.

Важной частью метеорологической картины для этого района является стойкий антициклон. Он составляет часть более или менее устойчивой полосы высокого давления, которая опоясывает земной шар на широте около 30°. Лос-Анжелос находится на восточном краю большой области высокого давления, именуемой тихоокеанским антициклоном. Воздух в этой области обычно спокоен. Как будет показано ниже, такая неподвижность воздуха приводит к тому, что он прогревается. Поскольку опускающийся воздух обычно не достигает земной поверхности, то неподвижность атмосферы внутри этой области приводит к образованию температурной инверсии на высоте около 600 метров.

Имеется еще один фактор, способствующий образованию этой инверсии. К югу и востоку вдоль побережья Калифорнии идет океанское течение, получившее название Калифорнийского. Весной и в начале лета вода в нем относительно холодная. Массы теплого воздуха, перемещающиеся от Тихого океана по направлению к району Лос-Анжелоса, проходя над этими холодными водами, охлаждаются. Охлаждение воздуха вблизи поверхности земли и его прогревание на высоте (вследствие общей неподвижности атмосферы в этом районе) приводят к образованию над Лос-Анжелосом сильных и стойких температурных инверсий. Подобно плотному колпаку, они задерживают приземный воздух и не дают загрязняющим его веществам подняться в более высокие слои атмосферы, откуда они могли бы уйти за горы. При этих условиях в воздухе может накапливаться такое количество дыма, извергаемого трубами заводов и автомобилей, что это приводит к большим бедствиям. В отличие от лондонских смогов, которые представляют собой смесь плотного тумана с дымом, смоги в Лос-Анжелосе обычпо не связаны с сильным туманом. В воздухе образуется не туман, а скорее дымка. Воздух недостаточно влажен, чтобы в нем возникало большое число водяных капелек. Видимость в основном ухудшают мириады твердых частиц. Иногда они бывают слегка увлажненными. Однако прозрачность воздуха уменьшается не в такой степени, как при плотном тумане. Тем не менее, хотя, казалось бы, видимость достаточно хороша для того, чтобы можно было без опасений вести машину, лосанжелосский смог порою вызывает настолько сильное раздражение глаз, что водитель все равно не в состоянии уверенно управлять автомобилем. При значительной концентрации химические вещества, содержащиеся в продуктах сгорания бензина и других видов топлива, могут сильно раз­дражать слезные протоки. Кроме того, смог делает очень тяжелой жизнь людей, страдающих расстройствами органов дыхания. Еще тяжелее, чем люди, переносят загрязнение воздуха некоторые виды растении. Специфические вещества, входящие в состав атмосферного воздуха в виде газов и аэрозолей, мы рассмотрим в следующей главе, здесь же стоит лишь сказать, что при достаточно больших концентрациях даже обычно безвредные дымы могут становиться токсичными. К счастью, в Лос-Анжелосе смоги еще не достигли тех уровней токсичности, которые имели место при бедствиях в Лондоне и Доноре. Но общепризнано, что уровень загрязненности воздуха в Лос-Анжелосе уже сейчас таков, что причиняет большое беспокойство значительной части населения.

В 1947 году в Лос-Анжелосе был образован окружной совет по проблемам загрязнения атмосферы, целью которого является изучение источников загрязнения атмосферы и характера этих загрязнений, а также рассмотрение мер, которые помогли бы улучшить существующее положение вещей. Прошло почти 20 лет и истрачено много Миллионов долларов, но и до сих пор проблема загрязнения атмосферы остается для Лос-Анжелоса одной из самых главных. Все же городские власти изучают эту проблему и предпринимают некоторые положительные шаги для ее решения.

В дальнейшем мы еще вернемся к проблемам загрязнения воздуха над большими и малыми городами, сейчас обратимся к естественным источникам поступающего в атмосферу дыма. Один из них действует на протяжении всех геологических периодов.

Вулканы

Вулканы иной раз выбрасывают в атмосферу колоссальные количества дыма и вулканического пепла. Достаточно сказать, что при сильном извержении выбрасывается до 75 млн. кубометров мелких частиц. Эти частицы вместе с вулканическими газами могут подыматься в стратосферу на высоту свыше 20 км. Самые мелкие частицы могут не выпадать на землю на протяжении нескольких лет.

Извергаемые вулканом вещества не представляют непосредственной угрозы для человека и растений, разве что совсем рядом с вулканом. Но те крохотные частицы, которые длительное время остаются в верхних слоях атмосферы, оказывают влияние на все живое на земле. Они участвуют в самых разнообразных процессах, происходящих в атмосфере.

Было установлено, что при таком крупном извержении, какое, например, дал вулкан Кракатау (остров Ява) в 1883 году, в атмосферу выбрасывается столь большое количество частиц, что они могут серьезно повлиять на количество солнечной энергии, достигающей поверхности земли. Средний диаметр вулканических частичек при извержении Кракатау был равен всего 0,002 мм, но число их было настолько велико, что они заметно уменьшили яркость солнечного света. Вместе с тем при таких малых размерах эти частички не отражали тепловые волны, идущие от земли. Суммарным результатом было небольшое, но важное изменение теплового баланса земли. Прошло несколько лет, прежде чем все частицы выпали из верхних слоев атмосферы. За это время ветры разнесли их над землей, образовав вокруг всего земного шара сплошной светозащитный слой.

Результатом должно было явиться общее похолодание. По счастью, частицы в конце концов выпали на землю. Не случись этого, температура на поверхности земли продолжала бы медленно, но неуклонно падать, пока па земле, быть может, не начался бы новый ледниковый период.

Вулканическая пыль создает в верхних слоях атмосферы некоторые приятные для глаз оптические эффекты. Сквозь облако крохотных частиц твердого вещества к поверхности земли проходит уменьшенное количество солнечной энергии по той причине, что эти частицы рассеивают солнечный свет. Можно было бы думать, что они в основном поглощают его, но наблюдения установили, что это не так. Некоторая доля света рассеивается частицами. Однако частицы рассеивают свет, имеющий разную длину волны (разный цвет), неодинаково: на одни цвета они влияют больше, на другие меньше. Более длинные световые волны (они соответствуют красному концу спектра солнечного света) рассеиваются больше, чем короткие (ближе к фиолетовому концу спектра). В результате солнечный свет расщепляется на отдельные цвета. Этот процесс особенно заметен при восходе или закате солнца, когда солнечные лучи, прежде чем достичь наших глаз, проходят через атмосферу более длинный путь. При ясной или еще чаще при малооблачной погоде небо в зените в это время расцвечено всеми оттенками голубого и бледно-лилового. Эти лучи проходят через скопления вулканической пыли фактически без изменений, тогда как желтые, оранжевые пли красные задерживаются ею.

Лесные пожары

Другим явлением в природе, при котором атмосфера загрязняется большим количеством дыма, надо считать лесные пожары. Каждый год происходит много тысяч лесных и степных пожаров. Большая часть из них возникает в результате неосторожного обращения людей с огнем; причиной лесных пожаров нередко оказывается также молния. Согласно отчетам Федерального лесничества, за период с 1954 по 1963 год в Соединенных Штатах было 1 200 000 лесных пожаров, при которых выгорело почти 2,5 млн. гектаров леса.

В отдельных местах загрязнение воздуха дымом может становиться довольно значительным. Лесной пожар иногда продолжается по нескольку недель. В это время местность может быть окутана плотным облаком дыма, затрудняющим дыхание. Порой население бывает вынуждено уходить в другие места. Проблемы, которые возникают при лесных пожарах, понятны всем. Очевидны также и некоторые способы их решения. Очень полезна проводимая Федеральным лесничеством пропаганда мер противопожарной защиты. Работники службы борьбы с лесными пожарами давно заслужили глубокое уважение общества.

Необходимо продолжать работы над методами искусственного предотвращения грозы и улучшать способы борьбы с пожарами. К счастью, дым от пожаров нельзя считать сколько-нибудь важным источником загрязнения атмосферы, кроме как поблизости от места пожара.