Глава VI. Очистка воздуха (Т. С. Уилсон) [1979 - - Здоровье и окружающая среда]

Воздух представляет собой смесь кислорода, азота и водяных паров с другими веществами, в том числе с окислами азота, аммиаком, озоном и редкими или инертными газами - аргоном, гелием, неоном, криптоном, ксеноном и радоном. На состав атмосферы оказывают влияние природные явления - извержения вулканов, стихийные лесные пожары и гниение животных и растительных продуктов. Чистой атмосферы никогда не существовало. В природе издавна установилось некое равновесие: животные в процессе своей жизнедеятельности потребляют кислород и выделяют углекислый газ, а растения поглощают углекислый газ и воду для образования углеводов. Полученные с помощью фотосинтеза углеводы зеленые растения превращают в жиры, белки и другие вещества.

Вначале человек пользовался стихийным огнем, например от лесных пожаров, позже он открыл, что огонь можно получить трением двух палочек или с помощью кремня. Это было подлинно революционное открытие, по значимости равное изобретению колеса. Укрощение огня принесло с собой большие удобства, да и пища, приготовленная на огне, стала более съедобной и безопасной. Группы людей стали объединяться для совместной деятельности. С использованием огня древними общинами началось выделение большого количества углекислого газа, дыма и пепла в атмосферу. Уже во времена древних цивилизаций, в частности Древнего Рима, происходило значительное ее загрязнение. Английская королева Элеонора (XIII век) покинула свой Ноттингемский замок из-за неприятных запахов от сжигания угля в расположенном по соседству городе. В 1300 году королевским указом было запрещено жечь уголь в Лондоне. В средневековом Эдинбурге значительное загрязнение атмосферы происходило от сжигания дров, а позднее угля в печах, а также от разложения бытовых отбросов и отходов промышленности, например кожевенной. В этом городе долгое время существовал обычай выбрасывать на улицу остатки пищи, что тоже вносило свой вклад в загрязнение атмосферы. Не случайно столицу Шотландии называли "Старый Дымила"^*.

^* (Старое шотландское название города Эдинбурга. - Прим. перев.)

Древние цивилизации подвергались опустошительным эпидемиям, в результате чего среди населения регулярно происходил как бы естественный отбор. Редко кто из мужчин или женщин доживал до преклонного возраста. Даже в Европе еще в начале XIX века ожидаемая продолжительность жизни человека составляла всего 30-40 лет. Люди просто не доживали до тех лет, когда могло проявиться вредное воздействие загрязнения атмосферы.

Некогда дерево было единственным видом топлива, которым пользовались в городах, но по мере истощения древесных запасов были предприняты поиски других топливных материалов. На Среднем Востоке научились сжигать поверхностные залежи нефти, в Европе же наиболее эффективным заменителем дерева оказался уголь. Самое раннее упоминание об угле содержится в записях Бругса, в которых каменный уголь упоминается среди прочих товаров, экспортируемых из Англии во Фландрию в 1200 году. В Лондон уголь доставляли морскими путями из Нортумберленда и Дарема, а Эдинбург получал уголь с побережья графства Файф. Позднее Король Эдуард I под страхом смертной казни запретил использовать уголь в качестве топлива. К концу XV века были изготовлены первые угольные брикеты. Ими можно было топить камины. Так был открыт путь к сжиганию угля в домашних очагах.

Дым стал первым загрязнителем атмосферы, который привлек к себе внимание. Примерно в 1600 году обнаружилось, что сера, содержащаяся в угле, не только неприятно пахнет, но и вызывает раздражение носа и глотки. В памфлете Джона Эвелина, вышедшем в 1661 году под названием "Fumifugium", или "Рассеяние дыма над Лондоном", дано точное описание проблемы. Все вместе взятое послужило толчком к разработке методов коксования угля для удаления из него серы и летучих компонентов.

В самом начале XIX века с развитием химической промышленности загрязнителем атмосферы была признана соляная кислота.

Средневековые мореплаватели привезли в Европу с Американского континента особый загрязнитель воздуха. Табак как растение попал в Европу из Испании, но использование табачных листьев для курения распространилось на континент из Англии. Король Яков I в своей книге "Counterblast to tobacco", выпущенной анонимно, резко обрушился на вредную привычку. Курение само по себе пагубно отражается на здоровье и своим вредоносным действием усугубляет опасность загрязнения атмосферы.

Промышленная революция конца XVIII столетия привела к усилению роста городов. Она сопровождалась и аграрной революцией, когда на смену системе открытого владения пашней пришло огораживание общинных земель, производившееся с целью повышения их продуктивности. Многие мелкие собственники вынуждены были покидать свои дома в сельских районах и отправляться в города, которые не были запланированы для большого населения. Но самым важным и характерным событием промышленной революции явилось открытие возможности соединения железа с углем, и к началу XIX столетия урбанизация получила мощный толчок. На узких улочках вплотную друг к другу теснились мрачные дома, в которые редко проникал солнечный свет. Жилые дома строились рядом с местом работы - огромными заводами и фабриками, изрыгающими дым. Загрязнение атмосферы дымом и копотью от жилых зданий и заводов превратилось в проблему, которую нельзя было более игнорировать.

Борьба с дымом в Глазго

Промышленное развитие. В конце XVIII - начале XIX веков Глазго начал быстро превращаться в большой индустриальный комплекс. Причиной тому послужило изобретение Джеймсом Уаттом паровой машины, которая нашла широкое применение, обеспечивая энергией текстильную промышленность, фабрики по изготовлению красок, литейные цеха и другие предприятия, а также позволила производить каландрирование на химических заводах. В 1801 году Теннант основал химическую промышленность в Глазго, установив в районе Св. Роллокса свои знаменитые машины для производства хлорной (белильной) извести и других продуктов щелочной индустрии. В то же время начались разработки богатых залежей минералов в Ланаркшире. Железо производилось со времени основания в 1782 году Железных предприятий на реке Клайд, около Глазго. Но когда Мушет в 1801 году открыл в Ланаркшире неисчислимые запасы железной руды, а инженер Дж. Б. Найлсон в 1828 году разработал технологию горячего дутья для выплавки руды, позволившую использовать открытие Мушета, предприятия железной и угольной промышленности, находящиеся неподалеку друг от друга, получили мощный стимул к развитию. Примерно тогда же по обоим берегам реки Клайд развивалось кораблестроение.

Дым и вредные запахи поднимались вверх из бесчисленных заводских труб и от кроличьих садков в сгрудившихся домах рабочего люда. В 1791 году население Глазго и пригородов составляло 67000 жителей, но уже к 1851 году оно увеличилось до 359000 человек - больше, чем в каком-либо другом английском городе, кроме Лондона.

Первые попытки уменьшить загрязнение дымом. Проблема дымового загрязнения пробудила сознание горожан Муниципалитет Глазго сделал некоторые шаги, стремясь воспрепятствовать вредному воздействию дыма, и выработал специальное постановление, которое было принято в 1827 году. В постановлении содержались следующие пункты:

1. Высота и размеры заводских дымоходов должны быть не менее 15 м.

2. Форма или относительные размеры каминов, печей и дымоходов должны быть таковы, чтобы они по возможности полностью сжигали топливо.

3. Рабочие должны время от времени подбрасывать в печь топливо, чтобы обеспечивать полное сгорание и истребление дыма, тем самым предотвращая его вредное воздействие.

Рис. 6.1. 'Ясный' день в районе Св. Роллокса (по Оукли, 1975)

В состав суда, наблюдавшего за выполнением этого постановления, входил старшина гильдии, связанный с Торговой палатой; три инженера или квалифицированных мастера и пять домовладельцев из близлежащих районов обязаны были снабжать его сведениями. Но по различным причинам это законодательство оказалось неэффективным. Население неохотно принимало необходимые меры, и дымовое загрязнение постоянно усиливалось. Пытаясь улучшить положение, муниципалитет в 1850 году ввел должность временного инспектора, призванного следить за соблюдением установленных правил. Однако и эта акция не привела к успеху. Казалось, люди верили, будто выделение дыма свидетельствует о процветании. "Где грязь, там деньги" - гласит распространенное на севере Англии выражение, но его с полным правом можно применить и к Глазго. Немного помощи оказали и постановления о вреде дыма (1857) и о здоровье населения (1897). В первом из них была приведена фраза, служившая удобной лазейкой для злоумышленников, а именно: ""истребление" или "сжигание дыма" не во всех случаях означают "истребление и сжигание всего дыма"".

В 1890 году лорд-мэр Глазго способствовал организации в городе Ассоциации по борьбе с дымом, на основе которой затем было учреждено Шотландское отделение национального общества борьбы за чистоту воздуха. Ассоциация поручила специально выделенному лицу ознакомиться с методами и средствами, применяемыми для полного сгорания угля. Было решено ограничиться наблюдением за ланкаширскими паровыми котлами - в то время наиболее распространенным видом парового котла. Выяснилось, что в большинстве случаев дымовое загрязнение происходило из-за беспечности или невежества кочегаров, в связи с чем была принята рекомендация ввести соответствующее обучение.

В 1892 году вступило в силу специальное постановление, которое не допускало никаких исключений. Ответственность за его исполнение была возложена на прокурора, которому вменялось в обязанность следить за применением наиболее эффективных средств, способствующих полному сгоранию дыма в печах.

Нелегкая борьба с промышленным задымлением продолжалась с переменным успехом. Даже в самом начале текущего столетия находились промышленники, которые уверяли, что дым безвреден для здоровья, что шотландский уголь немыслимо сжигать без дыма и что истинные беды происходят от дыма, который дают домашние печи и камины. В 1898 году муниципалитет ввел должность двух постоянных инспекторов по надзору за дымом и организовал специальную секцию, которая с большой пользой для дела продолжает свою работу по сей день.

Рис. 6.2. Сталелитейные заводы у канала Монкленд (1920 г.)

Первые попытки изменить интенсивность загрязнения. Чувствовалось, однако, что, до тех пор пока не будет проведен сравнительный анализ атмосферного загрязнения Глазго с другими городами, население невозможно будет убедить в необходимости улучшений. Поэтому главный санитарный инспектор города совместно с химиком-аналитиком установили деревянные ящики определенных размеров на крышах домов высотой около 10 м. Спустя 100 дней собравшиеся в них дождевая вода и пыль были подвергнуты анализу для определения показателя загрязнения. Позднее такие ящики оставляли на более короткие периоды времени и постоянно в 25 точках города. О результатах было доложено на конференции Королевского санитарного института и Общества по уменьшению загрязнения угольным дымом, которая происходила в Лондоне в 1905 году. Проведенные эксперименты позволили сконструировать стандартный измеритель осадков.

Рис. 6.3. Пейзаж около Ратерглена (1920 г.)

Химик-аналитик провел также серию опытов с объемным измерителем, в котором определенный объем воздуха пропускался через фильтровальную бумагу фиксированного диаметра с помощью водяного насоса; содержимое, остающееся на бумаге, показывало степень загрязнения. Эти эксперименты предвосхитили создание измерителей, широко применяемых в настоящее время. Д-р Оуэне, директор-наблюдатель Консультативного комитета по загрязнению атмосферы, предложил автоматический воздушный фильтр, действующий по аналогичному принципу. Пять таких приборов были размещены в тех местах города, где они могли привлечь внимание населения.

Сравнивалась также интенсивность ультрафиолетового излучения в центре города и в пригородных зонах. Как выяснилось, центр города получал вдвое, а то и втрое меньше ультрафиолетовых лучей. Только семь дней в году этот район получал полную дозу ультрафиолетового излучения, которая была доступна в пригородах. Эти результаты оказались самыми важными, поскольку в столице Шотландии свирепствовал рахит, а соответствующие исследования выявили роль солнечного света в профилактике рахита.

До 1922 года борьба с промышленным загрязнением велась очень неэффективно. Прогресс начался с принятия в 1922 году поправки к постановлению от 1892 года. В своем улучшенном варианте постановление возлагало ответственность на потребителей за правильное обращение с печами, борьбу с дымом и выбор подходящего топлива. По решению муниципалитета, выделение густого дыма в течение двух минут или более при наблюдении длительностью до 1 ч было достаточным основанием для привлечения виновных к суду.

Одну из трудностей в то время представляло загрязнение воздуха паровыми дорожными машинами, которые извергали такой дым и копоть, что стали раздражать население. Предложения принять частное постановление относительно этих машин были отклонены под тем предлогом, что Глазго и так обогнал другие промышленные города в борьбе с дымом, выполняя постановление от 1892 года. К счастью, в 1930 году законодательный акт по транспорту поставил под контроль этот источник дымового загрязнения.

Проблема соответствующей подготовки кочегаров, упомянутая в докладе 1890 года, была решена в 1910 году организацией специальных курсов. Эти курсы с небольшими перерывами продолжают существовать вплоть до сегодняшнего дня.

Постановления 1827 и 1892 годов, а также поправка 1922 года подразумевали, что инспекцию, консультации и в случае необходимости привлечение к суду будут осуществлять опытные специалисты. В течение многих лет муниципальные власти привлекали к этой работе инженеров, имеющих опыт в морском деле, которым предстояло разбирать жалобы по поводу дыма, копоти и запахов. Их помощь была неоценимой при обсуждении технических деталей устройств и мероприятий, направленных на уменьшение воздействия дыма и копоти, а также при строительстве новых предприятий и оценке экономичности производства пара.

Постановление об очистке воздуха 1956 года. В период после 1956 года самое важное значение имело выполнение постановления об очистке воздуха, принятого в 1956 году, а также все увеличивающаяся стоимость угля и рабочей силы. Два последних фактора вынудили многих предпринимателей перейти на автоматические заводские топки или сжигание нефти. Незначительные ранее мероприятия на промышленных предприятиях сменились повсеместной установкой различного бездымного оборудования. Тем самым был достигнут определенный прогресс, и инспектора, наблюдая с высокого здания за заводским районом, могли сразу определить место, где нарушался закон. Особую ценность представляли разделы, относящиеся к высоте дымоходов и выделению копоти, сажи и пыли. Понадобились годы, прежде чем удалось убедить архитекторов, что возводимые здания не окажутся обезображенными, если на них будет установлена дымовая труба требуемой высоты.

Долгое время источником дыма были суда, курсировавшие по реке Клайд и находившиеся в доках в пределах города, но и здесь удалось добиться значительных улучшений.

После принятия в 1922 году поправки к постановлению города Глазго от 1892 года стало очевидно, что, хотя промышленные дымовые трубы и загрязняют атмосферу, большая доля вины ложится на бытовые дымоходы. В начале 20-х годов текущего столетия благодаря работам МакЛорина стал известен процесс низкотемпературной карбонизации, и в Дальмарноке был построен пробный завод для производства топлива, получаемого этим способом, но в те времена оно не пользовалось популярностью.

Всеобщая забастовка 1926 года помогла гражданам Глазго представить себе, как будет выглядеть город, освобожденный от дыма и копоти, и открыла перед ними перспективы, которым суждено было сбыться лишь через 30 лет. Однако главным событием, сконцентрировавшим внимание властей на необходимости широких национальных мероприятий в борьбе с загрязнением воздуха бытовыми дымоходами, оказалось лондонское бедствие, вызванное смогом в 1952 году, результатом которого явился билль об очистке воздуха (1956). Во время смога зимой 1957/58 годов муниципалитету Глазго удалось организовать первый район по борьбе с дымом. По различным причинам выбор пал на центр города. Приказ начал действовать в октябре 1959 года. Поскольку район относился к отделу здравоохранения, были приняты особые меры, чтобы убедиться, что содержание приказа полностью доведено до домовладельцев и арендаторов, предпринимателей и управляющих, занимающих коммерческие, промышленные и деловые здания. Домовладельцев приглашали на собрания, выставки, где демонстрировались утвержденные виды оборудования и опытный дом, в котором камины и печи были приспособлены для твердого, бездымного топлива. Показу этого дома придавали особое значение, так как его устройство подтверждало преимущества нового топлива и устраняло многие вопросы, беспокоившие арендаторов.

В опытном районе было сделано исключение лишь для тех предприятий, которые не могли обойтись без выброса дыма, например при копчении ветчины и рыбы и обжаривания кофейных зерен. Там же находились центральные отделения двух шотландских банков, где время от времени сжигали устаревшие банкноты. Но в одном из банков было установлено устройство для дополнительного сгорания, а в другом новая печь; в обоих случаях принятые меры привели к исчезновению дыма.

Опыт, накопленный в экспериментальном районе, позволил установить стандартные цены на различные виды работ, связанных с устранением дыма. Новые стандарты обеспечивали высококачественную работу и не допускали "халтуры"; стоимость работ была приведена в соответствие с возросшими ценами. При этом до сведения домовладельцев и арендаторов доводилась стоимость тех работ, выполнение которых они обязаны были взять на себя. Городские власти старались избавить их от дорогостоящих переделок, не попадающих в число льготных.

Проводимые мероприятия потребовали участия опытных специалистов. С этой целью были введены должности технического служащего со строительным опытом и управляющих по строительству, которым поручалось наблюдение за переделками. По окончании работ управляющие выдавали домовладельцу или арендатору свидетельство, позволявшее выплачивать льготную сумму, а не полную стоимость работ. Созданные впоследствии районы по борьбе с дымом руководствовались теми же принципами. Тем, кто не в состоянии был самостоятельно оплатить стандартные переделки, выдавали дополнительные пособия.

С помощью Метеорологического бюро Шотландии был разработан пятилетний план застройки новых районов; при этом учитывались преобладающее направление ветров, а также то обстоятельство, что каждый новый район по возможности должен быть свободным от дыма и неподверженным дыму из соседних районов. Было рекомендовано, чтобы новые районы располагались к юго-западу и западу, северо-востоку и востоку от центра города. Из-за возникших разногласий потребовалось семь лет для окончательного выполнения плана. К числу новых городских районов относился Провэн - один из крупнейших муниципальных районов Великобритании с населением 85000 жителей и площадью 1942 га.

Когда план близился к завершению, городские власти Глазго решили пойти еще дальше и к середине 70-х годов сделать весь город свободным от дыма. Однако время от времени им приходилось сталкиваться с различными трудностями, вызванными нехваткой твердого бездымного топлива и электроэнергии.

К концу сентября 1974 года в Глазго насчитывалось 23 района по борьбе с дымом, в которых было расположено 172157 жилых, 1007 промышленных и 13903 прочих зданий. Занимаемая ими площадь составляет 10927 га (68,37% общей площади города), а находящиеся в них жилые здания составляют 57,58% общего числа зданий. После 1974 года был организован еще один район, второй утвержден муниципалитетом и третий подготавливается для представления.

Реконструируемые районы города не включены в план муниципалитета по очистке воздуха. В процессе реконструкции будет удалено большое количество устаревших и сильно дымящих печей, которые на протяжении многих лет сильно загрязняли атмосферу. Муниципалитет Глазго осуществляет также программу по уничтожению трущоб, в ходе которой разрушены тысячи жилых домов, не соответствующих стандартным требованиям. Это в свою очередь способствовало борьбе за чистоту воздуха. Недавно Комитет по жилищному строительству ввел в эксплуатацию свыше 20000 домов, не загрязняющих воздух дымом. Одна из проблем, с которой приходилось сталкиваться в новых районах, заключалась в продаже угля из-под полы. Ее удалось решить с помощью постановления 1968 года, запретившего продажу и покупку угля в районах по борьбе с дымом.

Измерения загрязнения в Глазго

Выше мы упоминали о первых экспериментах п Глазго по измерению загрязнения воздуха с помощью элементарных измерителей осадков и объемных устройств. Первый стандартный измеритель осадков был установлен в 1915 году, а к 1919 году в городе насчитывалось 11 таких устройств, включая два, установленных в пригородах. Контроль за их работой осуществлял отдел здравоохранения. Несмотря на несовершенство этих приборов, по данным 11 измерителей (а позднее их число довели до 14) были получены доказательства улучшений, как это видно из табл. 6.1.

Таблица 6.1. Показания измерителей осадков

После того как стали доступны стандартные объемные измерители, власти приобрели 9 приборов и разместили их по всему городу, в первую очередь в районах, проводящих борьбу с дымом, чтобы определить происшедшие изменения. С 1959 по 1974 год число измерителей возросло до 16. Повсеместные улучшения, которые наблюдались в Глазго, можно видеть на рис. 6.4.

Рис. 6.4. Изменение средних концентраций дыма и двуокиси серы в Глазго, по данным работавших в то время - дым; --- двуокись серы. В 1959 г. было 11 станций наблюдения, к настоящему времени их стало 16

В последние годы измерялись также загрязнения от транспортных средств. В этом отдел здравоохранения координировал свои усилия с лабораторией Уоррен Спринг. В 1972 году в нижней части улицы Баченен-стрит был открыт первый участок, предназначенный только для пешеходов, что позволило оценить улучшение атмосферы в этом районе, свободном от транспорта. Для контроля были изготовлены и размещены в выбранных местах переносные аппараты. Воздух проходил через бумажный фильтр, захватывавший мельчайшие частицы веществ. Степень окрашивания фильтра, которая указывала на загрязнение атмосферы, измерялась рефлектометром. Полученные результаты недвусмысленно показали, что атмосфера участка, свободного от транспорта, значительно чище.

В настоящее время лаборатория Уоррен Спринг во взаимодействии с местными властями Лондона, Бирмингема, Кембриджа, Кардиффа и Глазго производит измерения загрязнения воздуха выхлопными газами. В Глазго устройство для забора проб установлено на Хоуп-стрит - главной транспортной магистрали, проходящей через центр города. Оно предназначено для получения подробной информации об уровне загрязнения окисью углерода, углеводородами, свинцом и дымом. Получаемые данные вводятся в общенациональный компьютер, с тем чтобы на основании всей добытой информации решить вопрос о необходимости дальнейших правительственных мер по борьбе с этим видом загрязнения.

В июне 1972 года Ведомство по охране окружающей среды представило на рассмотрение парламента предложения по ограничению выделения дыма новыми транспортными средствами с дизельными двигателями. Были установлены определенные ограничения, которые распространились на все транспортные средства с дизельными двигателями, вступившие в эксплуатацию после 1 апреля 1973 года. Тогда же Ведомство постановило ввести с октября 1973 года новые стандарты на содержание окиси углерода л углеводородов в выхлопных газах новых транспортных средств, работающих на бензине. Это должно было снизить выделение окиси углерода до 30% и углеводородов до 10%. Несомненно, пройдет немало лет, прежде чем эти меры окажут требуемое воздействие, так как на октябрь 1972 года в Великобритании зарегистрировано свыше 12 млн. автомобилей и более 2 млн. дизельных коммерческих транспортных средств.

Ведомство по охране окружающей среды выработало последовательную программу по уменьшению содержания свинца в бензине, в результате которой его содержание в воздухе снизится почти наполовину. Разрешенная в 1972 году максимальная концентрация свинца составляла 0,64 г/л, а к 1975 году она должна была достигнуть 0,45 г/л. По мнению авторитетных специалистов отдела здравоохранения и социальной безопасности, существующая концентрация свинца не представляет опасности для здоровья, но ее не следует превышать и по возможности необходимо снижать.

Проводимые в Великобритании мероприятия уступают мерам, принятым в США после закона об очистке воздуха, внесенного по предложению сенатора Маски. К 1976 году снижение выхлопных газов от американских транспортных средств должно было достичь 90%. Требования нового законодательства повлекут за собой значительные инженерные усилия для обоснования экономической стороны дела. Не исключено, что в будущем автомобили станут приводиться в движение электричеством от аккумуляторов.

Загрязнение атмосферы и опасность для здоровья

Рахит. Одно время рахит, вызывающий нарушения роста костей и скелетной мускулатуры, был весьма распространен среди детей в промышленных городах. Еще до открытия витамина D эпидемиологи связывали рахит с недостатком дневного и солнечного света в задымленных северных промышленных городах. В этих городах солнечный свет, проходящий через пыль, дым и туман, содержит очень мало ультрафиолетовых лучей. В отличие от промышленных областей рахит не встречался на островах западных и северо-западных районов Шотландии, поскольку в течение столетий там были известны защитные и лечебные свойства рыбьего жира (масла тресковой печени). В семьях шотландских фермеров детям, как правило, в зимнее время ежедневно давали порцию масла печени трески. Позднее было открыто, что причина рахита связана с недостатком витамина D. Витамин D содержится в печени рыб, в яйцах, сливочном масле или маргарине, он образуется в коже из эргостерола под воздействием ультрафиолетового излучения.

Еще не так давно можно было сравнительно часто видеть детей и взрослых с последствиями рахита: они отличались маленьким ростом, кривыми или крестообразными ногами. Встречаются и другие костные деформации, но, поскольку они маскируются одеждой, их наличие не так бросается в глаза. С рахитом боролись путем пропаганды правильного питания, длительного пребывания на свежем воздухе и соответствующего добавления витамина D к пище и сухому молоку для грудных детей.

В бедных районах северных английских городов недавно отмечался рост частоты заболеваний рахитом, причем наибольшее число случаев наблюдалось поздней весной, после того как дети длительное время находились в помещениях в течение зимы. Исследователи сообщали о распространении рахита среди живущих в Англии эмигрантов из Азии, особенно среди девочек подросткового возраста. Возможно, это объясняется стремлением эмигрантов сохранить свои традиции питания, но скорее всего дело в том, что они стараются держаться в тени в солнечные дни. Эта привычка, необходимая на Востоке, в Англии совершение не нужна.

Хронический бронхит. Хронический бронхит может начинаться в любом возрасте, хотя он более распространен среди людей среднего и пожилого возраста. Мужчины подвержены заболеванию чаще, чем женщины. Болезнь возникает каждую зиму после острой простуды, но, как правило, бранхит характеризуется упорным течением и наблюдается в течение всего года. Как следствие бронхита образуется эмфизема легких, осложняющая заболевание. Хронический бронхит встречается чаще в городах, чем в сельской местности. В этиологии заболевания важную роль играет загрязнение воздуха, но следует отметить, что эта группа болезней связана также с такими факторами, как социальное положение больного, профессия, жилищные условия, климат и инфекционные заболевания; некоторые из них сами по себе могут быть связаны с загрязнением.

Этиологическая картина также может меняться. Пренебрежение инфекцией, перенесенной в детстве, может быть тесно связано с последующим развитием бронхита. В более позднем возрасте этому может способствовать легкомысленное отношение к курению. Принято считать, что раздражители, содержащиеся в сигаретном дыме, усиливают деятельность секреторных желез слизистой оболочки бронхиального дерева. При длительном раздражении происходит гипертрофия желез и наступает сужение просвета дыхательных путей. Сигаретный дым - распространенный вид загрязнения воздуха, вызывающий бронхит. Полагают, что если курильщик бросает эту вредную привычку, то процесс может прекратиться.

Некоторые исследователи приписывают повреждение легких при хроническом бронхите действию двуокиси серы, находящейся в атмосфере, но это предположение не нашло окончательного подтверждения. Что же касается угольного дыма, то он может нарушать процессы естественной смены эпителия слизистой бронхов, а потому быть причиной возникновения хронического бронхита.

Рак легких. Рак легких чаще возникает у мужчин и в возрасте до 40 лет встречается относительно редко, но в настоящее время картина меняется. Заболевание поражает главным образом жителей задымленных городов и реже обнаруживается в сельской местности. Отдельные исследователи выявили зависимость частоты заболевания раком легких от загрязнения воздуха. Сообщалось также, что рак легких распространен среди работающих в угольной промышленности. Хотя степень задымленности атмосферы начиная с викторианской эпохи постепенно снижалась^*, частота заболевания раком легких в текущем столетии возросла. В Скандинавии загрязнение воздуха дымом в городах невелико, тем не менее даже в этих странах отмечается большая разница в смертности от рака легких среди горожан и сельских жителей. Сообщения английских и американских ученых указывают на огромную роль курения в этиологии этого заболевания. Прекращение "самозагрязнения" организма играет первостепенную роль в обуздании современной эпидемии рака.

^* (Видимо, автор имеет в виду дым и копоть от каминов и других печей, сжигающих уголь. - Прим. ред.)

Изучение профессиональных заболеваний пополнило наши знания о других причинах рака легких. К ним следует отнести контакт с радиоактивными веществами, никелем, мышьяком и асбестом. Среди рабочих асбестовой промышленности рак легких возникает в десять раз чаще, чем среди широкого населения. Мельчайшие частички асбеста находят в городском воздухе, особенно в местах, расположенных вблизи асбестовых предприятий. Установлено, что возникновение мезотелиомы плевры и брюшины связано с крокидолитом (голубым асбестом). В ряде случаев развитие рака легких приписывали действию дизельных двигателей, но это весьма сомнительно.

Катастрофическая заболеваемость во время сильного тумана. В своем "Очерке о развитии здравоохранения в Глазго (1818-1925)" Чалмерс [5] посвящает отдельную главу проблеме очистки воздуха. Он сравнивает период низкой температуры, сопровождавшийся туманом, в конце 1909 года с февралем 1912 года, когда отмечалось такое же похолодание, но тумана не было.

За две недели 1909 года показатель смертности только от легочных заболеваний оказался равным 14,2 на 1000 жителей, что составило 49% общего числа смертей, в то время как за две недели 1912 года показатель смертности был 6,4 на 1000 жителей, т. е. всего 28%. В результате тумана в 1909 году число смертей среди детей грудного возраста возросло со 106 до 149, детей до 5 лет - со 191 до 279 и среди лиц старше 60 лет - со 118 до 150. Правда, по мнению автора, для детей до 5 лет приведенные цифры могли быть завышены из-за кори, которая свирепствовала в Глазго как в 1909, так и в 1912 годах. Но, как отметил еще в 1840 году Уильям Фарр, статистически доказать такую взаимосвязь очень трудно.

В приложении к отчету "Смертность и заболеваемость во время лондонского тумана 1952 года" приведены подробности о некоторых исключительно сильных туманах, случавшихся в Англии в конце XIX века. Самые сильные из них - в 1873, 1880, 1882, 1891 и 1892 годах - сопровождались значительным увеличением числа смертей от бронхита. Туманы происходили во время резкого похолодания, при этом общее число смертей, регистрируемых еженедельно, возрастало в 1,3-1,9 раза, а только от бронхита - в 1,6-2,6 раза.

У. Т. Расселл в 1926 году пришел к заключению, что температура и смертность, равно как плотность тумана и смертность, существенно коррелируют между собой, причем первая зависимость является более тесной. Однако Расселл вывел свои заключения на основании данных обо всех случаях тумана за 27 лет, поэтому его выводы для случайных густых и длительных туманов не обязательно верны.

В 1953 году была создана Комиссия по изучению загрязнения воздуха под председательством сэра Хью Бивера. Это было вызвано главным образом тем, что правительство и общественность были обеспокоены событиями, которые произошли во время и после знаменитого тумана в Лондоне с 5 по 8 декабря 1952 года. За первые три недели декабря было зарегистрировано на 4000 смертей больше, чем обычно ожидается в это время года. В отчете комиссии дан сравнительный анализ показателей смертности от бронхита в Англии и Уэльсе и Скандинавских странах (табл. 6.2).

Таблица 6.2. Показатели смертности от бронхита на 100000 жителей

Данные отчета Бивера отражают продолжающееся загрязнение воздуха, которое происходит из года в год во многих районах Великобритании. По мнению комиссии, между загрязнением атмосферы и частотой возникновения бронхита и других респираторных заболеваний прослеживается четкая взаимосвязь.

Как показывает статистика, ежегодные показатели смертности от бронхита в Англии и Уэльсе намного выше, чем в других европейских странах, по которым имеются достоверные данные. Не во всех случаях это относят за счет загрязнения воздуха, поскольку могут иметь значение и другие факторы, в частности климат и благоустройство жилищ. Согласно недавно полученным данным, показатели смертности в Скандинавских странах по-прежнему гораздо ниже, чем в Англии и Уэльсе, несмотря на активную борьбу последних за чистоту воздуха (табл. 6.3).

Таблица 6.3. Показатели смертности от бронхита, эмфиземы легких и астмы на 100000 жителей

Комиссия Бивера обрисовала также положение в Шотландии, показав соотношение между большими городскими агломерациями, крупными и малыми городами и прибрежными районами. Так, показатели смертности от бронхита в сильно загрязненной центральной части городской агломерации, расположенной по берегам реки Клайд, как правило, оказывались намного выше, чем в других районах Шотландии. В 1952 году в районе реки Клайд смертность от респираторных заболеваний составила 11,7% среди мужчин и 9% среди женщин, в то время как в других местах Шотландии эти цифры соответственно составляли 7,5% и 5,6% (табл. 6.4).

Таблица 6.4. Показатели смертности на 100000 жителей (Шотландия, 1952)

Несмотря на активные меры по очищению воздуха, начатые еще в 1956 году, данные по Шотландии за 1972 год показывают незначительное снижение частоты респираторных заболеваний (табл. 6.5).

Таблица 6.5. Показатели смертности на 100000 жителей (Шотландия, 1972)

Во время смога в начале декабря 1952 года в течение нескольких часов большое число людей было поражено заболеваниями верхних дыхательных путей. Тяжелее других пострадали люди, ранее болевшие респираторными болезнями, в частности хроническим бронхитом. Значительно увеличилось поступление в больницы лиц, страдающих легочными и сердечными заболеваниями.

По мнению Логана [6], изучавшего воздействие лондонского тумана 1952 года, столь катастрофическая частота заболеваний наблюдалась очень редко, и ее можно было сравнить лишь с эпидемией холеры 1854 года и эпидемией гриппа в 1918-1919 годах. Рост смертности отмечался во всех возрастных группах, но особенно много людей умирало в возрасте 45-74 лет. Число смертей от бронхита увеличилось в восемь раз, от воспаления легких - более чем втрое. Среди других причин, вызвавших заметное усиление смертности, можно назвать легочный туберкулез, рак легких, поражение коронарных сосудов, дегенерацию миокарда и некоторые другие респираторные заболевания. Любопытная деталь: как указал Логан, смертность от дорожных происшествий в это время не увеличилась, что объясняется малочисленностью транспорта на дорогах. Не увеличилось и число самоубийств. Данные о воздействии сильного тумана Логан свел в таблицу (табл. 6.6).

Таблица 6.6. Периоды внезапных увеличений смертности в районе Большого Лондона, вызванных густым туманом (по Логану, 1953)

Концентрация дыма во время лондонского тумана 1952 года усилилась в пять раз, а общая средняя концентрация двуокиси серы составила 0,7 мг/л, что в шесть раз превышает обычный уровень. Комиссия Бивера предположила, что резкое увеличение смертности было результатом раздражения верхних дыхательных путей различными ингредиентами тумана, главным образом продуктами сгорания угля. Уголь и кокс, распространенные в то время в Великобритании, содержали в среднем 1,5% серы и сжигались главным образом в открытых домашних печах.

Сходная картина наблюдалась в американском городе Донора, близ Питтсбурга, в последнюю неделю октября 1948 года. Погода резко изменилась, движения воздуха почти не ощущалось, возник густой туман. Случай изучался службой здравоохранения США посредством распространения среди части населения особого вопросника. Полную клиническую информацию удалось получить при обследовании пострадавших, а также лиц, госпитализированных в это время. Все пострадавшие подвергались рентгенологическому обследованию грудной клетки; делались также химические анализы на содержание соединений фтора в зубах, костях и моче. Ветеринары изучали случаи заболеваемости животных во время происшествия. Исследователи пришли к выводу, что обострение и возникновение болезней произошло в результате повышенного содержания двуокиси серы в сочетании с частицами других веществ, содержащихся в воздухе во время тумана. Обсуждалось также возможное влияние сернокислого аммиака, окислов азота и атмосферных фтористых соединений. Наиболее вероятным источником атмосферного загрязнения были промышленные предприятия, в том числе заводы по производству стали и цинка.

В декабре 1930 года в долине Маас (Бельгия) наблюдался такой же плотный туман, сопровождавшийся аналогичным ростом заболеваемости. В данном случае, как и в городе Донора, источником загрязнения был дым промышленных предприятий, включая заводы по производству стали и цинка.

Проблема атмосферного загрязнения в Калифорнии

Население округа Лос-Анджелес в Калифорнии, расположенного на территории площадью 414400 га, составляет 5 млн. человек, половина которых живет в городе Лос-Анджелес. К востоку от морского побережья уровень поверхности земли постепенно повышается, достигая высоты около 600 м на расстоянии 48 км в глубь материка, где уже начинаются горы. С севера и юга эта местность также окружена горами. Географические условия в этой чашеобразной впадине создают очень спокойную атмосферу. Летом и осенью в этой местности возникает на некоторое время сильное атмосферное загрязнение, вызывающее раздражение глаз, носа и глотки у людей, а также наносящее вред растительности. Вместе с тем, число поступлений в больницу по поводу респираторных и сердечных заболеваний во время таких эпизодов не превышает норму.

На основании анализа ряда химических веществ была выдвинута гипотеза, согласно которой определенные вещества подвержены воздействию солнечного ультрафиолетового излучения, в результате чего образуются раздражающие токсические соединения. Двуокись серы в качестве причинного фактора не рассматривалась. В настоящее время полагают, что причиной изменения воздушной среды в этом районе являются окислы азота и углеводороды, образующиеся при сгорании главным образом бензина. Этиология раздражения глаз неизвестна, не исключено, что в этом повинны несколько факторов. Некоторые наблюдатели считают, что причиной конъюнктивита может быть стресс.

Проблема выхлопных газов

В последнее время общественность проявляет беспокойство по поводу возможного вреда от черных выхлопных газов, выбрасываемых дизельными двигателями. Однако эпидемиологические исследования показали, что копоть от дизельных двигателей менее опасна, чем от двигателей, работающих на бензине. Регулярные проверки обеспечили улучшение состава выхлопных газов от дизельных двигателей.

Если сгорание топлива в бензиновом двигателе происходит неполностью, то в выхлопе образуется значительное количество окиси углерода. Этот газ рассеивается в атмосферу, но на перегруженных транспортом дорогах его концентрация может варьировать от 15 до 50 мг/л. В дорожных туннелях, например в туннеле под рекой Мерси (на северо-востоке Великобритании), содержание окиси углерода может составлять 100-500 мг/л. В туннеле под рекой Клайд в Глазго создана специальная вентиляция, и там концентрация газа редко превышает 150 мг/л. Работающие в туннелях могут подвергаться действию окиси углерода, но ее концентрация обычно невелика и редко достигает опасного уровня. По мнению некоторых исследователей, даже в небольших количествах окись углерода снижает работоспособность водителей. В настоящее время полагают, что окись углерода является одним из вредных факторов при курении и играет определенную роль в возникновении ишемической болезни сердца.

Выхлопные газы потенциально опасны и в том отношении, что в атмосферу выбрасывается свинец, который образуется при сгорании тетраэтилсвинца, входящего в состав бензина в качестве антидетонационного средства. Но исследования показали, что концентрация свинца на загруженной транспортом улице минимальна и, вероятно, в настоящее время не представляет опасности. Анализ пыли на городских улицах дает величины порядка 100-1500 мг/л. Более высокие концентрации были найдены в непосредственной близости к предприятиям по производству свинца. Постоянное исследование дорожной пыли является сегодня существенной профилактической мерой.

Пробы пыли были взяты на улицах Глазго, расположенных около трех основных заводов по производству свинца. Анализ содержания свинца показал максимальную концентрацию - 9540 мг/л, а минимальную - 23 мг/л. Санитарному ведомству были даны указания обратить особое внимание на очистку улиц, расположенных по соседству с предприятиями по производству свинца.

Воздействие фтористых соединений

В 1949 году Медицинский исследовательский совет опубликовал памятку по промышленному флюорозу, упомянув, в частности, об опасности, которой подвергаются люди и животные вблизи города Форт-Уильям (Шотландия). Было обнаружено, что в окрестностях города Форт-Уильям коровы страдают от избыточного потребления фтора. Болезненные симптомы наблюдались, несмотря на наличие обильных пастбищ. Как оказалось, больные животные паслись на расстоянии менее километра от алюминиевого завода, принадлежащего компании "Бритиш алюминиум". При медицинском обследовании не удалось выявить других причин заболевания. Однако было выявлено ненормальное состояние зубов: резцы были покрыты пятнистой эмалью, а также искривлены и деформированы, коренные зубы оказались чрезмерно стертыми. Вследствие постоянной переработки пищи зубы были столь изношены, что на них образовались длинные острые выступы, которые врезались в десны. Отмечалось также нарушение жевания. При химическом анализе зубов и костей больных животных было выявлено избыточное содержание фтора, а в сухом остатке травы его концентрация была необычно велика - 61 мг/л.

Больные коровы были обследованы в Королевском ветеринарном колледже Эдинбурга. Они находились в очень плохом состоянии. Из-за неправильного пережевывания пищи произошло хроническое растяжение рубца, сычуг был также растянут. В туше не содержалось жира. Были найдены переломы ребер, и после удаления мышц оказалось, что ребра очень хрупкие. Высокое содержание фтора было обнаружено в ребрах, нижней челюсти, лучевой и локтевой костях и в дентине зубов. Для проведения сравнения была обследована также контрольная группа животных.

Исследования воздуха в котельной алюминиевого завода выявили концентрацию фтора, равную 3,6 мт/м³. Содержание фтора на территории завода было намного меньше, чем в котельной. Так, на расстоянии 180 м концентрация составила около 15% средней концентрации, найденной в котельной, а на расстоянии полутора километров - около 3%. Оказалось, что в распределении и степени загрязнения большую роль играют географические и климатические факторы. В непосредственной близости от завода содержание фтора в пробах сухой почвы составляло 1010 мг/л. В пробах сырой воды, взятых из различных источников этого района, фтор содержался в низкой концентрации, максимальная величина составила 0,18 мг/л.

Заводские рабочие также были обследованы. Их разделили на группы в зависимости от расположения рабочего места - в котельной или в других местах. Обследование не выявило серьезных проявлений заболевания, хотя отдельные рабочие котельной жаловались на кашель и расстройства желудочно-кишечного тракта. Количества фтора, выделяемого с мочой, варьировало. У рабочих-мужчин котельной эта величина была наибольшей и составляла 9,03 мг фтора в сутки, у работающих в других цехах завода она была сравнительно низкой - 1,83 мг, 437 рабочих прошли рентгенологическое обследование, у 56 из них были найдены различные отклонения от нормы. У некоторых были обнаружены явные признаки костной формы флюороза.

У некоторых детей, живущих в окрестностях, была найдена пятнистость зубной эмали. Дети поселка Инверлох, расположенного недалеко от завода, оказались менее устойчивыми к кариесу зубов по сравнению с контрольными группами из других областей графства Инвернесс.

В рекомендациях отчета указывалось на необходимость самых строгих мер для уменьшения количества фтора, выбрасываемого заводом в атмосферу.

Другие подобные случаи наблюдались вблизи химических предприятий и некоторых кирпичных заводов.

Прочие вещества, иногда загрязняющие воздух

Установлено, что бериллий, представляющий известную профессиональную опасность, может оказывать воздействие на людей, живущих вблизи предприятий, на которых производятся электрическое оборудование дневного света и определенные виды эмалей, сплавов и различные сорта стали. Это вещество может вызывать гранулематозное поражение кожи и острое воспаление легких. Известно, что кадмий, используемый для производства кадмиевых электродов и керамики, вызывает поражения легочной и сердечно-сосудистой систем и почек. Некоторые исследователи усматривают зависимость этих заболеваний от содержания кадмия в воздухе. Случаи хронического отравления двуокисью марганца наблюдались в результате воздействия пыли при разгрузке, измельчении и обработке руды. При этом могут возникать такие осложнения, как пневмония и паркинсонизм.

Мышьяк вызывает раздражение и изъязвление кожи, а в тяжелых случаях - расстройство желудочно-кишечного тракта и периферический неврит. Обнаружено, что вблизи плавильных заводов выделяется мышьяк и происходит загрязнение почвы. Содержание мышьяка у крупного рогатого скота, пасущегося на таких землях, относительно высокое.

В 1974 году на химическом заводе в Фликсборо (графство Линкольншир) произошел взрыв, в результате которого в атмосферу было выброшено огромное количество токсических газообразных веществ.

Таковы лишь несколько примеров ядовитых веществ, которые применяются в промышленности и могут попасть в атмосферу и загрязнять окрестности, если постоянно не соблюдать соответствующих мер предосторожности.

Проблемы планирования

В своем стремлении как можно быстрее строить жилые здания местные власти, несмотря на предупреждения, нередко допускают ошибки в планировании и возводят новые жилища слишком близко от промышленных предприятий. Иногда многоэтажные здания превосходят по высоте находящиеся поблизости заводские дымовые трубы. Известно, что в заводском дыме подчас содержатся вредные вещества, в частности уксусная и фосфорная кислоты, альдегиды и фурфурол, которые даже в большом разведении вызывают раздражение глаз и слизистых оболочек, особенно когда ветер относит дым и газы на жилые здания. В хорошую погоду подчас можно видеть, как дымовая "шапка" окружает дома. Естественно, это раздражает жильцов, действует им на нервы. Планировщики обязаны не допускать таких ошибок, поскольку их исправление слишком дорого обходится всем заинтересованным лицам. Может потребоваться замена дымовой трубы, чтобы она была выше, чем многоэтажное здание, или снижение высоты жилого дома. В исключительных случаях может потребоваться отодвинуть жилые здания. Для того чтобы обеспечить точность и успешность проводимой операции, необходимы эксперименты с ветровым туннелем.

Заключение

Проводимые в течение ряда лет последовательные мероприятия по обеспечению полного сжигания топлива способствовали очищению атмосферы. Особое значение для успешного выполнения поставленной задачи имели постановления об очистке воздуха 1956 и 1968 годов. Мы не наблюдаем более зимних смогов, сопровождавшихся сильным увеличением смертности, как это случилось в Лондоне в 1952 году.

Надо надеяться, что уменьшение уровня загрязнения воздуха в городах поможет в конце концов снизить частоту заболевания бронхитом; но, чтобы ускорить этот процесс, требуется пересмотреть отношение к курению. В Великобритании пока не выявлено, что выхлопные газы от дизельных и бензиновых двигателей наносят значительный вред здоровью, но уже принимаются меры к снижению количества выхлопных газов и концентрации свинца, выбрасываемых в атмосферу.

При планировании больших заводских комплексов или новых жилых кварталов необходимо постоянно помнить, что осуществление этих планов не должно угрожать здоровью людей. Строить жилые дома вблизи существующих промышленных предприятий надо столь же осмотрительно, как и оценивать последствия возведения новых предприятий рядом с жилыми кварталами.

Литература

1. Atmospheric Pollution in Leicester - A Scientific Survey, Atmospheric Pollution Research, Techn. Pap. No. 1, HMSO, 1945.

12. Douglas J. W. В., Walker R. E. Brit. J. Preventive and Soc. Med., 1-8 (January 1966).

16. Industrial Fluorosis. A study of the hazard to Man and Animals near Fort William, Scotland. Med. Res. Counc. Memo., No. 22, 1949.

Глава VI. Очистка воздуха (Т. С. Уилсон)

Введение