Важнейшей характеристикой воздушного бассейна является его качество, так как для нормальной жизнедеятельности людей требуется не просто воздух, но воздух определенной чистоты. Это условие здоровья людей, состояния растительного и животного мира, прочности и долговечности конструкций зданий и сооружений.

В процессе антропогенной деятельности атмосфера подвергается изъятию газовых элементов, загрязнению газовыми примесями и вредными веществами, нагреванию. Привнесение в воздушную среду каких-либо новых веществ, не характерных для нее, называется загрязнением.

Особенно остро проблема загрязнения атмосферы встала во второй половине XX в., т.е. в период научно-технической революции, характеризующейся чрезвычайно высокими темпами роста промышленного производства, выработкой и потреблением электроэнергии, выпуском и использованием в большом количестве транспортных средств. В итоге газовый состав атмосферы изменился: концентрация некоторых ее компонентов повысилась (например, углекислого газа — на 0,4 %, метана — на 1, закиси азота — на 0,2 %), появились новые загрязняющие вещества.

Масштабы загрязнения обусловлены мощностью выброса и характером воздушных потоков. Различают локальное, региональное и глобальное загрязнение атмосферного воздуха. Локальное загрязнение связано с одним или несколькими источниками выбросов, зона влияния которых определяется главным образом изменчивой скоростью и направлением ветра. Региональное загрязнение охватывает территорию в сотни километров, подпадающую под воздействие выбросов крупных производственных комплексов. Глобальное загрязнение распространяется на тысячи километров от источника загрязнения и нередко охватывает весь земной шар. Прежде всего оно характерно для Северного полушария планеты.

Основными источниками загрязнения атмосферы являются естественные (природные), производственные и бытовые процессы.

Естественное, или природное, загрязнение происходит за счет естественных факторов, таких как пылевые бури, извержения вулканов, выдувание почв, лесные пожары, различные продукты растительного, животного или микробиологического происхождения.

Производственное загрязнение — следствие деятельности промышленных, сельскохозяйственных, строительных предприятий, работы различных видов транспорта. Три четверти выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух связаны с работой автомобильного транспорта, причиной остальных являются промышленные предприятия и строительный комплекс. За период 1990—2008 гг. объем выбросов от стационарных источников снизился почти в три раза благодаря усилению контроля за выбросами, увеличению доли природного газа в топливно-энергетическом балансе страны, а также по причине спада производства в ряде отраслей промышленности.

Промышленные источники загрязнения анализируются по отраслям, а также по ингредиентам (составу загрязняющих веществ). В глобальном масштабе наиболее крупными загрязнителями являются теплоэнергетика, черная и цветная металлурги, химия и нефтехимия, промышленность строительных материалов.

Тепловые электростанции, теплоэлектроцентрали и отопительные котельные потребляют более одной трети добываемого в мире топлива и занимают ведущее место среди других отраслей промышленности по загрязнению воздушного бассейна оксидами серы, азота и пылью. Вследствие техногенной деятельности человека в атмосфере увеличивается концентрация оксида и диоксида углерода. В нее ежегодно вносится 7 • 10¹⁰ т СО₂ в форме продуктов сжигания топлива. Более половины всех выбросов опасных углеродных смесей приходится на пять стран: США (23%), Китай (13,9 %), Россию (7,2 %), Японию (5 %), Германию (3,8%)

Если потребление минерального топлива и дальше будет возрастать, это может вызвать нежелательные последствия для климата Земли, в частности повышение температуры на 1,5-2 ⁰С. Другие промышленные предприятия выбрасывают в воздушный бассейн свои специфические примеси. Так, с черной и цветной металлургией связано образование в атмосфере огромного количества пыли, угарного газа, оксидов азота и серы, фенола, формальдегида и многих других вредных веществ. Результатом быстрого развития химической и нефтехимической промышленности стало образование в атмосфере и на поверхности Земли большого количества стойких токсических кислот. Машиностроение — источник выбросов угарного газа, оксидов азота, фенола, формальдегида, щелочей и других вредных веществ, связанных в основном с литейным, гальваническим и красочным производством. В промышленности строительных материалов наиболее мощными выбросами вредной пыли в окружающую местность отличаются предприятия по производству цемента.

Газообразные выбросы промышленных предприятий образуют в атмосферном воздухе аэродисперсные системы, которые за счет турбулентного движения и других процессов долгое время удерживаются в воздухе. Дальность распространения загрязнителей зависит от продолжительности их нахождения в воздухе, а также от метеорологических условий: скорости и направления потоков в атмосфере, осадков и др. Время пребывания в атмосфере углекислого газа составляет от одного до пяти лет, сернистого газа — несколько дней, твердых частиц — от нескольких секунд до нескольких месяцев и даже лет, что зависит от их размеров и высоты источника.

В результате выброса в атмосферу огромного количества диоксидов серы и оксидов азота резко увеличилась кислотность выпадаемых осадков: дождей, снега, тумана. Кислотные осадки снижают урожай, губят растительность, уничтожают жизнь в пресных водоемах. Ветры, не знающие границ, переносят кислотные осадки на огромные расстояния. По некоторым данным, 20 % кислотных осадков в Европе вызваны выбросами промышленности Северной Америки.

По объемам выбросов от стационарных источников промышленность занимает первое место среди отраслей экономики. На ее долю приходится 67,8 % всех выбросов от стационарных источников.

В 2008 г. 30—35 % общего объема промышленных выбросов пришлось на топливную промышленность, 19 — электроэнергетику, 12 — химическую и нефтехимическую, 10 — машиностроение, около 8 % — промышленность строительных материалов. В составе выбросов преобладали углеводороды (28,3 %), оксид углерода (22,3 %), диоксид серы (16,2 %), диоксид азота (13,8 %), твердые выбросы (12 %).

Оценка интенсивности выбросов (отношение массы выбросов к стоимости ВВП), проведенная в конце 1990-х гг., показала, что предприятия выбрасывали в атмосферу в 1,5—2,0 раза больше загрязняющих веществ (особенно S0₂), чем в большинстве индустриально развитых стран, но значительно меньше, чем в других странах Восточной Европы. Такие результаты обусловлены рядом факторов: значимостью природного газа в топливно-энергетическом балансе республики; практически полным отсутствием работающих на угле электростанций; относительно низкой долей угля в топливе, потребляемом жилищным сектором.

Динамика выбросов загрязняющих веществ в атмосферу за последнее десятилетие свидетельствует о ярко выраженной тенденции к их снижению: если в 1990 г. общий объем составлял 3403 тыс. т, то в 2008 г. — 1597 тыс. т, или меньше в 2,1 раза (рис. 5.1). Меняется также соотношение выбросов от стационарных и передвижных источников. Если в начале 1980-х гг. между их объемами наблюдалось равновесие» то в 1990 г. доля автотранспорта достигла 65,5 %, а в 2008 г. она выросла Д° 75,2 %, в то время как доля стационарных источников снизилась до 24,8 %.

Данная тенденция обусловлена прежде всего переводом отечественной энергетики с твердых и жидких видов топлива на природный газ, а кроме того — реализацией природоохранных мероприятий: закрытием или реконструкцией устаревших производств, сопровождавшихся выбросами больших объемов загрязняющих веществ; созданием воздухоочистных устройств и др.

Несмотря на уменьшение объемов выбросов загрязняющих веществ, проблема качества атмосферного воздуха в городах остается. В большинстве промышленных центров при неблагоприятных метеоусловиях разовые концентрации основных и специфических примесей нередко в 2—4 раза превышают нормы, установленные в стандартах качества.

На загрязнении воздушного бассейна Земли сказывается и сельскохозяйственная деятельность человека. Вносимые в почву агрохимикаты переходят в окружающую среду в результате выветривания и с почвенной влагой. Чаще всего загрязнителями являются пестициды, используемые для защиты сельскохозяйственных культур и леса от вредителей и болезней. Велико воздействие и животноводства, особенно крупных животноводческих комплексов — источников поступления в атмосферу распространения на значительные расстояния аммиака, серо, водорода и других газов с резким запахом.

Все более мощными загрязнителями воздушного бассейна выступают различные виды транспорта. Бурный рост автомобилестроения обеспечил автотранспорту во многих странах место лидера по загрязнению окружающей среды. Наиболее негативное воздействие он оказывает в городах. Автомобильные выхлопные газы представляют смесь примерно 200 веществ. Основными вредными примесями являются оксиды углерода и азота, углеводороды, альдегиды, сернистые газы. Из-за неполного сгорания топлива в двигателе часть углеводородов превращается в сажу, содержащую смолистые вещества. Весьма опасная составная часть выхлопных газов автомашин — соединения, образующиеся при сгорании в двигателе тетраэтилсвинца, который добавляют к бензину. Выбросы угарного газа (СО), как и иных загрязнителей, на постсоветском пространстве во многом обусловлены низкими экологическими параметрами автомобилей.

Загрязнение воздушной среды железнодорожным транспортом происходит при использовании тепловозов, проведении погрузочно-разгрузочных работ. Серьезную опасность представляет авиация, так как работа реактивных двигателей связана с расходованием огромного количества кислорода. Запуск сверхмощных ракет нарушает целостность озонового слоя атмосферы и открывает доступ на Землю губительному ультрафиолетовому излучению Солнца. Околоземные слои атмосферы засоряются уже нефункционирующими космическими аппаратами.

Многие бытовые процессы также ведут к загрязнению воздушной среды. Прежде всего это накопление и переработка бытовых отходов. Канализационные системы, кухни, мусоропроводы, свалки являются источниками загрязнения атмосферы городов и других населенных мест. В большом городе заметно проявляется загрязнение воздуха его населением. Каждый человек ежедневно выдыхает около 10 м³ воздуха, насыщенного парами воды и содержащего около 4 % углекислого газа, поэтому в городе с пятимиллионным населением люди ежесуточно отдают в атмосферу около 2 млн м³ углекислого газа, 600 м³ водяного пара.

Одним из результатов деятельности человечества в XX В явилось загрязнение атмосферы и других компонентов природы радиоактивными элементами. Радиоактивное загрязнение

окружающей среды представляет собой увеличение естественного радиационного фона в результате использования человеком естественных и искусственных радиоактивных веществ. Его источниками явились прежде всего экспериментальные взрывы при испытаниях атомных и водородных бомб, а также связанные с изготовлением ядерного оружия производства, ядерные реакторы и атомные электростанции, отходы атомных предприятий и установок. Вследствие различного рода повреждении и аварий атомных реакторов в Англии, Франции, Болгарии, Германии, США и ряде других стран мира происходили выбросы радиоактивных веществ в окружающую среду. Крупнейшей катастрофой явился взрыв ядерного реактора на Чернобыльской АЭС в 1986 г. Радиоактивное загрязнение воздушной среды такими летучими элементами, как цезий-137, стронций-90, плутоний распространилось на всю Европу. Площадь самого большого пятна (2,6 км²) очень сильного загрязнения (более 40 Ku/км²) находится в Беларуси, далее идут Украина (0,56 км²) и Россия — (0,46 км²). В других странах Европы загрязнение не превышает 2—5 Ku/км², такие пятна были обнаружены в Финляндии, Австрии, Швеции и Франции. По оценкам отдельных ученых, в наступившем тысячелетии население земного шара получает дополнительное облучение вдвое большее, чем доза естественного радиационного фона.

Воздушная среда является распространителем таких специфических «загрязнителей», как шумы, инфразвук, вибрации, электромагнитные поля и ионизирующие излучения.

Различают два вида шумов: воздушный и структурный. Воздушный шум распространяется в воздухе от источника возникновения до места наблюдения; структурный — излучается поверхностями колеблющихся конструкций стен, перекрытий, перегородок зданий. В зависимости от физической природы шумы могут быть механического, аэродинамического, электромагнитного, гидродинамического происхождения. Воздушный шум проникает в помещения через закрытые или открытые окна, форточки, а также стены; вибрации передаются по грунту или трубопроводам, идущим к строительным конструкциям, колебания которых вызывают появление структурного шума. Возникающее при этом звуковое давление оказывает разрушительное воздействие на организм человека, особенно на его психику.

Шумовые характеристики транспортных средств на автомобильных магистралях крупных городов составляют 70—85 дБ (децибел), трамвайных линий — от 71 до 80, железнодорожных потоков — от 60 до 75, вблизи аэропортов — до 105 дБ.

На отдельных пригодных для заселения территориях, примыкающих к промышленным предприятиям, уровни звукового давления достигают 100—120 дБ (допустимо 60 дБ). В целом в городах более четверти селитебной территории, на которой проживает около 30 % населения города, находится в зонах акустического дискомфорта.