Опасность городского воздуха: древние теории и современность

По данным ВОЗ, девять из десяти человек на планете дышат воздухом с высокой концентрацией загрязняющих веществ. Микроскопические загрязнители могут проходить сквозь защитные системы нашего организма и вызывать различные заболевания, которые ежегодно уносят около семи миллионов жизней. О том, что воздух не только дает жизнь, но и вредит ей, человечество задумалось еще в античную эпоху. Эти знания перекочевали в средние века, а с развитием промышленности и науки приобрели новое прочтение.

Наверное, каждый из нас хотя бы раз в жизни, выйдя из дома на улицу, почувствовал, что с воздухом что-то не так: то ли запах выхлопных газов, то ли мусора, то ли гари.

Все это, конечно, доставляет нам некоторые неудобства, но как только мы перестаем чувствовать раздражающие ароматы, то думаем, что теперь-то дышать полной грудью вполне безопасно. Однако отсутствие видимого смога и неприятных запахов вовсе не означает, что воздух вокруг – безопасный, «здоровый».

Вредный туман похож на обман

В XIV-XIX веках широкое распространение получила теория миазмов (др.-греч. μίασμα – «загрязнение», «скверна»). Сейчас это может показаться нелепым, но медики того времени предполагали, что эпидемии вызваны обитающими в атмосфере «заразительными началами», о природе которых ничего не было известно. Считалось, что миазмы (вредные испарения) исходят из очагов своего образования (болотной воды, отходов жизнедеятельности, разлагающихся в почве трупов животных и т.п.), проникают в воздух, а оттуда – в тело человека, вызывая в нем разрушительные последствия.

Теория миазмов пришла из Древней Греции – сам Гиппократ верил в то, что мор или болезнь могут быть вызваны «плохим» воздухом и неприятными запахами. Эту мысль поддержали другие греческие врачи – например, Гален был противником строительства городов рядом с болотами, поскольку считал, что их испарения заражают людей.

Теория миазмов позже распространилась и по всей Европе. В XIV-XV веках чумные пандемии повысили интерес к медицине, и особо пытливые медработники стали изу­чать труды древнегреческих ученых. Так миазмы на несколько столетий укоренились в умах людей и стали объяснением возникновения тяжелых заболеваний.

В XVI веке европейские врачи по­шли еще дальше и выдвинули гипотезу о том, что миазмы вызывают болезни у тех, кто чаще рискует здоровьем, например у любителей принимать ванны. По мнению средневековых докторов, мытье тела, расширяющее поры, сильно облегчало проникновение миазмов в организм. Как следствие – среди населения распространилось мнение, что мыться вредно.

Философ Эразм Роттердамский писал: «Нет ничего более опасного, чем когда многие подвергают себя действию одного и того же пара, особенно когда их тела открыты жару». Людям казалось логичным, что если болезни переносятся по воздуху в виде мельчайших частиц от разложившихся веществ, то пар ускоряет процесс заражения. О том, что высокая температура убивает микробов, еще никто не знал, как и о самих микробах.

«Миазматическая» идея быстро прижилась в городах, где стояла страшная антисанитария, и преобладали неприятные запахи. Именно зловоние стало отличительной чертой теории миазмов. Люди верили, что эпидемии вызваны смрадом. Образ густого ядовитого облака, несущего смерть при вдыхании, все чаще появлялся в работах иллюстраторов и вызывал настоящую истерию: горожане стали опасаться не только туманов, но даже ночного воздуха, поэтому перед сном наглухо запирали окна и двери.

К болезням, вызванным миазмами, относили чуму, брюшной тиф, холеру и малярию. От «черной смерти» церковь и правительство пытались спастись очищением воздуха с помощью благовоний. Даже в масках чумных докторов конец клюва был заполнен пахучими травами, которые якобы помогали не заразиться.

Китай тоже стал жертвой миазматической теории. Здесь полагали, что болезни вызываются влажным, «мертвым» воздухом, идущим с Южно-Китайских гор. Страх перед южно-китайскими болотами глубоко повлиял на общество и историю Китая. Правительство часто изгоняло на эти земли преступников и других провинившихся перед властью людей. Мало кто переезжал туда самостоятельно, поэтому развитие Южного Китая было приостановлено на многие годы.

В середине XIX века малярия подкосила Италию и ежегодно уносила порядка 20 тысяч жизней. Даже само название болезни является прямой отсылкой к ее «миазматическому» происхождению – в средние века итальянское malo означало «плохой» (+ aria, «воздух»).

Примерно в то же время Англия и Франция столкнулись с массовой вспышкой холеры. Пиком кризиса стало лето 1858 года, вошедшее в историю под названием Великое зловоние. Жаркая для Лондона погода, отсутствие канализации и системного сбора отходов привели к загрязнению Темзы, куда в течение долгих лет попадало содержимое ночных горшков, испорченная еда и даже мертвые тела (гранитная набережная реки еще не была построена и там часто тонули люди).

Город пах гнилью и нечистотами, все были напуганы царившим повсюду смрадом. Кроме того, Темза и прилегающие к ней реки служили для горожан источником питьевой воды, поэтому у лондонцев была распространена «летняя диарея» (брюшной тиф), а холера продолжала уносить тысячи жизней. Тогда никому не приходило в голову кипятить воду, все пили ее сырой.

Но именно этот апогей человеческих страданий стал стимулом к решительным действиям: городская коммунальная служба начала осуществление величайшего инженерного проекта того времени. Под руководством Джозефа Базэлджета в течение шести последующих лет была создана система канализационных стоков, которая отделяла отходы от основного водоснабжения и направляла их в другое место.

Содержимое канализации собиралось в огромных резервуарах к востоку от Лондона, и его сбрасывали в море во время отлива. Такой принцип работы канализации позволил долгое время обходиться без очистных сооружений, строительством которых озаботились только в XX веке. Последняя вспышка холеры произошла в Лондоне в 1860-х годах, и со временем Великое зловоние стало лишь отдаленным воспоминанием.

Таким образом, миазмы повлияли на качественный скачок уровня жизни лондонцев, а затем и европейцев. Конечно, с открытием микроорганизмов в конце XIX века стало ясно, что болезни были вызваны отнюдь не «вредным» воздухом.

Путь к опровержению теории миазмов был долгим, и затеял его анатом Филиппо Пачини, который исследовал пандемию холеры в Лондоне. В 1854 году он обнаружил бактерии Vibrio cholerae (холерный вибрион) в грязной воде, но тогда ему никто не поверил – люди объясняли остановившуюся на время вспышку потерей обоняния у населения после попытки государственных служб очистить город сильными химическими средствами.

Опровержения также выдвигал британский врач Джон Сноу, который провел опыты и увидел, что клетки холеры (неизвестной в то время болезни) делятся и умножают свой вид, так же как животное или растительное вещество. Затем, в 1857 году, Луи Пастер показал, что в основе брожения лежит рост микроорганизмов, а в 1865-м – ознакомил ученое сообщество со своей, теперь знаменитой теорией, согласно которой болезни вызываются бурной деятельностью бактерий. В 1883 году Роберт Кох нанес сокрушительный удар по миазмам, после чего этот термин стали считать безнадежно устаревшим. Ученый доказал микробную основу туберкулеза, сибирской язвы и холеры.

Теперь благодаря этим научным открытиям мы знаем, что малярия распространяется комарами, бубонная чума – больными блохами на крысах, а холера живет в загрязненных водоемах.

«Стране нужны паровозы…»

Несмотря на многочисленные эпидемии, промышленная революция XVIII-XIX веков все-таки свершилась. Мир узнал о скрытых возможностях угля, начала развиваться химическая промышленность, а это не могло не отразиться на окружающей среде. Если поначалу мысль об индустриальных загрязнителях никому не приходила в голову, то к середине XX века стало очевидно, что в экономически развитых регионах – Европе, Северной Америке и Японии – качество воздуха заметно ухудшается и теперь уже реально причиняет вред здоровью людей.

Буквально через столетие, в 1952 году, в Лондоне случится очередная трагедия, которая окажется страшнее эпидемии холеры. Это событие вошло в историю как Великий смог: ядовитый туман окутал город и парализовал его на четыре дня. Зима в тот год пришла рано, поэтому угольные электростанции работали на полную мощность, в домах люди топили камины – тоже с помощью угля.

Причем «хороший» уголь в условиях послевоенного кризиса шел на экспорт, а для домашнего применения в стране использовали более дешевое сырье с примесями серы, которое приводило к образованию особенно едкого дыма. К слову сказать, в те годы городские трамваи активно заменялись автобусами с дизельными двигателями.

]]>Los Angeles smog]]>

Небо над Лос-Анджелесом. 2006 год.Фото: TravelingOtter

4 декабря Лондон попал в зону действия антициклона: застоявшийся холодный воздух оказался под «крышкой» теплого (эффект температурной инверсии). В результате 5 декабря на столицу Британии опустился холодный туман, который не мог рассеяться. Внутри него скапливались не имеющие выхода выхлопные газы, заводские выбросы, частицы сажи из сотен тысяч каминов.

Как известно, туманы для Лондона не редкость, так что сначала жители не придали этому явлению особого значения, но уже в первый день начались массовые обращения в больницы с жалобами на першение в горле. Смог рассеялся 9 декабря и, по первым статистическим данным, его жертвами стало около 4000 человек. За несколько месяцев число погибших составило 12 тысяч, а различные болезни дыхательных путей, связанные с последствиями Великого смога, были обнаружены у 100 тысяч человек.

Это была беспрецедентная экологическая катастрофа, после которой в Англии началось активное развитие природоохранного законодательства, а мир серьезно задумался о регулировании выбросов.

Но Лондонская катастрофа не была единственной. До нее в американском городе Донора 27-31 октября 1948 года произошла похожая ситуация. В результате температурной инверсии из смеси тумана с дымом и копотью начала выпадать сажа, покрывшая дома, тротуары и мостовые черным покрывалом. Двое суток видимость была настолько плохой, что жители с трудом находили дорогу домой.

Вскоре врачей стали осаждать кашляющие и задыхающиеся пациенты, жаловавшиеся на нехватку воздуха, насморк, резь в глазах, боль в горле и тошноту. В течение следующих четырех дней, пока не начался сильный дождь, заболело 5910 человек из 14 тысяч жителей города. В первые дни от респираторных осложнений умерло 20 человек и еще 50 в течение месяца. Также погибло много собак, кошек и птиц.

Исследователи, проанализировав события, возложили вину за выбросы фторида водорода и диоксида серы, уничтожившие почти всю растительность в радиусе полумили, на цинковый завод U.S. Steel’s Donora Zinc Works.

В Америке проблемы с загрязнением атмосферы с годами возникали все чаще. Согласно исследованиям 1960-1970-х годов, воздух над большей частью восточной территории страны был хронически загрязнен, в особенности это касалось таких городов, как Чикаго, Сент-Луис, Филадельфия, Нью-Йорк. На западном побережье сильнее всего от загрязнения воздуха страдал Лос-Анджелес.

В 1953 году шестидневный смог в Нью-Йорке вызвал около 200 смертей, в 1963-м густой туман с копотью и дымом унес жизни уже 400 человек, а в 1966-м из-за вновь повторившейся температурной инверсии погибло 170 жителей города.

Лос-Анджелес начал серьезно страдать от загрязнения воздуха с 1930-х годов, но здесь смог был другим: сухой туман возникал в жаркие дни. Такое явление имеет фотохимическую природу: дымка образуется, когда солнечный свет вступает в реакцию с выбросами углеводородов (исходящими от сгорания неф­тепродуктов) и автомобильными выхлопами.

С тех пор смоги стали классифицировать по двум основным типам – «лондонскому» и «лос-анджелесскому». Смоги первого типа возникают в условиях умеренно влажного климата в переходные и зимние сезоны в крупных промышленных городах при отсутствии ветра и температурной инверсии. Второй тип характерен для субтропиков и появляется в летний период в безветренную погоду при интенсивном воздействии солнечной радиации на воздух, перенасыщенный транспортными выхлопами и заводскими выбросами.

Гибель людей от грязного воздуха происходила не только из-за явных техногенных катастроф и бурно развивающейся промышленности, но и по причине природных аномалий и нерационального землепользования.

Самой странной и неожиданной стала история, произошедшая в африканском Камеруне на озере Ньос, из вод которого в 1986 году вырвалось огромное количество углекислого газа, погубившего все живое вокруг, в том числе 2000 человек местного населения. Но такие природные случаи отравления углеродом скорее исключение, ведь к концу XX века больше страданий людям приносили их собственные неразумные поступки в сфере обращения с сельскохозяйственными землями и лесными участками.

Индонезийские пожары 1997-1998 годов, охватившие в том числе Сингапур, Малайзию, Таиланд, Вьетнам и Бруней, стали сильнейшими в истории наблюдений той поры. В этот период в стране активизировалась промышленная лесозаготовка, а торфяники и болота осушались под посадку масличной пальмы и риса. Индонезийские леса всегда были устойчивы к горению, даже когда люди практиковали подсечно-огневое земледелие, но теперь они стали уязвимы к пожарам во время засухи.

Сульфиды, закиси азота и зола, выделяемые при сжигании, в сочетании с промышленным загрязнением образовали удушающую дымку, которая подняла концентрацию загрязняющих веществ в воздухе до невиданных ранее высот. Тогда более 200 000 жителей были госпитализированы с сердечно-сосудистыми и респираторными заболеваниями, 240 человек погибли.

Также пожары оказали долгосрочное влияние на здоровье 70-миллионного населения Юго-Восточной Азии. По данным исследования группы ученых из Австралии, США и Канады, наибольшая смертность, вызванная дымом от пожаров на природных территориях за период с 1997 по 2006 год, была зафиксирована в Юго-Восточной Азии (110 тысяч человек в год) и Африке (157 тысяч человек в год).

Авторы отмечают, что основным поражающим фактором являются частицы диаметром менее 2,5 микрон, состоящие из углерода и органических веществ. Помимо того что пожары буквально убивали людей, они повлияли на экономику стран, уничтожили охраняемые природные территории, заповедники, тропические леса и сократили биоразнообразие.

Тенденция к переносу производственных мощностей из развитых стран в развивающиеся появилась еще в 1960-х годах. Пока развитые страны, наученные горьким опытом, внедряли новую политику, направленную на контроль выбросов и заботу об окружающей среде, в Китае, Индии, странах Азии и Латинской Америки объемы вредного производства росли. К 1990-м годам сюда перебрались предприятия нефтепереработки, стала развиваться целлюлозно-бумажная, резиновая, кожевенная, химическая промышленность, началась добыча неметаллических полезных ископаемых, а также работа с железом, сталью и другими металлами.

Грязь над головой опасней грязи под ногами

Уже в первой декаде XXI века стало очевидно, что загрязнение окружающей среды в странах – промышленных гигантах оказывает влияние на весь мир.

В гонке за экономическим ростом начала 2000-х годов правительство Китая совершенно не заботилось о воздействии многочисленных производств на окружающую среду. В итоге к 2007 году Китай обошел США по объему выбросов парниковых газов и до сих пор занимает лидирующие позиции по выработке CO2. По данным исследования 2015 года, проведенного некоммерческой организацией Berkeley Earth, плохое качество воздуха в Китае вызывает 1,6 млн смертей в год.

И страдает не только Китай – согласно докладу State of Global Air в топ-10 стран с самой высокой смертностью, обусловленной загрязнением воздуха, входят также Индия, Пакистан, Индонезия, Бангладеш, Нигерия, США, Россия, Бразилия и Филиппины.

В 2015 году загрязнение воздуха вызвало порядка 8,8 млн случаев преждевременной смерти по всему миру. А в исследовании, которое недавно опубликовало научное издание Cardiovascular Research, говорится о том, что из-за загрязнения воздуха ожидаемая продолжительность жизни на душу населения в среднем снизилась на 2,9 года, преимущественно из-за развития сердечно-сосудистых заболеваний. Для сравнения: курение снижает ту же ожидаемую продолжительность жизни на 2,2 года, а такие болезни, как ВИЧ и СПИД, – на 0,7 года.

По мнению авторов работы, если снизить вредные выбросы ископаемого топлива в атмосферу прямо сейчас, то ожидаемая продолжительность жизни может увеличиться на 2 года.

Мысль о том, что повышенные уровни загрязнения воздуха влияют не только на органы дыхания, но и увеличивают риск приступов, инфарктов и других сердечно-сосудистых заболеваний, еще в 2010 году подтвердила Американская ассоциация кардиологов. По оценкам группы специалистов, проанализировавших данные эпидемиологических, токсикологических и других медицинских исследований за период с 2004 по 2010 год, наиболее сильно этот риск увеличивает загрязнение воздуха мелкими аэрозольными частицами размером до 2,5 микрон. Выбросы этих частиц преимущественно исходят от транспорта, электростанций, сжигания ископаемого топлива, а также от лесных пожаров.

Tiananmen Square Beijing China

Смог на площади Тяньаньмэнь, Пекин, КитайФото: James Riker

Позже выяснилось, что под удар попадают не только сердце и легкие, но и мозг. В ходе эксперимента около 20 000 жителей Китая в течение четырех лет регулярно выполняли контрольные работы по математике и языкам. В местах, где жили тестируемые, проводили замеры уровня диоксида серы, азота и частиц размером меньше 10 микрон в воздухе. По итоговым данным оказалось, что загрязнение атмосферы негативно влияет на когнитивные способности мужчин зрелого возраста и людей с невысоким уровнем образования. Также у населения, живущего в неблагоприятной воздушной среде, повышается риск возникновения дегенеративных болезней (Альцгеймера и других форм деменции).

В 2018 году группа ученых, специализирующихся на респираторных заболеваниях, опубликовала заключение, согласно которому загрязнение воздуха может потенциально вредить всем органам человеческого тела, так как со вдохом крошечные загрязнители попадают в кровоток и влияют на работу многих систем организма. Это приводит к риску развития совершенно разных заболеваний – от диабета до выкидышей и преждевременных родов.

О долгосрочной перспективе влияния загрязнения атмосферы на здоровье населения исследователи узнали, когда взялись анализировать последствия Великого смога спустя 60 лет после происшествия. Добровольцы – 2916 человек – заполняли анкеты и указывали наличие легочных заболеваний в детстве и взрослом возрасте. Ответы сравнивали с данными людей, рожденных в 1945-1955 годах вне Лондона или подвергавшихся воздействию смога позже. Оказалось, что те, кого Великий смог застал еще в утробе или в возрасте до года, чаще заболевали астмой – на 8% и 9,5% соответственно.

Один из авторов исследования, Мэтью Нейделл, также утверждает, что проведенная работа актуальна не только для Лондона середины XX века. «Результаты показывают, что здоровье маленьких детей, живущих в районах с высоким уровнем загрязненности, таких как, например, Пекин, скорее всего, будет существенно меняться в течение жизни», – заключает он.

Что касается России, то влияние повышенных концентраций взвешенных частиц, содержащихся в воздухе, испытывают на себе более 70 млн человек, т.е. практически каждый второй житель страны, пишут авторы книги «Основы оценки воздействия загрязненной окружающей среды на здоровье человека» Б. А. Ревич, С. А. Авалиани и П. И. Тихонова. Взвешенные вещества – это диоксиды азота и серы, оксид углерода. Большинство этих веществ обладает раздражающим действием и негативно влияет на состояние органов дыхания.

Также в воздухе некоторых городов нашей страны присутствуют такие специфические неорганические вещества, как медь, ртуть, свинец, сероводород, сероуглерод и фтористые соединения. Загрязнение воздуха в городах России приводит к росту заболеваемости детей (фарингитом, конъюнктивитом, бронхитом, бронхиальной астмой и др.), изменению функций внешнего дыхания у взрослых и дополнительной смертности примерно 40 000 человек в год.

Неблагоприятная экологическая обстановка вредит и экономике многих стран – потери из-за убыли рабочей силы, лечения болезней и выплаты по страховкам составляют около $4,6 трлн в год, или 6% мирового ВВП, сообщает медицинский журнал «Lancet». Также в исследовании говорится, что из-за загрязнения воздуха, воды и почвы ежегодно умирает больше людей, чем от ожирения, чрезмерного потребления алкоголя, ДТП или повышенного содержания натрия в продуктах.

И, конечно, загрязненный воздух оказывает огромное воздействие на климат планеты. Вред от глобального потепления, как и само потепление, долго не хотели принимать всерьез. Однако с беспрецедентным ростом концентрации углекислого газа в атмосфере сложно поспорить – недавно концентрация превысила отметку в 413 частиц на миллион впервые за последние 650 тысяч лет. Если в 1910 году содержание CO2 в атмосфере насчитывало около 300 частиц на миллион, то за последнее столетие показатель увеличился более чем на 100 частиц на миллион.

Причиной роста стало все то же сжигание ископаемого топлива и вырубка значительных массивов лесов, в частности для расширения сельскохозяйственных угодий и городских участков. Эксперты и ученые во многих исследованиях отмечают, что переход на более чистые источники энергии должен способствовать значительному улучшению здоровья населения и экологического состояния планеты.

Анастасия Троянова

https://kramola-books.ru УНИКАЛЬНЫЕ КНИГИ В ЛИЧНУЮ БИБЛИОТЕКУ или В ПОДАРОК