Лидарный мониторинг загрязнения окружающей среды в городе и выявление опасности для здоровья населения

Аэрозольные загрязнения оказывают негативное влияние на здоровье населения, что описывается в большом количестве научно-исследовательских работ зарубежных исследователей. Пылевые частицы имеют небольшой размер и переносятся на большие расстояния, на них абсорбируется различные элементы. Пылевые частицы оказывают комплексное влияние на организм человека - механическое, химическое, и зачастую радиогенное. Состав пыли индивидуален для того или иного региона и характеризуется природной и антропогенной обстановкой в регионе. В докладе представлены данные по загрязнению атмосферного воздуха в центре Санкт-Петербурга на Васильевском острове в наиболее антропогенно нагруженной части города. В РЦ «Обсерватория экологической безопасности» СПбГУ активно развивается новый подход к мониторингу состояния атмосферы, а именно лидарный метод контроля загрязнения атмосферного воздуха, позволяющий оперативно получать информацию о состоянии загрязнения атмосферы. Применение методов дистанционного зондирования атмосферы на базе оптико-электронных и лазерно-локационных методах диагностики газово-аэрозольного состава окружающей среды открывает новые перспективы в исследованиях, связанных с экологической безопасностью среды и служат для выявления потенциально опасных явлений и объектов.
В пограничном слое атмосферы толщиной 1-2 км создаются особые условия динамического режима, происходит интенсивный обмен с поверхностью энергией и веществом. В условиях большого города это приводит к возникновению шапки загрязнений над городом. Безветренная погода усиливает концентрацию атмосферных аэрозолей, состоящих в основном из пылевых и сажевых частиц. Кроме того высокое содержание частиц пыли, сажи увеличивает поглощение солнечной радиации, что ведет к увеличению приземной температуры. Таким образом, мощная шапка загрязнений в пограничном слое атмосферы, повышенная температура воздуха у поверхности в летнее время, и возникновение смога в результате фотохимических реакций создает неблагоприятные условия для здоровья населения. Поэтому в городах с интенсивной и постоянной шапкой загрязнений наблюдается значительное увеличение заболеваемости органов дыхания и глаз, сердечно-сосудистых заболеваний, отмечаются аллергические реакции разного рода. Влияние аэрозолей характеризуется хроническим действием, т.е. постоянное воздействие с течением времени приводит к негативным физиологическим изменениям организма. Страдают от такого влияния большинство населения и детей и взрослых.
Исследования, проведенные в крупных выборках городского населения Нидерландов, с использованием национальной базы данных, показали связь длительного воздействия загрязнённого воздуха со смертностью в городских условиях. Была сформирована большая группа 7,1 млн. человек, возрастом 30 лет и старше, которая исследовалась в течение семи лет. По результатам исследований, показано, что долгосрочное воздействие твердых мелких частиц воздуха размером меньше PM 10 достоверно повышало смертность от респираторных заболеваний, в том числе от рака легких. Кроме того, частицы размером менее РМ 10 связаны со смертностью от сердечно-сосудистых заболеваний. Схожие выводы сделаны в работе, где показано, что долгосрочное воздействие частиц PM 2.5 и PM 10, повышает риск инсульта и представили доказательства воздействия пыли PM 2.5–10 из пустыни Сахара на увеличение смертности от сердечных заболеваний. Исследования показали, что PM 2.5 вносит значительный вклад в инициировании острых сосудистых заболеваний у восприимчивых людей.
Загрязнение атмосферы также оказывает вредное воздействия на здания и сооружения города, памятники культуры, что ведет к увеличению расходования бюджетных средств на их восстановление. Поэтому исследование условий формирования шапки загрязнений, динамика ее трансформации в зависимости от времени суток и метеорологических условий (в частности от направления и скорости ветра) является важной задачей.

Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 16-55-00131 Бел_а - Загрязнения и нагрев атмосферы над мегаполисом на основе моделирования переноса излучения и данных дистанционного зондирования
и с использованием оборудования Ресурсного центра
«Обсерватория экологической безопасности» Научного парка СПбГУ.