Формальдегідне забруднення — вміст у повітряному просторі отруйної органічної сполуки формальдегід (HCHO) в концентраціях, які шкідливі або небезпечні для навколишнього середовища і здоров'я населення.
Формальдегід (HCHO) є найважливішим канцерогеном і основним токсичним забруднювачем у зовнішньому повітрі серед 187 небезпечних забруднювачів повітряEnviron. Sci. Technol. 2017, 51, 10, 5650–5657 Publication Date: April 25, 2017 https://doi.org/10.1021/acs.est.7b01356Benning, L., Wahner, A. Measurements of Atmospheric Formaldehyde (HCHO) and Acetaldehyde (CH3CHO) during POPCORN 1994 Using 2.4-DNPH Coated Silica Cartridges. Journal of Atmospheric Chemistry 31, 105—117 (1998). https://doi.org/10.1023/A:1005884116406. Джерела утворення формальдегіду в повітряному просторі мають дві основні групи: природні і техногенні. Кожен з цих двох груп розділені на підгрупи: первинні і вторинні джерелаКакарека, С. В. Анализ и оценка источников выбросов формальде- гида в атмосферный воздух на территории Беларуси / С. В. Какарека, Ю. Г. Кокош (Ашурко) // Природопользование: сб. науч. тр. / Институт природопользования НАН Беларуси ; редкол.: А. К. Карабанов (гл. ред.) [и др.]. — Минск, 2012. — Вып. 21. — С. 75−82..
Джерела забруднення Формальдегід — це хімічна речовина, яку можна знайти майже всюди навколо нас, і хоча багато хто може не замислюватися над тим, як він потрапляє в повітря, знання його джерел є ключем до кращого розуміння як нам дбати про своє здоров’я та довкілля.
Джерела формальдегіду в природі
Первинні джерела Тут діло йде про такі природні явища, як рослини, лісові пожежі, вулкани, та навіть деякі види тварин. Так, дерева та рослини можуть випускати формальдегід у процесі своєї життєдіяльності.
Вторинні джерела Це вже результат взаємодії з іншими речовинами. Наприклад, великі лісові масиви та болота можуть створювати вуглеводні, які потім перетворюються на формальдегід під впливом інших чинників. Розглянемо це докладніше. Формальдегід є продуктом окислення вуглеводнів, і цей процес може відбуватися під впливом ряду природних чинників:
Лісові масиви та болота як джерела вуглеводнів Великі лісові масиви та болота є важливими джерелами різноманітних органічних вуглеводнів. Наприклад, дерева випускають волатильні органічні сполуки (ВОС) як частину своєї природної життєдіяльності.
Окислення вуглеводнів у формальдегід Коли ці волатильні органічні сполуки потрапляють в атмосферу, вони можуть реагувати з оксидами азоту NO_x та іншими речовинами під впливом сонячного випромінювання. Ця реакція призводить до утворення тропосферного озону та інших вторинних органічних аерозолів, серед яких є формальдегід.Air Pollution Controls for Summer Surface Ozone as Deduced by OMI https://aura.gsfc.nasa.gov/science/feature-102009b.html Retrieved on 2023-09-26.
Роль ультрафіолетового випромінювання Ультрафіолетове випромінювання від Сонця може сприяти окисленню ВОС, пришвидшуючи їх перетворення на формальдегід. Тому в районах з високим рівнем сонячної активності може спостерігатися збільшення концентрації формальдегіду в атмосфері.
Таким чином, хоча лісові масиви та болота є природними джерелами вуглеводнів, реакції, що відбуваються в атмосфері під впливом сонячного випромінювання та інших речовин, можуть збільшити рівень формальдегіду у повітрі.
Техногенні втручання: коли людина «додає» до проблеми
Первинні джерела Основні «винуватці» тут — це різноманітні заводи та підприємства, де формальдегід використовується у виробництві, а також процеси спалювання органічного палива.
Вторинні джерела Вони складніші для вивчення, адже це можливо все від вихлопних газів автомобілів до теплоелектростанцій та домогосподарств. Формальдегід утворюється тут завдяки хімічним реакціям з іншими речовинами в атмосфері.John H. Seinfeld, Spyros N. Pandis., Atmospheric Chemistry and Physics: From Air Pollution to Climate Change, 3rd Edition, Wiley, E-Book 978-1-119-22117-3
Що робити? Сучасні наукові дослідження дозволяють нам не лише розуміти, звідки береться формальдегід, але й передбачати його концентрації в повітрі. Тому зараз акцент переноситься з усунення на попередження проблеми. Нам важливо знати, що відбувається, щоб краще захистити себе та наше довкілля.
Сучасний стан Сучасна тенденція збільшення урбанізованих територій у світі обумовлює зростаючий тиск на навколишнє середовище в глобальному контексті. Як складна система, яка має свій метаболізм (споживає ресурси та енергію і виділяє в навколишнє середовище відходи), мегаполіси світу здатні впливати на забруднення повітря навіть на великих відстаняхGerd, A., Folberth, Timothy, M., Butler, William, J.,Collins, Steven, T., Rumbold (2015). Megacities and climate change- A brief overview. Environment Pollution. 203, 235—242.. Дослідженнями багатьох авторів було доведено взаємовплив забруднення атмосферного повітря та глобальних кліматичних змін. Внесок мегаполісів за викидами парникових газів складає за попередньою оцінкою Глобальної доповіді про населені пункти ООН-Хабітат, до 70 %. Значну роль при цьому припадає на транспортну системуUN-Habitat Retrieved on 2021-02-09.. І хоча останнім часом у багатьох високорозвинутих країнах прийнята концепція відмови від випуску автомобільного транспорту, який використовує пальним бензинове та дизельне паливо, але підвищена залежність від особистого транспорту все більше визначає його основним джерелом викидів парникових газів в міському середовищі окремих країн пострадянського простору. За прогнозами Програми ООН по населеним пунктам, викиди парникових газів в таких країнах від автотранспортних засобів мають до 2050 року зрости вдвічі, що складатиме 26 % світових викидів парникових газів (порівняно з 2011 роком).У екології та природних ресурсів КМДА. Регіональна доповідь про стан навколишнього природного середовища в м. Києві в 2016р. Управління екології та природних ресурсів КМДА, 2016.
Викиди в атмосферу в мегаполісах налічують широкий спектр газів і аерозолів, які впливають на якісні характеристики атмосфери. Найбільш значні — діоксид вуглецю (CO2), оксиди азоту (NOx), летючі органічні сполуки (ЛОС), аміак (NH3), діоксид сірки (SO2), чорний та органічний вуглець. Внаслідок емісій та перетворень забруднювачів в атмосфері в залежності від метеоумов місцевості спостерігається вторинне забруднення повітря з утворенням фотохімічних продуктів. Питаннями моделювання та моніторингу впливу викидів мегаполісів на якість повітря та на клімат у глобальному та регіональному масштабах займалися багато світових вчених, таких як: David, D.,ParrishDavid, D.,Parrish, Hanwant, D.,Singh, Luisa, Molina, Sasha, Madronich. (2011). Air quality progress in North American megacities: A review. Atmospheric Environment, 45, 7015-7025..
Спостерігалася тенденція збільшення викидів парникових газів (ПГ) в країнах ЄС по секторах економіки. За період з 1990 року по 2013 рік це збільшення становило 5,4 %Державне регулювання викидів CO2 та споживання енергії дорожним автотранспортом: Європейський досвід та перспективи України/ Ніколас Хілл, Улізабет Віндіш, Олексій Клименко // Clima East Project, К.: 2016.. Викиди CO2 дорожнім транспортом в Україні на 2019 рік становили 1648827 т, що склало на 35932 т більше з попереднім 2018 роком (за даними існуючої системи моніторингу).Викиди забруднюючих речовин у атмосферне повітря від пересувних джерел забруднення по регіонах..
Збільшення вторинного формальдегідного забруднення атмосферного повітря в містах-мільйонниках обумовлено зростанням кількості автотранспортних засобів, які використовують бензинове та дизельне паливо для пересування. Шляхи перенесень та перетворень забруднювачів в атмосфері та хід фотохімічних реакцій залежать від кліматичних умов місцевості, що розглядаєтьсяPolishchuk S.Z., Dotsenko L.V., Demidenko A.S. (2015) Estimation of the influence of meteorological factors on the state of atmospheric air pollution in the city of Dnipropetrovsk (on the example of formaldehyde) / Construction, materials science, machine building: Starodubsky Readings-2015, — P.266-270.. Зі збільшенням температурних показників та сталості атмосфери цей показник може сягати 3-5 ГДК даної токсичної речовини, а максимальні його значення — 5-8 ГДК.О. Г. Шевченко, М. І. Кульбіда, С. І. Сніжко, Л. С. Щербуха, Н. О. Данілова. (2014). Рівень забруднення атмосферного повітря міста Києва формальдегідом. Український гідрометеорологічний журнал, Одеський державний екологічний університет, № 14, — С. 2-22..
Формальдегід є вкрай токсичною речовиною. Зменшення забруднення повітря викидами від автотранспортних засобів дозволить значно скоротити його концентрацію в атмосферному повітрі та зменшити екологічний ризик для здоров'я населення від забруднення атмосферного повітря великих транспортних міст як України, так і за кордоном.
На сьогоднішній день за даними Держгідромету працює 16 стаціонарних постів спостережень за станом атмосферного повітря по м. Києву, де міряють концентрацію формальдегіду в приземному шарі повітря.Мережа спостережень Retrieved on 2021-02-09. Деякі з них розташовані в безпосередній близькості від великих автомобільних перехресть та шляхопроводів, але цього недостатньо для міста, в якому налічується більш як 33 великих автомобільних шляхопроводів та розв'язок.
Найбільша кількість викидів, крім пересувних джерел забруднення, спостерігається в зимові та весняні місяці, коли аерозольне забруднення відбувається за рахунок котелень та теплоелектростанцій, які працюють на вугіллі. При спостерігаємих певних метеоумовах (температурний режим, вологість, інтенсивність сонячної радіації і т.ін..) утворення аерозолів відбувається за рахунок газової фази окремих токсикантів. Для м. Києва такими сполуками є: оксид вуглецю, діоксид сірки, діоксид азоту, фенол, сірковуглець, формальдегід, сірководень. У відсотковому відношенні відповідно 25 %, 20 %, 10 %, 3 %, 3 %, 1 %, 1 % та вище. За даними Центральної геофізичної лабораторії Українського Гідрометцентру рівень формальдегіду, вуглекислого газу та оксидів азоту в Києві останніми роками в декілька разів перевищує допустимі концентраціїСпостереження за забрудненням атмосферного повітря в м. Києві згідно моніторингових даних по стаціонарних постах спостережень Retrieved on 2021-02-09..
Вуглецевий слід від вторгнення російських військ в Україну у 2022 року
Дослідники з університету Durham University and Lancaster University встановили, що Збройні сили США є одним з найбільших споживачів викопного палива ніж більшості країн світу.Lancaster University. (2019, June 20). U.S. military consumes more hydrocarbons than most countries — massive hidden impact on climate. ScienceDaily. Retrieved March 15, 2022 from https://www.sciencedaily.com/releases/2019/06/190620100005.htm Участь численної військової техніки в активних діях логічно вимагає споживання більшої кількості викопного палива і, як наслідок, відбувається збільшення вторинних забруднювачів повітря.
Активні військові дії що розпочалися 24 лютого 2022 року у зв'язку з вторгнення Росії в Україну, слід розглядати у тому числі як техногенну катастрофу загальнодержавного масштабу.
На додаток до багаточленного загоряння складів з паливно-мастильними матеріалами, пожежами житлових та адміністративних будівель, слід особливу увагу приділити кількості потенційно спаленого військовою технікою бензинового та дизельного палива на території України.
Як правило, при розробці двигунів внутрішнього згоряння для військової техніки не приділяється належної уваги ступеню очищення вихлопних газів. Це дає підстави вважати про можливе створення умов підвищених концентрацій формальдегіду внаслідок фотохімічних процесів від автотранспортних викидів в атмосферу.
Зіставивши кількість військової техніки, ввезеної російськими військами на територію України, технічні характеристики двигунів внутрішнього згоряння і відстані пересування цією технікою можна буде зібрати вихідні дані для розрахунку концентрацій вторинного забруднення атмосфери формальдегідом в результаті фотохімічних процесів.