ЧТО ТАКОЕ ТВЕРДЫЕ ВЕЩЕСТВА PM2.5? ИСТОЧНИКИ | ВОЗДЕЙСТВИЯ

Что такое твердые частицы PM2.5?

Если говорить о качестве воздуха, то Индия достигла тревожного состояния. Повышенное содержание PM2.5 влияет на качество воздуха, окружающую среду и здоровье человека. Недавний отчет Всемирной организации здравоохранения показал, что 8.0 миллионов смертей в год наблюдаются из-за плохого качества воздуха. Это составляет 6.7% глобального бремени болезней, которые могут быть связаны с твердыми частицами. Воздействие озона зафиксировало 1.52 миллиона преждевременных смертей.

Факторы повышения концентрации PM2.5

Сочетание взвешенных твердых частиц и жидких капель в воздухе образует твердые частицы. Он также содержит пыль и сажу. PM2.5 представляет собой сверхмелкую вдыхаемую частицу диаметром 2.5 микрометра, которая может проникать глубоко в легкие, вызывая респираторные заболевания и недомогания. Он также содержит металлы и ионы тяжелых металлов (кадмий, никель, калий, медь), органические и неорганические соединения, аллергены, многие микробные соединения и полициклические ароматические углеводороды (ПАУ).

Повышение температуры воздуха в зимний период и атмосферные инверсии в северном полушарии увеличивают концентрацию PM2.5 в воздухе. В летний сезон стационарные воздушные массы, лесные пожары и образование вторичного аэрозоля увеличивают концентрацию PM2.5.

В северной Индии несколько факторов способствуют увеличению концентрации твердых частиц. Физические, химические и метеорологические факторы влияют на концентрацию РМ в окружающей среде. Физические и химические факторы, в том числе размер частиц, их количество, плотность и концентрация в атмосфере, влияют на подвижность (движение) частиц. Помимо этого, метеорологические факторы, такие как скорость ветра, направление ветра и погодные условия, такие как осадки, влияют на процессы переноса и судьбу ТЧ в окружающей среде.

Летом бытовая энергия способствует концентрации PM2.5 на 62 %, а зимой — на 70 %. Научные эксперименты показали, что концентрация повышается ночью. Индия сообщила о 60 мкг/м3 и 40 мкг/м3 как 24-часовая и годовая концентрации PM2.5 соответственно.

ИСТОЧНИКИ ТВЕРДЫХ ВЕЩЕСТВ PM2.5 В ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ

Присутствие и появление PM2.5 в окружающей среде до сих пор остается предметом дискуссий. Источники – это места, откуда этот загрязнитель попадает в окружающую среду.

1. Природные источники

Несколько природных явлений, таких как дождь и поверхностный сток, влияют на подвижность PM 2.5. Дождевая вода смывает загрязнитель и меняет его судьбу в окружающей среде. Лесные пожары, извержения вулканов и стихийные бедствия, такие как землетрясения, приводят к увеличению концентрации твердых частиц. Он имеет пониженную скорость атмосферного спуска, что увеличивает время его пребывания в окружающей среде.

2. Промышленность и очистные сооружения

Процессы производства продуктов в целлюлозно-бумажной промышленности, нефтеперерабатывающих заводах, кирпичных печах, электростанциях и очистных сооружениях бытовых отходов выбрасывают PM 2.5 в окружающую среду.

3. Выбросы

Выбросы от транспортных средств, сжигание угля, сжигание листьев и древесины, сельскохозяйственная деятельность, сжигание стерни, сжигание биомассы и сжигание биотоплива приводят к увеличению концентрации твердых частиц. Газообразные выбросы электростанций вступают в реакцию в атмосфере и образуют твердые частицы.

4. Домашняя деятельность и персоны

PM 2.5 также выделяется в результате курения табака, горения свечей, приготовления пищи, такой как тушение, жарка, нерегулярное обслуживание кухонных дымоходов, керосиновых обогревателей, газовых плит, работы камина и т. д. Помимо этого, строительные работы увеличивают концентрацию PM2.5.

ВОЗДЕЙСТВИЕ ТВЕРДЫХ ВЕЩЕСТВ (PM2.5)

A. Воздействие PM2.5 на окружающую среду

Твердые частицы влияют не только на здоровье человека, но и на окружающую среду. Воздействие PM2.5 на окружающую среду проявляется в снижении видимости, кислотных дождях, повышенном загрязнении воздуха, материальном ущербе, ущербе для экосистемы, нарушении функционирования растений и деревьев, загрязнении рек и океанов, а также в снижении продуктивности и урожайности сельскохозяйственных культур. Его распространение легко из-за размера и заставляет его изменить свою судьбу в окружающей среде.

1. Производство дымки

Дымка снижает видимость и увеличивает вероятность дорожно-транспортных происшествий. Твердые частицы оставляют пятна, влияющие на материальную среду, такую ​​как здания, статуи, памятники и т. д.

2. Плодородие почвы

Различный химический состав твердых частиц оказывает различное воздействие. Это также влияет на плодородие почвы, что приводит к снижению урожайности сельскохозяйственных культур и продуктивности сельского хозяйства.

3. Питательный цикл

Твердые частицы мешают круговороту питательных веществ, воздействуя на ризосферу.

4. Фотосинтез растений

Мелкие частицы, оседая на листьях, блокируют проникновение солнечных лучей в листья и нарушают процесс фотосинтеза растений. Образование ссадин и лучистого тепла влияет на фотосинтез растений из-за наслоения PM2.5 на листья. Это уменьшает достижение фотонного потока к фотосинтезирующим тканям.

5. Отложение в водоемах

Осаждение токсичных тяжелых металлов, содержащих PM2.5, в водоемах, включая ручьи и океаны, влияет на морские и водные экосистемы. Несколько водных форм жизни умирают из-за их пониженной кислотоустойчивости. Это также влияет на людей, когда они включают в свой рацион загрязненную водную пищу.

6. Нарушение экосистем

Твердые частицы также нарушают пищевую цепь и пищевую сеть в экосистеме из-за их общих зависимостей, различных допусков по токсичности и сопутствующих эффектов. Его концентрация, влияющая на экосистему, напрямую связана с изменением климата.

B. Воздействие PM2,5 на здоровье человека

В эпидемиологических исследованиях серьезные последствия для здоровья связаны с твердыми частицами диаметром 2.5 микрона. Воздействие твердых частиц на организм человека зависит от продолжительности их воздействия и концентрации.

Воздействие PM2.5 на здоровье зависит от возрастной группы, пола и расы. Исследования и исследования показывают, что белые люди, дети и женщины очень восприимчивы к его воздействию.

1. Проникновение в дыхательную систему

Твердые частицы имеют тенденцию уносить с собой токсичные материалы из-за их уменьшенного диаметра и увеличенной площади поверхности. Мелкие ПМ легко выходят из ноздрей и проникают вглубь по направлению к бронхам и альвеолам, разъедая альвеолярную стенку легких.

По данным ВОЗ, в 2016 году было зарегистрировано 4.2 миллиона преждевременных смертей из-за воздействия PM2.5.

2. Рост числа госпитализаций и невыходов на работу

Воздействие PM2.5 увеличивает количество госпитализаций, обращений в отделение неотложной помощи и невыходов на работу в школах и офисах, особенно в случаях с ранее существовавшими заболеваниями, у пожилых людей и детей. Твердые частицы вызывают пневмонию и бронхит.

3. Злокачественные эффекты

Воздействие твердых частиц 2.5 показывает пагубные последствия в раннем возрасте, включая респираторные, сердечно-сосудистые и внутриутробные расстройства. Это повышает вероятность младенческой смертности.

4. Роговица и конъюнктива человека

Воздействие высоких концентраций РМ2.5 приводит к жжению, зуду и покраснению глаз, аллергическому конъюнктивиту. Лабораторные исследования показывают, что он снижает выживаемость эпителиальных клеток роговицы человека (HCEC), вызывая клеточную аутофагию. Он также отвечает за усадку клеток.

5. Уменьшение антиоксидантов

Твердые частицы уменьшают количество антиоксидантов в организме человека. Окислительный стресс, вызванный ионами гидроксила, повреждает ДНК. Тератогенез, мутагенез и канцерогенез индуцируются поврежденной ДНК, если она не восстанавливается вовремя.

6. Увеличение видов АФК

Избыточное производство активных форм кислорода (АФК) снижает антиоксидантную функцию клеток, что приводит к перекисному окислению липидов на клеточной мембране и повышению уровня внутриклеточного кальция (Ca2+). Свободные радикалы из PM2.5 индуцируют выработку свободных радикалов для окисления клеток легких и могут быть основной причиной телесных повреждений, вызванных перекисным окислением свободных радикалов.

7. Снижение метаболической активности

PM2.5 вызывает сверхэкспрессию связанных с воспалением цитокинов, генов аутофагии и факторов транскрипции, вызывая воспалительные повреждения клеток. Твердые частицы увеличивают патогенную адгезию и снижают антимикробную активность, местную микрофлору, альвеолярные макрофаги и естественные клетки-киллеры.

8. Другие связанные последствия для здоровья

PM2.5 вызывает цереброваскулярные расстройства, психическое здоровье, чихание, кашель, раздражение глаз, носа и горла, кожные аллергии, астму, сердечно-сосудистую обструктивную болезнь легких (ХОБЛ), удушье, сердечную аритмию, рак, генотоксичность, рак и воспаление. Исследования показывают, что это может даже вызвать сахарный диабет, снижение веса при рождении и преждевременную смерть. Он вызывает сердечно-сосудистые и легочные заболевания, приводящие к увеличению смертности и заболеваемости.

22 индийских города из 30 самых загрязненных городов мира

Строительная деятельность, количество автомобилей (которое увеличивается с ростом населения), индустриализация и урбанизация в мегаполисах Азии в значительной степени способствуют загрязнению PM2.5.

По данным ВОЗ, 91% людей проживает в местах с индексом качества воздуха выше установленных норм. 91% случаев преждевременной смерти приходится на страны с низким и средним уровнем дохода.

Согласно статье, опубликованной в журнале Lancet Planetary Health Инициативой по бремени болезней на уровне штатов Индии, 18% от общего числа смертей в Индии были вызваны загрязнением воздуха в 2019 году.

Когортное исследование Американского онкологического общества показало увеличение смертности от рака легких на 15-27% при увеличении концентрации PM2.5 на 10 мкг/м3.

Согласно недавнему отчету Швейцарской организации за 2021 год, 22 индийских города входят в число 30 самых загрязненных городов мира.

Газиабад занял второе место со среднегодовой концентрацией твердых частиц 2,5 106,6 мкг/м3 после Хотана, Китай. Другими индийскими городами, получившими рейтинги, были Буландшахр, Бисрах, Джалалпур, Бхивади, Нойда, Большая Нойда, Канпур, Лакхнау, Дели, Фаридабад, Меерут, Хисар, Джинд, Харьяна, Агра, Фатехабад, Музаффарнагар, Музаффарпур, Гургаон, Бандхвари, Ямуна Нагар, Рохтак и Дхарухера. Большинство этих городов находятся в северных индийских штатах Уттар-Прадеш, Харьяна и Раджастхан.

ДОБАВЛЕНИЕ СЖИГАНИЯ СТЕРНИ К КОНЦЕНТРАЦИИ ТВЕРДЫХ ВЕЩЕСТВ В ДЕЛИ

Северный регион Индии приходится на Индо-Гангскую равнину. Предмуссонный (с апреля по май) и постмуссонный (с октября по ноябрь) период — это период, когда жители Северной Индии испытывают сильное загрязнение воздуха. В 2020 году Наир М. и др. сообщили, что Индия заняла второе место по выбросам аэрозолей исключительно из-за сжигания стерни. Сжигание стерни и его связь с транспортными выбросами оказывают прямое и косвенное воздействие как на здоровье человека, так и на изменение климата. В 2019 году значение индекса качества воздуха (AQI) в Дели было зарегистрировано на уровне 487. В Газиабаде было зарегистрировано 493, тогда как в Большой Нойде — 480, что оказывает смертельное и опасное воздействие на здоровье человека.

Сжигание стерни — это сжигание соломы, стерни от урожая риса и пшеницы, что опасно для Дели и его жителей. Сжигание стерни вызывает увеличение концентрации твердых частиц в атмосферном воздухе, которые могут проникать глубоко в легкие, увеличивая вероятность рака легких на 36%.

На Индию приходится 26.2% от общего числа лет жизни с поправкой на инвалидность (DALY). Пенджаб, Харьяна, Уттар-Прадеш и Раджастхан из Северной Индии сообщили о самых высоких показателях DALY. Отчет Всемирного банка показал, что сжигание биомассы составляет 9–28 % PM2.5 в Дели, 23–29 % в Мумбаи, 24 % в Чандигархе и 37–70 % в Калькутте. Частицы, выбрасываемые при сжигании стерни, застаиваются на высоте 2 км выше области стерни, и эти частицы разносятся ветром на большую высоту на 3000 м в сторону Дели. Застой этих частиц может быть связан с уменьшением скорости и направления ветра.

Выбросы от сожженной стерни:

При сжигании стерни выделяются окись углерода (CO), двуокись углерода (CO2), оксиды азота (NOx), оксиды серы (SOx), метан (CH4), а также PM10 и PM2.5. Каждый год в Индии производится 342 тонны стерни, из которых 34% и 22% приходится на рис и пшеницу соответственно. 23.86% из 342 тонн сжигается сразу после сбора урожая на полях в открытой среде.

Отчет IARI (Индийский институт сельскохозяйственных исследований) показал, что каждый год сжигается 14 тонн из 22 тонн рисовой стерни. На Харьяну и Пенджаб приходится 48% общего сжигания рисовой стерни. В 2011 году Sahai et al. сообщили, что при сжигании 63 тонн стерни в воздух выбрасывается 3.4 тонны CO, 0,1 тонны NOx, 91 тонна CO2, 0.6 тонны CH4 и 1.2 тонны твердых частиц.

Газета Economic Times сообщила о 46.5% увеличения сжигания стерни из Пенджаба и о снижении на 28.6% из Харьяны. В 2019 году Пенджаб сообщил о 52 225 активных пожарах из-за сжигания стерни, что увеличилось на 24,312 пожаров в 2020 году, что составляет 76,537 активных пожаров. Это приводит к увеличению концентрации твердых частиц.

МЕРЫ ПО СНИЖЕНИЮ ТВЕРДЫХ ВЕЩЕСТВ 2.5

Каждый вклад имеет значение, когда речь идет об уменьшении загрязнения. Есть некоторые меры, которые люди могут принять для снижения загрязнения PM2.5.

1. Если вы курите, бросьте курить, потому что это повышает концентрацию твердых частиц в 2.5 раза.
2. Избегайте постоянного горения дров, свечей и каминов.
3. Не используйте пылесосы без фильтров HEPA.
4. Избегайте использования личного транспорта каждый раз и планируйте много поездок
5. Переходите на возобновляемые и экологически чистые источники энергии в быту, а именно на солнечную и ветровую энергию.
6. Откажитесь от использования генераторов в домах.
7. Выключение транспортных средств при ожидании на красный сигнал светофора.
8. Прекратите получать ненужные ремонты и конструкции в домах.

Важным шагом на пути к сокращению количества твердых частиц является прекращение сжигания стерни. Наоборот, стерня при надлежащем уходе может принести различные экономические выгоды. Собранная после уборки урожая стерня способна повышать плодородие почвы. Следовательно, его применение сделает почву более плодородной. Щетина является хорошим источником энергии и может применяться на электростанциях. Сырье на основе стерни полезно в целлюлозно-бумажной промышленности. В биотопливе в качестве биомассы используется производственная стерня. Щебень легко превратить в компост или биоуголь.

Исследование, проведенное Upadhyay A. и др. в 2018 году, показало, что выбросы в транспортном, промышленном и энергетическом секторах при полном смягчении спасают 92,380 преждевременных жизней. Выбросы от жилых секторов при полном сокращении могут спасти 378,295 жизней. Это составляет 95% интервалов неопределенности.