Вуглекислий газ як початок життя і її фінал

Тетяни Алексєєвої.

<

>

Таким способом злісний маніяк гер Шульце намір розправитися з вільним і демократичним містом Франсевіллем, про що повідав читачам Жюль Верн в романі «П'ятсот мільйонів Бегуми» разом зі своїм співавтором - публіцистом і активним діячем Паризької комуни Паскалем Груссе (Андре Лорі) понад 130 років тому.

Роман звичайно ж фантастичний, але в ньому Жюль Верн фактично передбачив появу бойових отруйних речовин, точно так же, як - в інших романах - підводних крейсерів, електромобілів, засобів бездротового зв'язку і безлічі інших доконаних технічних відкриттів.

Деякі його літературні гіпотези не справдилися і ніколи не збудуться: за допомогою гармати на Місяць люди літати не стануть (хоча для закидання на орбіту автоматичних станцій цей спосіб, можливо, коли-небудь стане в нагоді), гігантські плаваючі острови будувати навряд чи візьмуться, та й в надрах вулканів НЕ будуть шукати застиглі на рівні мезозою загублені світи. Але ось з припущенням з приводу вуглекислого газу у великого фантаста вийшла воістину дивовижна неоднозначність.

З одного боку, в якості зброї двоокис вуглецю ніхто ніколи не застосовував і застосовувати не буде. Люди винайшли набагато більш ефективні речовини масового знищення побратимів.

З іншого - перспектива великих міст виявитися затопленими океанами вуглекислоти сьогодні виглядає зовсім не фантастичною.

І почасти таке вже відбувається.

Вуглекислий газ CO2 входить до складу земної атмосфери. Його середня концентрація в повітрі становить близько 0,035%, або 350 ppm - мільйонних часток (parts per million). Геохімічні дослідження показали, що приблизно такий рівень - в межах декількох сотих часток відсотка - залишається незмінним уже сотні тисяч років. Проте деякі його коливання навколо середньої величини все ж відбуваються. Історично вони пов'язані з фазами глобальних потеплінь і похолодань, але як саме - достовірно поки не встановлено. Наукові суперечки про це дуже нагадують класичну дискусію про первородство курки і яйця.

Одні вчені вважають, що саме збільшення в атмосфері вмісту CO2, яке відбувається в результаті активної вулканічної діяльності або глобальних катаклізмів на кшталт падіння великих небесних тіл, які викликали б гігантські пожежі, стає першопричиною потеплінь. Вуглекислий газ, перешкоджаючи відображенню в простір сонячного тепла, підсилює парниковий ефект і підвищення среднеземной температури. Інші, навпаки, стверджують, що саме в результаті потепління з Світового океану вивільняється величезна кількість розчиненої у воді двоокису вуглецю, немов з нагрітого шампанського. А коли настає фаза похолодання, океан знову поглинає CO2, і його концентрація в атмосфері знижується.

Як би там не було, заміри показують, що з 1970-х років кількість двоокису вуглецю в повітрі щорічно зростає на 1,5 ppm. І знову думки кліматологів щодо цього розділилися. Дехто схильний вважати, що в відбуваються на Землі глобальні кліматичні зміни істотно втрутився антропогенний (людський) фактор. Заперечувати тут складно: спалювання в величезних кількостях вуглеводнів і масова вирубка лісів не йдуть на користь ні природі в цілому, ні людині зокрема. Однак інші вчені справедливо вказують, що в порівнянні з космічними процесами вплив людини поки ще не дуже значно.

Але ось атмосфера місць масового людського існування - міст, і особливо мегаполісів, дійсно формується при безпосередньому нашу участь. У другій половині минулого століття концентрація CO2 в сільській місцевості становила ті самі «среднеземной» 350 ppm, в невеликих містах 500 ppm, в великих промислових центрах 600-700 ppm. І це, однак, не стало межею.

Довгий час вуглекислий газ не розглядався як токсичний. Справді, він присутній в тканинах і клітинах живих організмів і бере участь в процесах метаболізму. Більш того, дефіцит вуглекислого газу може стати причиною виникнення безлічі захворювань ендокринної, нервової, серцево-судинної систем, органів травлення і кістково-м'язового апарату. У той же час відомо, що значна (в десятки разів) підвищення вмісту в повітрі CO2 викликає різке погіршення самопочуття, а концентрація більше 5% (50 000 ppm) стає для людини смертельною.

Де ж знаходиться та межа, до якого ми можемо не турбуватися про стан свого здоров'я? Питання актуальне, оскільки більшу частину життя сучасна людина, і перш за все міський мешканець, все ж проводить в приміщеннях, мікроклімат і атмосфера яких істотно відрізняються від умов відкритого простору.

Як не дивно, в СРСР і в Росії до самого останнього часу дослідження про вплив невисоких концентрацій CO2 на здоров'я людини майже не проводилися. Єдина робота, згадувана нині, - стаття О. В. Єлісєєвої «До обгрунтуванню ГДК двоокису вуглецю в повітрі», опублікована в журналі «Гігієна і санітарія» в 1964 році. У статті, зокрема, сказано, що вуглекислий газ стає шкідливий, тільки якщо його концентрація перевищує 5000 ppm.

Зате такі дослідження дуже активно велися за кордоном. Наприклад, обстеження, проведене у Великобританії, показало, що при концентрації діоксиду вуглецю понад 1000 ppm увагу людини знижується на 30%. При рівні вище 1500 ppm чотири п'ятих випробовуваних починали швидко відчувати втому, а при 2000 ppm дві третини з них втрачали здатність зосереджуватися. Практично всі (97%), хто страждав час від часу мігренню, заявили, що головний біль у них починається вже при рівні 1000 ppm. Такі ж або дуже близькі результати були отримані в Фінляндії, Угорщини, США та інших країнах.

Ще більш тривожні дані принесло масштабне міжнародне дослідження, проведене за ініціативою Європейського респіраторного товариства в школах Франції, Італії, Данії, Швеції і Норвегії. Воно показало, що в навчальних закладах, де концентрація CO2 в класах перевищує 1000 ppm, схильність учнів захворювань респіраторних органів підвищувалася в 2-3,5 рази. Правда, тут необхідно зробити уточнення. Високий вміст вуглекислого газу в приміщеннях свідчило насамперед про те, що вони погано вентилювалися. А значить, в повітрі шкільних класів могли перебувати й інші провокатори захворювань: бактерії, віруси, летючі органічні речовини. Проте дослідники проблеми прийшли до висновку, що безпечний рівень CO2 в приміщенні не повинен перевищувати 1000 ppm. У Європі та США в зв'язку з цим досить швидко були переглянуті і змінені стандарти, що висуваються до стану повітряного середовища житлових і робочих приміщень. Тепер крім температури, вологості, запиленості, гранично допустимих концентрацій потенційно шкідливих речовин в них включені показники вмісту CO2. Згідно з цими стандартами, максимально допустиме значення рівня CO2 в навчальних, офісних і житлових приміщеннях становить 1000 ppm. А в школах Департамент охорони здоров'я США рекомендує підтримувати рівень вуглекислого газу не вище 600 ppm. Крім того, існує ще одна норма: повітря в приміщеннях за змістом CO2 не повинен відрізнятися від зовнішнього більш ніж на 350 ppm. Теоретично забезпечити таке співвідношення повинні системи вентиляції та кондиціонування.

Чи завжди це можливо? На жаль немає. У робочих зонах промислових виробництв вміст у повітрі діоксиду вуглецю набагато вище. Наприклад, в «гарячих» цехах або в шахтах. І ніякими розумними і економічно прийнятними способами знизити його не можна. У Росії гігієнічні нормативи, введені в 2006 році, визначають разову ГДК CO2 для повітря робочої зони в 13 710 ppm, а середньо змінну - 4597 ppm (для порівняння: в США ці норми становлять відповідно 30 000 і 5000 ppm). У шахтах - 5000 ppm.

В офісах простіше. Вуглекислий газ в приміщеннях утворюється лише як продукт життєдіяльності людини, який видихає в 100 разів більше CO2, ніж вдихає. Споживаючи близько 30 літрів кисню в годину, кожен з нас виділяє 20-25 літрів вуглекислого газу.

В принципі, щоб повітря залишався чистим, досить налагодити обмін із зовнішньою атмосферою з розрахунку 30 м3 на годину на одну людину. Такі вихідні дані закладаються при проектуванні вентиляційних систем службових, а також житлових приміщень, які і повинні забезпечити ті найкомфортніші 600 ppm і не більше. Хоча щодо комфортності цього рівня деякі дослідники висловлюють вельми серйозні сумніви. Наприклад, англієць Д. Робертсон стверджує, що існуюча на Землі фауна, в тому числі і людина, формувалася в певній температурно-газовому середовищі, в якій вміст діоксиду вуглецю не перевищувало 300-350 ppm. За розрахунками Робертсона, які він опублікував у журналі індійської Академії наук, максимальний безпечний для людини рівень CO2 дорівнює 426 ppm. Тому коли концентрація вуглекислого газу в атмосфері планети досягне цієї величини (а таке може статися приблизно років через 50), людство не те щоб вимре, але здоров'я значної його частини серйозно погіршиться. Це, звичайно, особиста думка Робертсона, однак варто про нього хоча б про всяк випадок пам'ятати ...

***

У 2007 році доктор медичних наук Ю. Д. Губернський (Інститут екології людини та гігієни навколишнього середовища ім. А. Н. Ситіна РАМН) і кандидат технічних наук Е. О. Шількрот (ВАТ «ЦНІІПромзданій) провели дослідження повітряного середовища в московських офісах і на вулицях столиці. Результати шокували. При тому що вимірювання проводилися далеко не в найнеблагополучніші з точки зору метеорологічної обстановки дні, рівень вуглекислого газу на вулицях становив 1000 ppm. А в офісах концентрація CO2 сягає 2000 ppm і навіть вище.

Як бути? Та ніяк. Тих самих 30 кубометрів повітря досить, якщо за вікнами шумить хвойний ліс. При зовнішньої концентрації діоксиду вуглецю 600 ppm потрібно вже не 30 кубів, а 80; при 800 ppm - 150-200 і так далі. А взимку ці кубометри до того ж ще потрібно підігрівати. Так що для очищення атмосфери всіх службових приміщень хоча б до рівня 1000 ppm у міста просто не вистачить енергії. До речі, в оселях москвичів, особливо тих, що розташовані в центрі, ситуація не набагато краще.

Не варто сумніватися, що точно в такому ж становищі перебувають мешканці будь-якого великого міста сучасної Росії.

Зрозуміло, що для зміни ситуації локальних, «точкових» заходів недостатньо.

У штаті Каліфорнія в 1997 році (за шість років до того, як в губернаторське крісло сів кінокумирами мільйонів Арнольд Шварценеггер) була розроблена спеціальна програма зниження промислових викидів CO2. І аж ніяк не через боротьбу з глобальним потеплінням (США досі не ратифікували Кіотський протокол про обмеження викидів парникових газів), але виключно заради блага власних громадян.

Можливо, комусь із наших читачів ця інформація вже відома з публікацій в інших виданнях. Але не повторити її не можна, тому що Каліфорнія стала унікальним і поки єдиним в світі полігоном по зниженню викидів саме CO2 в межах досить значній території.

В рамках цієї програми кожна димова труба була оснащена газосчётчікамі, визначені можливості зниження викидів для даного підприємства і типу виробництва, а також встановлено середній відсоток зниження. Для тих, хто перевищував встановлений обсяг викидів, введені дуже серйозні штрафи. Зате ті підприємства, які зуміли працювати з випередженням, знижуючи викиди «понад план», отримали можливість торгувати зекономленими квотами, продаючи їх тим, кому загрожує штраф. Система запрацювала швидко. В даний час кількість викидів щорічно стабільно знижується, та й квоти розпродаються на два роки вперед.

В кінці 1990-х років народилися поняття «зелене будівництво», «зелені стандарти». Означали вони розробку технологій масового будівництва і облаштування людського житла з максимальним життєвим комфортом. І під комфортом в даному випадку малися на увазі не джакузі і домашні роботи, а екологічність середовища проживання. Людину не повинно вбивати власну оселю, що відбувалося у нас в «фенольних» будинках і квартирах, де оздоблювальні матеріали постійно виділяли канцерогени. Він не повинен ставати інвалідом в результаті регулярних прогулянок по задимлених, отруєним вулицях. В даний час «зелені стандарти» широко використовуються Європейським союзом, Північною Америкою, Австралією, країнами Азії та починають застосовуватися на Середньому Сході і в Латинській Америці.

Ось і у нас в 2003 році вступив в силу закон «Про технічне регулювання», спрямований на підвищення безпеки і комфортності життя російських громадян. Закон був прийнятий, але, на жаль, поки не працює, тому що до нього необхідно розробити близько 500 технічних регламентів. Передбачалося, що це буде зроблено до 2010 року. А всі колишні державні стандарти і БНіП (будівельні норми і правила), давно морально застарілі, оскільки створювалися десятки років назад на основі технологій того часу і сьогодні гальмують практично будь-яке будівельне або побутове нововведення (аж до нанотехнологічних шедеврів), були переведені з обов'язкових до виконання в рекомендаційні. За винятком тих, які безпосередньо гарантують безпеку життя і здоров'я людей. Нові стандарти по нормам змісту CO2 в Росії були затверджені в 2008 році - вони точно такі ж, як в Європі. Але вони не стануть законом, обов'язковим до виконання, поки не перетворяться в технічні регламенти. Коли це станеться, сказати важко, оскільки до теперішнього часу, за даними Федерального агентства з технічного регулювання і метрології (Росстандарт), технічних регламентів прийнято всього 27.

Чому це сталося і куди були витрачені гроші - тема зовсім іншої статті. Суть в тому, що чекати того дня, коли жителі великих міст комфортно і щасливо заживуть по «зеленим стандартам», доведеться ще дуже довго. Тому і проблема надмірної кількості вуглекислого газу для Росії ще не проблема - поки регламенту немає, її взагалі як би не існує. Однак робити-то что-то треба. Є регламент чи ні його, бажання жити довше і по можливості зберігаючи здоров'я від цього не зменшується. Так що ж?

Найрадикальніший вихід - повна герметизація квартири з влаштуванням вихідного шлюзу і систем поглинання вуглекислоти (адсорбційні фільтри яких зажадають періодичної заміни). Тобто перетворення квартири в підводний човен або космічний корабель. Подібне, зрозуміло, можливо тільки на рівні пристрою підземного бункера ставки верховного командування і для міського житла не годиться.

Настільки ж радикальний, але трохи більш реальний варіант - негайно бігти з міст і зайнятися розведенням овочів і домашніх тварин в сільській місцевості. На жаль, переважна кількість городян цим варіантом, швидше за все, знехтує, що цілком зрозуміло.

Зрозуміло, в певній мірі допоможуть сучасні системи вентиляції і кондиціонування повітря. Як би там не було, без них набагато гірше, ніж з ними.

Фахівці попереджають: установка пластикових вікон, які увійшли у нас в моду в той самий час, коли в Європі вони з моди рішуче виходили, позбавляє приміщення природної вентиляції. Чудові пластикові вікна не пропускають шум, пил - вони взагалі нічого не пропускають, в тому числі і свіже повітря зовні, а вуглекислий газ зовні. На жаль, наші старі вітчизняні дерев'яні рами, які перекошувалися від дощу, які перед настанням зими потрібно було щоразу конопатіть і заклеювати, а навесні всією сім'єю дружно відмивати, чистити і фарбувати, по екологічності дадуть вперед тисячу відсотків красивим і зручним пластиковим палітурки, за наявністю яких професійні квартирні злодії судили про добробут квартировласника, вибираючи об'єкти для нальотів.

Інші рекомендації звичні, тому зрозумілі: провітрювати спальню перед сном, більше перебувати на природі, намагатися не залишати свій будинок під час несприятливого стану міської атмосфери і так далі. Однак частотою провітрювань проблеми не вирішити, поки джерелом надлишків CO2 для кожного обивателя залишається сам місто.

Головні Виробники діоксиду вуглецю в будь-якому мегаполісі - промислові підприємства і транспорт. Альо если Викиди фабрик и заводів можна заблокуваті, нейтралізуваті очисні системами и технологіямі, то з бензиновими екіпажамі вдіяті Нічого нельзя. З автомобільних віхлопів можна відфільтруваті тетраетилсвинець, сірчісті СКЛАДОВІ - все що завгодно, кроме вуглекислий газу. Ні, в принципі можна і з ним впоратися, проте тоді ціна автомобіля підніметься до рівня вартості маленького літака. Або навіть не дуже маленького.

Багато міст світу задовго до появи євростандартів на граничну токсичність вихлопів - Євро-1, Євро-2 і далі - проблему загазованості вирішували одночасно з вирішенням проблеми пробок. Закривали цілі квартали для руху особистих автомобілів (Лондон, Стокгольм і ін.), Вводили обмеження на поїздки за принципом «парні реєстраційні номери по парних днях, непарні по непарним» (Нью-Йорк, Мехіко і т.д.). Призначали в'їзну плату в центральну частину і величезні штрафи за парковку в недозволеному місці. Ну і будь-яка інша. Заходи ці незмінно давали позитивні результати.

У Росії - на жаль! - все перераховане, мабуть, є неприйнятним. У кожному великому місті у нас проживає багато громадян, яким ніхто нічого вже не може заборонити. Та й не хоче. І не буде, навіть якщо працює на вулицях запретітелі в службовій формі до того зобов'яжуть.

Власне, ось і все. На цьому розповідь про сьогоднішню реальності закінчується.

Переходимо знову до фантастики.

Якщо весь міський транспорт, а в першу чергу особистий, раптом стане електричним, повітря в Москві і Санкт-Петербурзі, Ростові і Челябінську, Магнітогорську і Владивостоці знову зробиться майже таким чистим, яким був в світлі роки заснування цих людських поселень і деякий час після цього .

Спеціаліст з систем кондиціонування і вентиляції Б. Буцев, який, до речі, зараз займається розробкою нових «зелених стандартів» в частині екології житла, намалював таку картину:

«По місту ми катаємося на акумуляторах - поїздки-то відносно короткі, не більше 100 км в обидва кінці. А на дачу добираємося вже по-іншому. Виїжджаємо на трасу і приєднуємося токос'емник машини до металевої сітки, натягнутої над асфальтом. Такі атракціони - електрокари з токос'емник в манежі під металевою сіткою - були і є в кожному парку культури і відпочинку. Їдемо як завгодно довго до з'їзду з траси в своє село. Там звертаємо і знову рухаємося на акумуляторах. Перед поверненням акумулятори можна зарядити і - вперед! У міську квартиру! На службу! »

Фантастика? Звичайно. Але Жюль Верн теж писав свої твори, не особливо розраховуючи на те, що літературний вимисел коли-небудь втілиться в реальність.

І все ж таке з його фантастичними ідеями частково відбулося ...