2. Основні складові забруднення повітря в басейні Чорного моря

2.1. Що таке забруднення повітря

Забруднення повітря — це екологічна проблема, що виникає внаслідок
збільшення концентрації шкідливих речовин в атмосфері, які утворюються в
результаті природних або антропогенних процесів. Це явище проявляється у
зниженні чистоти повітря і пов’язане, зокрема, з промисловою діяльністю,
транспортними системами та виробництвом енергії в містах. Забруднення
повітря є серйозним процесом погіршення стану навколишнього середовища,
який загрожує не тільки певним регіонам, а й природі та життю в
глобальному масштабі.

Забруднювачі, що потрапляють в атмосферу, деякі з них безпосередньо,
а деякі в результаті хімічних реакцій, з часом поширюються і осідають,
завдаючи шкоди навколишньому середовищу. Ця ситуація може впливати не
тільки на місцевому рівні, але й на віддалені регіони, куди вони
переносяться вітрами, впливаючи на інші екосистеми. Таким чином,
забруднення повітря призводить до короткострокових і довгострокових змін
навколишнього середовища.

Це явище, як правило, виникає в результаті спалювання викопного
палива, сільськогосподарської діяльності, промислового виробництва та
інших антропогенних дій. Однак деякі природні явища також можуть сприяти
забрудненню повітря. Наприклад, природні процеси, такі як вулканічні
виверження, лісові пожежі та пустельний пил, можуть призвести до
накопичення токсичних речовин в повітрі.

Забруднення повітря, хоча і не помітне неозброєним оком, є
реальністю, яку відчувають у повсякденному житті. Особливо в закритих
приміщеннях інтенсивний трафік, велика кількість висотних будівель та
промислові об’єкти призводять до погіршення якості повітря в околицях. У
густонаселених районах забруднення повітря помітніше, але і в сільській
місцевості також спостерігаються наслідки сільськогосподарської
діяльності та прямих викидів.

Сьогодні забруднення повітря є важливою проблемою не тільки з точки
зору охорони навколишнього середовища, але й з точки зору сталого
розвитку, політики охорони здоров’я та економічного зростання. Воно
впливає не тільки на здоров’я населення, але й опосередковано на такі
сектори, як сільське господарство, туризм, промисловість та торгівля.
Тому це глобальна проблема, яку необхідно вирішувати в рамках як
державної політики, так і рішень приватного сектора.

Забруднення повітря існувало в різних формах від минулого до
сьогодення. Після промислової революції, з швидким зростанням кількості
заводів та використанням викопного палива, забруднення повітря досягло
серйозних масштабів. Сьогодні ця проблема стає все більш поширеною через
зростання виробництва енергії, транспорту та споживання. З глобалізацією
забруднення повітря стало проблемою, що виходить за межі окремих
країн.

Коротко кажучи, забруднення повітря — це стан, що загрожує здоров’ю
людей і природі та виникає внаслідок збільшення вмісту шкідливих речовин
в атмосфері. Це явище, яке може мати серйозні наслідки як на місцевому,
так і на глобальному рівні, є одним із найяскравіших проявів впливу
людської діяльності на природу. Якщо його тривалий час не помічати, це
може призвести до незворотних наслідків для навколишнього середовища,
економіки та соціального добробуту.

2.2. Забруднювачі, що спричиняють забруднення повітря

Основними забруднювачами, що впливають на якість повітря в басейні
Чорного моря, є тверді частинки (PM10 і PM2,5), оксиди азоту (NO і NO2),
діоксид сірки (SO2), поверхневий озон (O3) і оксид вуглецю (CO). PM2,5
безпосередньо пов’язаний із захворюваннями дихальних шляхів і походить
як з природних (наприклад, морська сіль, пил), так і з антропогенних
(промисловість, транспорт) джерел викидів. Сполуки NOx відіграють роль
як у формуванні тропосферного озону, так і в кислотних дощах. SO2
викидається, зокрема, з вугільних електростанцій. Поверхневий озон
утворюється в результаті фотохімічних реакцій і може досягати високих
значень в літній період.

Забруднення повітря відоме тим, що шкідливі хімічні речовини, які
викидаються в атмосферу, завдають шкоди здоров’ю людини, екосистемі та
кліматичній системі. У цьому процесі найбільшу увагу привертають основні
забруднювачі, які спричиняють забруднення повітря. Забруднювачі повітря
зазвичай виникають в результаті діяльності людини. До них належать
використання викопного палива, промислові викиди, транспортні системи,
опалення будинків та спалювання відходів на відкритому повітрі. Ці
забруднювачі можуть залишатися в атмосфері протягом тривалого часу і
спричиняти серйозні наслідки як на місцевому, так і на регіональному
рівні.

Основними компонентами забруднення повітря є тверді частинки (PM₂.₅
та PM₁₀), діоксид азоту (NO₂), діоксид сірки (SO₂), озон (O₃), оксид
вуглецю (CO) та леткі органічні сполуки (VOC). Ці забруднювачі
утворюються з різних джерел і мають різний вплив на здоров’я та
навколишнє середовище. Наприклад, тверді частинки потрапляють в організм
безпосередньо через дихальні шляхи, а озон утворюється в тропосфері під
дією сонячного світла в результаті реакції NOₓ та ЛОС. Тому кожен тип
забруднювача слід розглядати окремо.

2.2.1. Тверді частинки (PM10 і PM2,5)

Тверді частинки (PM) складаються з суміші твердих і рідких частинок,
що знаходяться в атмосфері. Ці частинки різняться за розмірами, хімічним
складом і джерелами походження. Зазвичай ці структури, що визначаються
як атмосферні аерозолі, мають важливий вплив як на навколишнє
середовище, так і на здоров’я. Частинки, що визначаються як PM10, мають
діаметр менше 10 мікрометрів, а PM2,5 — менше 2,5 мікрометрів. PM10 може
затримуватися у верхніх дихальних шляхах, а PM2,5 може проникати у
глибокі ділянки легенів. Ще менші частинки PM0,1 (ультрадрібні частинки)
можуть потрапляти у кров і переноситися до внутрішніх органів.

Частинки можуть з’являтися у вигляді первинних частинок, що
викидаються безпосередньо з джерел, або вторинних частинок, що
утворюються в результаті хімічної переробки речовин, які знаходяться в
атмосфері у вигляді газу. До природних джерел належать вулканічна
діяльність, лісові пожежі, пилок, пустельний пил та аерозолі морської
солі. Антропогенні джерела включають використання викопного палива,
дизельні двигуни, теплові електростанції, промислові процеси, будівельні
роботи та сільськогосподарські практики. Вторинні частинки утворюються в
результаті хімічних реакцій у атмосфері таких сполук, як сульфати,
нітрати, органічні аерозолі та амонійні солі. Ці реакції зазвичай
відбуваються фотохімічним шляхом або в хмарах і входять до фракції
PM2,5.

Форма частинок може бути кулястою, волокнистою або нерегулярною. Їхня
щільність може коливатися від 0,5 до 3 г/см³, а наночастинки мають
особливо велику поверхню. Водоутримуючі властивості частинок залежать
від їхнього гідрофільного або гідрофобного характеру. З точки зору
хімічного складу, на перший план виходять неорганічні іони (сульфат,
нітрат, амоній), вуглецеві сполуки (елементарний і органічний вуглець),
важкі метали (свинець, миш’як, кадмій) і мінеральні структури, такі як
силікати.

Їхня стійкість в атмосфері залежить від розміру. Грубі частинки
(PM10-2,5) зазвичай залишаються в атмосфері від декількох годин до
декількох днів і осідають поблизу джерел їхнього походження. Дрібні
частинки (PM2,5) можуть залишатися в атмосфері протягом декількох днів і
переноситися вітром на великі відстані. Ультрадрібні частинки швидко
з’єднуються, перетворюючись на більші за розміром, або осідають на
поверхнях. Тому, наприклад, пил із Сахари може досягати американського
континенту, а частинки, що утворюються в Китаї, — північної частини
Тихого океану.

Концентрація частинок вимірюється різними методами. У гравіметричних
методах частинки фільтруються та зважуються за допомогою високо- або
низькооб’ємних пробовідбірників. Автоматичні вимірювальні прилади
використовують методи бета-поглинання, вібраційних мікроваг (TEOM),
оптичного розсіювання або електростатичного осадження. Крім того,
дистанційне зондування здійснюється за допомогою систем Lidar та
супутникових даних MODIS, CALIPSO тощо. Концентрація PM зазвичай
виражається в мікрограмах на кубічний метр (μg/m³) і повідомляється на
основі середніх значень за 24 години або за рік.

Тверді частинки становлять серйозну загрозу для здоров’я дихальної
системи. Основними наслідками є зниження функції легенів, збільшення
частоти астматичних нападів, розвиток ХОЗЛ та підвищення ризику раку
легенів. У серцево-судинній системі можуть спостерігатися порушення
серцевого ритму, підвищення ризику інфаркту, атеросклероз та гіпертонія.
Крім того, ультрадрібні частинки можуть мати негативний вплив на нервову
систему, підвищувати ризик діабету, спричиняти ускладнення вагітності
та, особливо у вразливих групах населення, призводити до передчасної
смертності. За даними Всесвітньої організації охорони здоров’я, вплив
PM2,5 пов’язаний із приблизно 4,2 мільйонами передчасних смертей щороку
в усьому світі.

Частинки мають також важливий вплив на навколишнє середовище. Вони
мають прямий і непрямий вплив на кліматичну систему. Такі речовини, як
сульфати, відбивають сонячне світло, створюючи ефект охолодження, тоді
як такі речовини, як чорний вуглець, поглинають світло, викликаючи
нагрівання. Вони впливають на утворення хмар, сприяючи непрямим змінам
клімату. Накопичуючись на снігу та льоду, вони знижують коефіцієнт
відбиття, що може призвести до танення льодовиків. На екосистеми вони
можуть впливати, накопичуючись на поверхні листя і перешкоджаючи
фотосинтезу, порушуючи хімічний склад ґрунту і викликаючи закислення або
евтрофікацію водойм. Крім того, вони мають негативний вплив на будівлі
та матеріали: можуть викликати забруднення фасадів будівель, зношування
історичних пам’яток і несправності електронних пристроїв.

Деякі міжнародні стандарти, встановлені для твердих частинок, є
такими: згідно з Всесвітньою організацією охорони здоров’я, річна
гранична величина для PM2,5 становить 5 мкг/м³, а для PM10 — 15 мкг/м³.
Європейський Союз встановив граничні значення 25 мкг/м³ для PM2,5 і 40
мкг/м³ для PM10. Агентство з охорони навколишнього середовища США (EPA)
встановило граничні значення 12 мкг/м³ (річні) для PM2,5 і 150 мкг/м³
(24-годинні) для PM10. У Китаї ці межі становлять 35 мкг/м³ для PM2,5 і
70 мкг/м³ для PM10.

Застосовуються різні стратегії для зменшення забруднення PM. У
промислових димарях використовуються такі системи, як електростатичні
осаджувачі, рукавні фільтри; у дизельних транспортних засобах – фільтри
частинок.

використовується. На будівельних майданчиках вживаються заходи для
придушення пилу, заохочуються технології чистого спалювання. На міському
рівні на перший план виходять такі заходи, як збільшення зелених зон,
перехід на громадський транспорт, розвиток велосипедних доріжок та
обмеження використання вугілля для опалення. На індивідуальному рівні
рекомендується стежити за індексами якості повітря, скорочувати час
перебування на відкритому повітрі при високому рівні вмісту частинок,
використовувати пристрої для очищення повітря в приміщеннях та носити
маски типу N95.

В останні роки технологічні розробки в боротьбі із забрудненням PM
набирають обертів. Завдяки недорогим сенсорним мережам можна збирати
більше даних і розробляти моделі прогнозування на основі штучного
інтелекту. У цьому процесі також використовуються нові фільтрувальні
системи, розроблені з використанням наноматеріалів, та інтеграція
супутникових даних. Зі зміною клімату очікуються зміни в характері
забруднення частинками. Зокрема, збільшення кількості лісових пожеж може
призвести до зростання викидів частинок, що утворюються з біомаси. Тому
забруднення PM залишається пріоритетною проблемою з точки зору політики
охорони навколишнього середовища та здоров’я населення.

2.2.2. Діоксид азоту (NO₂)

Оксиди азоту (NOx) — це газові сполуки, що складаються з різних
комбінацій атомів азоту (N) та кисню (O) і відзначаються своїми
реактивними властивостями в атмосфері. Термін NOx зазвичай охоплює
сполуки оксиду азоту (NO) та діоксиду азоту (NO₂). NO є безбарвним і
парамагнітним газом, тоді як NO₂ має червонувато-коричневий колір,
різкий запах і є отруйним газом. Серед інших азотистих газів є такі
форми, як діазот монооксид (N₂O), діазот триоксид (N₂O₃) і діазот
петоксид (N₂O₅). Сполуки NOx є термодинамічно нестабільними в атмосфері
і можуть перетворюватися одна в одну. Зокрема, оксид азоту швидко
вступає в реакцію з озоном або киснем в атмосфері, перетворюючись на
діоксид азоту. Швидкість цього перетворення залежить від атмосферних
умов, таких як температура, тиск та наявність інших забруднюючих
речовин.

Основні шляхи утворення оксидів азоту об’єднуються в три основні
механізми: термічний, паливний та миттєвий. Термічний NOx утворюється,
особливо при високих температурах, в результаті прямої реакції
молекулярного азоту та кисню. Цей процес відомий як механізм Зельдовича
і відіграє домінуючу роль у системах спалювання з високою температурою,
таких як газові турбіни, теплові електростанції, що працюють на вугіллі,
та промислові печі. Паливний NOx утворюється під час спалювання палива з
високим вмістом азоту, такого як вугілля та мазут. У цьому процесі
азотні сполуки в паливі спочатку перетворюються на проміжні сполуки
(наприклад, HCN і NH₃), а потім ці сполуки окислюються і перетворюються
на NO або N₂. Утворення Prompt NOx відбувається в середовищах з низькою
температурою, де є велика кількість палива, в результаті реакції
вуглеводневих радикалів з молекулярним азотом і називається механізмом
Фенімора.

Джерела викидів NOx поділяються на природні та антропогенні. До
природних джерел належать мікробіологічна активність у ґрунті
(нітрифікація та денітрифікація), блискавки, стратосферний перенос,
лісові пожежі та гази, що виділяються з поверхні океану. Ці джерела
становлять приблизно 50 % глобальних викидів NOx. Серед антропогенних
джерел на першому місці знаходиться транспортний сектор. Автомобільний
транспорт, особливо автомобілі з дизельними двигунами, спричиняє значні
викиди NOx. Крім того, морський транспорт та авіація також є значними
джерелами викидів. Енерговиробнича діяльність (теплові електростанції,
електростанції з циклом природного газу) та промислові процеси
(виробництво азотної кислоти, металургія, хімічна промисловість)
збільшують виробництво NOx

. Сільськогосподарська діяльність, застосування добрив та спалювання
біомаси також додаються до цього переліку. У глобальному масштабі
секторальний розподіл викидів NOx становить приблизно 44 % у транспорті,
28 % у виробництві енергії, 18 % у промисловості та 10 % в інших
джерелах.

NOx в атмосфері, вступаючи в різні хімічні реакції, має значний вплив
на якість повітря та клімат. Фотохімічний цикл між NO та NO₂ є основою
утворення тропосферного озону. У цьому процесі NO₂ фотолізується під
дією сонячного світла (λ<420 нм), утворені атоми кисню з’єднуються з
молекулярним киснем, утворюючи озон (O₃). Водночас NO вступає в реакцію
з утвореним озоном і знову перетворюється на NO₂. Ця рівновага постійно
підтримується під дією сонячного світла. Крім того, NO₂ вступає в
реакцію з гідроксильним (OH) радикалом в атмосфері, утворюючи азотну
кислоту (HNO₃). Радикали NO₃ вступають в реакцію з ЛОС, викликаючи
утворення органічних нітратів. HNO₃ вступає в реакцію з аміаком,
утворюючи аміачну селітру (NH₄NO₃) в фазі частинок. Такі перетворення
обмежують атмосферний термін існування NOx 1–2 днями, і цей термін може
змінюватися залежно від сезонних та географічних умов.

Вплив NO₂ на здоров’я людини має серйозні наслідки. Серед основних
наслідків — зниження функції легенів, бронхіт та напади астми. Крім
того, це може спричинити порушення серцевого ритму та підвищення ризику
інфаркту. Особливо чутливими до цього газу є діти, люди похилого віку та
особи з хронічними захворюваннями дихальних шляхів. Деякі сполуки, що
утворюються внаслідок непрямого впливу NOx, наприклад нітрозаміни, мають
потенційну канцерогенну дію.

Серед екологічних наслідків можна назвати перетворення NOx на азотну
кислоту, що призводить до кислотних дощів, евтрофікації прісноводних
екосистем, утворення некротичних уражень на поверхні листя рослин та
пригнічення фотосинтезу. Він також може порушувати хімічний склад
ґрунту, спричиняючи його закислення та порушення циклу поживних речовин.
З точки зору клімату, NOx сприяє утворенню тропосферного озону, що
посилює парниковий ефект. Водночас через нітратні аерозолі може
спостерігатися непрямий охолоджувальний ефект. Крім того, наявність NOx
подовжує термін існування парникових газів, таких як метан, в
атмосфері.

Одним з основних методів вимірювання NOx є хімічна реакція. У цьому
методі NO вступає в реакцію з озоном, утворюючи збуджене NO₂, і ця
сполука повертається до базового рівня шляхом випромінювання.
Концентрація NO визначається шляхом вимірювання інтенсивності світла.
DOAS (диференціальна оптична абсорбційна спектроскопія) обчислює середню
концентрацію на великій відстані за допомогою вимірювання абсорбції в
декількох довжинах хвиль. Інфрачервоні спектроскопічні методи, такі як
FTIR і NDIR, використовуються, зокрема, для виявлення сполук, таких як
N₂O. Системи постійного моніторингу викидів (CEMS), обов’язкові для
промислових об’єктів, визначають концентрацію NOx і швидкість викидів у
реальному часі та передають дані до екологічних органів. Супутникові
датчики та лідарні системи також надають дані для моделювання якості
повітря.

Міжнародні стандарти для NO₂ спрямовані на захист здоров’я населення.
Всесвітня організація охорони здоров’я (ВООЗ) встановила середньорічну
граничну величину для NO₂ на рівні 10 мкг/м³, а середньодобову — 25
мкг/м³. Європейський Союз встановив обмеження викидів для великих
спалювальних установок на рівні 150–200 мг/Нм³, а для дизельних
автомобілів, що відповідають стандарту Euro 6, це обмеження становить 80
мг/км. Агентство з охорони навколишнього середовища США (EPA) встановило
обмеження на рівні 53 ppb для середньорічного значення та 100 ppb для
середньогодинного значення.

Політика щодо зменшення викидів NOx розроблена на галузевій основі. У
транспортному секторі широко застосовуються такі технології, як
підвищення якості палива, каталітичні нейтралізатори (наприклад, SCR,
TWC) та рециркуляція вихлопних

газу (EGR). В енергетичному секторі на першому плані стоять такі
стратегії, як використання пальників з низьким рівнем NOx, системи
контролю після спалювання та перехід з вугілля на природний газ. У
промислових процесах основна увага приділяється оптимізації процесів,
системам очищення газів та запобіганню витокам.

Технології зменшення викидів поділяються на дві групи: первинні та
вторинні заходи. Первинні заходи спрямовані на зменшення утворення NOx
під час горіння і включають в себе низько-NOx пальники, поетапне
горіння, контроль співвідношення повітря/паливо та зменшення вмісту
азоту в паливі. Серед вторинних заходів найпоширенішими є системи
селективного каталітичного відновлення (SCR). У цьому методі NO вступає
в реакцію з аміаком у присутності каталізатора при температурі 300–400
°C, перетворюючись на азот і воду. Ефективність досягає 90 %. Метод
неселективного каталітичного відновлення (SNCR) застосовується при
температурі 900–1100 °C з меншими інвестиційними витратами і забезпечує
ефективність 30–70 %. Адсорбційні процеси та методи окислення також
пропонують додаткові рішення.

Сучасні дослідження зосереджені на розробці каталізаторів на основі
цеолітів, нових матеріалів з перовськітною структурою та одноатомних
каталізаторів. Також на перший план виходять такі підходи, як пряме
видалення NOx електрохімічними методами і навіть переробка з метою
виробництва аміаку. Біологічні методи, особливо з використанням
денітрифікуючих бактерій, є багатообіцяючими для очищення викидів
низької інтенсивності. Завдяки розвитку сенсорних технологій
розробляються недорогі, мобільні та штучно інтелектуальні системи
моніторингу NOx.

З точки зору перспектив на майбутнє, у контролі NOx спостерігаються
важливі тенденції. З поширенням електромобілів очікується зниження
викидів від транспорту. Перехід до водневої економіки може знову
поставити на порядок денний питання утворення NOx у високотемпературних
системах спалювання. Збільшення кількості лісових пожеж внаслідок зміни
клімату призводить до зростання природних викидів NOx, а на порядку
денному стоять нові політики щодо контролю сільськогосподарських
викидів. Особливо в країнах, що розвиваються, індустріалізація та
зростання попиту на енергію зробили контроль викидів NOx глобальним
пріоритетом екологічної політики.

2.2.3. Сірчаний діоксид (SO₂)

Діоксид сірки (SO₂) — це безбарвний токсичний газ із різким запахом,
який відіграє важливу роль в атмосферній хімії. Ця сполука з
молекулярною формулою SO₂ має молекулярну масу 64,066 г/моль. Він
плавиться при -72 °C, кипить при -10 °C і досягає щільності 2,6288 кг/м³
при 25 °C. Він добре розчиняється у воді (94 г/л при 20 °C) і завдяки
цій властивості швидко вступає в реакцію в атмосфері у вологих
середовищах. Молекулярна структура є полярною, два атоми кисню,
пов’язані з атомом сірки в центрі, розташовані під кутом 119°. Вступаючи
в реакцію з водою, утворює сірчисту кислоту (H₂SO₃), яка є важливим
компонентом процесів атмосферного підкислення.

SO₂ вивільняється в атмосферу як в результаті природних, так і
антропогенних процесів. Найбільш помітним природним джерелом є
вулканічна діяльність. Вибухи стратовулканів, постійні дегазації
вулканів та підводний вулканізм спричиняють викиди великих обсягів SO₂.
Крім того, серед біогенних джерел є розпад органічних речовин, що
містять сірку, викиди диметилсульфіду (DMS) з поверхні моря та
метаболічна діяльність деяких мікроорганізмів

. Лісові пожежі, геотермальна активність та пилові бурі також є
іншими природними факторами, що сприяють збільшенню викидів SO₂.

Антропогенні викиди SO₂ виникають, перш за все, в результаті
спалювання викопного палива. Найбільшими джерелами цього газу є,
зокрема, теплові електростанції, що працюють на вугіллі, промислові
котли та опалення житлових приміщень низькоякісним вугіллям. Крім того,
металургійний сектор (наприклад, процеси плавлення міді, свинцю та
цинку), нафтопереробні заводи, виробництво сірчаної кислоти та целюлози
також є джерелами значних обсягів викидів SO₂. Дизельні двигуни,
сміттєспалювальні заводи та сільськогосподарські процеси, такі як
виробництво добрив, також сприяють викидам. Вміст сірки в паливі
коливається від 0,5–5 % у кам’яному вугіллі, 0,5–10 % у бурому вугіллі
та 0,5–3,5 % у мазуті, тоді як у природному газі його кількість є
незначною.

SO₂ в атмосфері вступає в складні хімічні реакції як у газоподібному,
так і в рідкому стані, перетворюючись на різні вторинні забруднювачі.
Молекули SO₂, збуджені сонячним світлом, вступають у реакцію з киснем і
водяною парою, утворюючи сірчану кислоту (H₂SO₄). Крім того, в
результаті реакцій, ініційованих радикалами OH, утворюється SO₃, який,
з’єднуючись з водяною парою, утворює H₂SO₄. У гетерогенних процесах SO₂
розчиняється в краплях хмар або на поверхні частинок і піддається
окисленню. В результаті реакцій з аерозолями морської солі можуть
утворюватися сульфатні солі (наприклад, Na₂SO₄) і соляна кислота
(HCl).

Сульфатні аерозолі, що утворюються в результаті цих реакцій, займають
важливе місце в атмосфері. Ці частинки розсіюють світло, зменшуючи
видимість, впливають на утворення хмар, діючи як ядра конденсації хмар,
і створюють охолоджуючий ефект у кліматичній системі. Середній термін
існування SO₂ в атмосфері становить від 2 до 4 днів, але цей термін може
змінюватися залежно від метеорологічних умов та наявності інших
забруднюючих речовин.

SO₂ також має багато негативних впливів на навколишнє середовище.
Найбільш відомим є його вплив на утворення кислотних дощів. SO₂, що
перетворюється в атмосфері на сірчану кислоту, потрапляє на землю разом
з опадами, знижує рН ґрунту, підкислює водні екосистеми та шкодить
рослинному покриву. Він проникає в рослини через продихи, викликаючи
загибель клітин, пригнічує фотосинтез і утворює некротичні ураження на
поверхні листя. Крім того, неорганічні карбонатні будівельні матеріали
(наприклад, вапняк, мармур) вступають у реакцію з SO₂ і піддаються
корозії. Це може призвести до незворотних пошкоджень, особливо в
історичних пам’ятках. У металах він прискорює корозію.

Вплив SO₂ на кліматичну систему здебільшого є опосередкованим.
Сульфатні аерозолі відбивають сонячне світло, що призводить до
охолоджувального радіаційного впливу. Крім того, вони збільшують
кількість крапель у хмарах, змінюючи їхню відбивну здатність (альбедо).
Особливо під час великих вулканічних вивержень SO₂, що потрапляє в
стратосферу, може спричинити глобальне охолодження, яке триває кілька
років.

З точки зору здоров’я людини SO₂ має як гострі, так і хронічні
наслідки. При короткочасному впливі концентрації 5–10 ppm можуть
викликати подразнення горла, 10–50 ppm — сльозотечу та кашель, а понад
50 ppm — бронхоспазм та набряк легенів. При тривалому впливі
спостерігається зниження функції дихання, розвиток хронічного бронхіту
та посилення симптомів астми. Також спостерігається підвищення ризику
серцево-легеневої смертності. До чутливих груп належать діти, люди
похилого віку, хворі на ХОЗЛ та астму, а також курці. Всесвітня
організація охорони здоров’я повідомляє, що в усьому світі вплив SO₂
сприяє приблизно 4 мільйонам передчасних смертей на рік.

Для визначення концентрацій SO₂ використовуються різні методи
вимірювання. Ультрафіолетовий флуоресцентний метод базується на принципі
випромінювання світла SO₂ в діапазоні 240–420 нм при збудженні на
довжині хвилі 214 нм.

витримує. У методі хімічної абсорбції SO₂ розчиняється в розчині
перекису водню і аналізується. Газова хроматографія забезпечує високу
точність аналізу за допомогою сірчано-селективних детекторів. На
промислових об’єктах обов’язково використовуються системи постійного
моніторингу викидів (CEMS), які проводять розрахунки концентрації та
швидкості викидів у режимі реального часу. Також широко використовуються
недорогі пасивні пробовідбірники, які аналізуються в лабораторних умовах
за допомогою іонної хроматографії.

Для SO₂ встановлено різні міжнародні стандарти якості повітря.
Всесвітня організація охорони здоров’я встановила граничне значення 20
мкг/м³ для середньодобової концентрації. Європейський Союз встановив
граничне значення 350 мкг/м³ для 1-годинної концентрації та 125 мкг/м³
для 24-годинної концентрації. Агентство з охорони навколишнього
середовища США (EPA) встановило граничне значення 196 мкг/м³ (75 ppb)
для 1 години.

Для контролю викидів SO₂ застосовується багато технологічних рішень.
Для очищення палива використовуються такі методи, як промивання вугілля,
гідродесульфурація нафтопродуктів та мікробна біодесульфурація. Серед
заходів, що вживаються під час спалювання, виділяються технології
спалювання в псевдозрідженому шарі, впорскування вапняку та спалювання з
киснем. Одним з найпоширеніших застосувань є очищення димових газів. У
системах мокрого очищення SO₂ вступає в реакцію з вапняком, утворюючи
сульфат кальцію (гіпс), і цей метод забезпечує ефективність 90–98 %.
Високі коефіцієнти видалення можна також досягти в сухих і напівсухих
системах. Серед технологій нового покоління є такі інноваційні методи,
як мембранне розділення, окислення електронним пучком, біологічні
системи очищення та спалювання збагачене киснем.

Слід також враховувати економічний аспект контролю SO₂. Інвестиційні
витрати на мокрі системи FGD становлять 150–300 дол. США/кВт, а на сухі
системи — 100–200 дол. США/кВт. Вартість систем десульфурації для
морського транспорту може становити від 2 до 5 млн дол. США на судно.
Витрати на реагенти, утилізацію відходів та енергоспоживання складають
експлуатаційні витрати. Однак вигоди, отримані в секторах охорони
здоров’я, сільського господарства та будівництва, значною мірою
компенсують ці витрати.

Сучасні дослідження зосереджуються на використанні металоорганічних
каркасів (MOF), іонних рідин та матеріалів на основі графену для
утримання SO₂. Все більшого поширення набувають технології використання
відходів, отриманих в результаті очищення димових газів, як будівельних
матеріалів, рекуперації сірчаної кислоти та біологічного розчинення
сірки (біолічінг). Моделювання з високою роздільною здатністю на основі
супутникових даних сприяє вдосконаленню інвентаризації викидів.

В результаті, хоча контроль SO₂ є сферою, в якій досягнуто значного
прогресу в управлінні якістю повітря, особливо в країнах, що
розвиваються, все ще існують значні прогалини в застосуванні.
Прискорення переходу на чисту енергію, поширення найкращих існуючих
технологій та застосування стратегій відновлення сірки відповідно до
принципів циркулярної економіки будуть визначальними для скорочення
викидів SO₂ у глобальному масштабі.

2.2.4. Озон (O₃)

Озон (O₃) — це алотропна молекула, що складається з трьох атомів
кисню. Молекулярна структура має геометрію, вигнуту під кутом
приблизно

116,8° кутовим кутом зв’язку. Фізично озон є світло-блакитним

різким запахом, молекулярна маса озону становить 47,998 г/моль. Він
плавиться при -192,2°C і кипить при –

111,9 °C. При 0 °C має щільність 2,144 кг/м³ і відіграє важливу роль
в атмосферній хімії завдяки своїй високій реактивності.

Озон знаходиться в трьох різних шарах атмосфери. Найвища його
концентрація спостерігається в стратосфері, на висоті приблизно 15–35
кілометрів. У цій зоні структура, відома як озоновий шар, запобігає
проникненню шкідливих ультрафіолетових (УФ) променів на поверхню Землі.
Стратосферний озон становить приблизно 90 % від загального обсягу озону
в атмосфері, а його максимальна концентрація спостерігається на висоті
приблизно 25 км.

Натомість озон, що знаходиться в тропосфері, тобто в районі,
близькому до поверхні Землі, називається «шкідливим озоном», оскільки
він має негативний вплив на здоров’я людини та навколишнє середовище.
Природна фонова концентрація становить 20–45 ppbv, але в літні місяці,
особливо в міських районах, цей показник може досягати 100–

200 ppbv. Крім того, тропопоза, перехідна зона між стратосферою і
тропосферою, є важливою з точки зору вертикального перенесення озону і
може впливати на атмосферний баланс озону.

Стратосферний озон утворюється в основному за допомогою фотохімічних
процесів, відомих як механізм Чепмена. У цих процесах молекули кисню
(O₂) фотодисоціюють під дією короткохвильового УФ-випромінювання (λ <
242 нм) і утворюють вільні атоми кисню. Ці атоми об’єднуються з наявними
молекулами кисню, утворюючи озон. Водночас озон також може розпадатися
під дією ультрафіолетового випромінювання і розщеплюватися на молекули
кисню та вільні атоми. Ці процеси відбуваються в рівновазі.

Озон у тропосфері не є безпосередньо викинутим забруднювачем, а
утворюється в результаті реакції оксидів азоту (NOx) та летких
органічних сполук (VOC) під дією сонячного світла. У процесі утворення
фотохімічного смогу NO₂ фотолізується, утворюючи вільні атоми кисню, які
з’єднуються з молекулярним киснем, утворюючи озон. Процес підтримується
ланцюговими реакціями радикалів, до яких належать і ЛОС, тому
концентрація озону на рівні землі збільшується, особливо в літні місяці,
коли сонячне світло є інтенсивним.

Озон піддається впливу як природних, так і антропогенних джерел.
Природним чином він може утворюватися в результаті таких процесів, як
блискавки, біогенні викиди ЛОС (наприклад, ізопрен і терпени), лісові
пожежі та фотоліз карбонільних сполук. Антропогенне утворення озону
пов’язане з такими видами діяльності, як використання автотранспорту,
промислові процеси, використання розчинників та спалювання викопного
палива.

Озон сприяє утворенню вторинних органічних аерозолів (SOA) в
результаті хімічних реакцій в атмосфері. В результаті реакції озону з
алкенами утворюються сполуки з низькою летючістю, які з часом переходять
у фазу частинок і перетворюються на SOA, що негативно впливають на
якість повітря. Крім того, в зимові місяці, особливо в умовах інверсії,
можна спостерігати утворення «зимового озону» внаслідок накопичення NOx
та розчинення тимчасових сполук, таких як пероксиацетилнітрат (PAN).

З точки зору здоров’я людини вплив озону особливо відчутний у
дихальній системі. У разі гострого впливу навіть при рівні 80–120 ppb у
чутливих осіб можуть спостерігатися проблеми з диханням. При рівні
120–

180 ppb спостерігається зниження функції легенів, а при рівнях вище
180 ppb у загальній популяції з’являються виражені симптоми. Хронічне
вплив може сприяти розвитку ХОЗЛ, пригнічувати розвиток легенів у дітей
і підвищувати ризик серцево-судинних захворювань. Озон також може
впливати на нервову систему та підвищувати проникність
гематоенцефалічного бар’єру. До найбільш вразливих груп належать хворі
на астму, люди похилого віку, діти та працівники, які працюють на
відкритому повітрі.

Озон також завдає серйозної шкоди рослинам. Він проникає через
продихи в листя рослин, пошкоджує клітинні мембрани, пригнічує процес
фотосинтезу та знижує активність ферменту Рубіско. Ці ефекти можуть
призвести до втрати врожаю на 10–30 %, особливо у таких чутливих
сільськогосподарських культурах, як пшениця, бавовна та соя. На рівні
екосистеми може відбуватися зниження біологічної продуктивності лісів,
зміна видового складу, ланцюгові ефекти в водних екосистемах та
порушення мікробіологічного балансу ґрунту.

Озон також впливає на будівельні матеріали. Він призводить до тріщин
у каучуку та еластомерах, вицвітання фарб, втрати міцності текстильних
волокон. Тому важливо вимірювати та контролювати рівень озону.

Концентрації озону можна відстежувати за допомогою різних еталонних
методів вимірювання. Ультрафіолетовий абсорбційний спектрофотометр
працює на основі закону Бера-Ламберта при довжині хвилі 254 нм і
відповідає міжнародним стандартам. Хімічний метод базується на принципі
випромінювання світла озоном при реакції з етиленом і забезпечує високу
точність. DOAS (диференціальна оптична абсорбційна спектроскопія)
дозволяє вимірювати озон на великій відстані. Крім того, озон можна
відстежувати за допомогою супутникових вимірювань (OMI, TROPOMI тощо),
лідарних систем та пасивних пробовідбірників.

Граничні значення, встановлені такими організаціями, як Всесвітня
організація охорони здоров’я (ВООЗ), EPA, Європейський Союз (ЄС) та
Китай, залежать від тривалості впливу протягом 8 годин та 1 години.
Наприклад, ВООЗ рекомендує граничне значення 60 мкг/м³ для середнього
значення за 8 годин. ЄС використовує сезонний індекс AOT40 (накопичення
озону понад 40 ppb) для вимірювання впливу озону на сільське
господарство.

Для контролю утворення озону критично важливим є зменшення викидів як
NOx, так і VOC. Ефективними заходами в цій сфері є введення стандартів
викидів для автотранспорту (таких як Euro 6, Tier 3), використання
систем селективного каталітичного відновлення (SCR) у промислових
процесах, заохочення використання продуктів з низьким вмістом VOC та
установки для рекуперації парів. Серед регіональних стратегій – торгівля
прекурсорами озону, обмеження VOC в літній період та протоколи екстрених
заходів.

Серед технологічних рішень, спрямованих на зменшення забруднення
озоном, можна назвати використання чистих видів палива (наприклад, СПГ,
водню), інфраструктуру для електромобілів, велосипедні доріжки,
інтелектуальні системи управління дорожнім рухом та системи раннього
попередження про якість повітря. Крім того, до стратегій, що обмежують
утворення озону, належать зелені інфраструктурні рішення, промислові
технології контролю ЛОС (наприклад, термічна оксидація, адсорбція
вуглецю, біофільтрація).

Озон має складні взаємодії з кліматичними змінами. Тропосферний озон
діє як парниковий газ із радіаційним впливом приблизно 0,4 Вт/м². Крім
того, він впливає на вуглецевий цикл, зменшуючи поглинання вуглецю
рослинами. З іншого боку, підвищення температури збільшує викиди
біогенних ЛОС і може впливати на баланс озону, змінюючи динаміку
стратосфери та тропосфери.

Сучасні дослідження охоплюють широкий спектр технологій, від
квантових точкових датчиків до моделювання на основі штучного інтелекту,
від високороздільних хімічних моделей перенесення до використання
місцевих супутникових даних. У рамках міжнародних кліматичних угод,
таких як Паризька угода, контроль за короткоживучими забруднювачами
клімату (SLCP), такими як озон, сталеве містобудування та циркулярна
економіка набули важливого значення.

Отже, боротьба з озоновим забрудненням вимагає багатогранного
підходу. Координація контролю за викидами NOx та VOC, інтеграція з
кліматичною політикою та розробка нових технологій стануть основою
сталого управління якістю повітря.

2.2.5. Вуглекислий газ (CO)

Вуглекислий газ (CO) — це безбарвний, без запаху і смаку газ, що
складається з одного атома вуглецю і одного атома кисню. Ця сполука з
молекулярною масою 28,01 г/моль плавиться при температурі -205 °C і
кипить при температурі -191,5 °C. При кімнатній температурі щільність CO
в газоподібному стані становить 1,25 г/л, а розчинність у воді при 25 °C
— 27,6 мг/л. Молекулярна структура має характер часткового потрійного
зв’язку з довжиною зв’язку приблизно 112,8 пікометрів. Незважаючи на ці
фізичні властивості, оксид вуглецю є надзвичайно небезпечним
забруднювачем повітря для здоров’я людини та навколишнього
середовища.

Токсичний вплив CO в основному обумовлений хімічними реакціями, в які
він вступає з гемоглобіном (Hb). CO, що надходить в організм через
дихальні шляхи, утворює з гемоглобіном в крові карбоксигемоглобін
(COHb), що значно знижує здатність крові переносити кисень. Афінність
гемоглобіну до оксиду вуглецю в 200-250 разів вища, ніж до кисню. Крім
того, CO інгібує мітохондріальний фермент цитохром оксидазу,
відповідальний за вироблення енергії в клітинах, тим самим перешкоджаючи
використанню кисню тканинами.

Вуглекислий газ потрапляє в атмосферу в результаті природних і
антропогенних процесів. До природних джерел належать лісові пожежі,
діяльність ґрунтових мікроорганізмів, метаболізм рослин, викиди з
поверхні океану, вулканічні гази та геотермальні джерела. Однак
антропогенні джерела відіграють більш домінуючу роль в атмосферному
навантаженні CO. Зокрема, неповне спалювання викопного палива є основним
джерелом утворення цього газу. Основними джерелами є двигуни
внутрішнього згоряння, вугільні та дров’яні печі, промислові котли,
доменні печі, що використовуються у виробництві сталі, нафтохімічні
заводи та деякі хімічні виробничі процеси (наприклад, виробництво
формальдегіду та метанолу). Крім того, сигаретний дим та обігрівачі
закритих приміщень також можуть спричиняти високий рівень викидів CO. У
глобальному масштабі щорічно викидається приблизно 2500 Тг CO з
природних джерел і 1000 Тг в результаті антропогенної діяльності.
Транспортний сектор становить 55 % цих викидів, промислові процеси — 20
%, а опалення житлових приміщень — 15 %.

CO є реактивним газом в атмосфері і, вступаючи в реакцію з
гідроксильним (OH) радикалом, перетворюється на вуглекислий газ (CO₂).
Цей процес також має значний вплив на баланс окислювачів в атмосфері.
Мікроорганізми в ґрунті також можуть видаляти CO з атмосфери шляхом його
окислення. Однак атмосферний період існування CO зазвичай становить від
1 до 3 місяців. Концентрації в міських районах можуть досягати 1-50 ppm,
а в сільських районах — 0,05-0,5 ppm. У тропосфері він розподіляється
відносно рівномірно, але через свою довговічність може переноситися в
стратосферу і опосередковано впливати на хімічний склад озону.

З точки зору здоров’я CO є надзвичайно небезпечним. Залежно від рівня
COHb, спричиненого вдиханням CO, можуть спостерігатися серйозні
наслідки, від легкого головного болю до дихальної недостатності. При
рівні COHb нижче 10% симптоми зазвичай не спостерігаються, при рівні
20-30% можуть з’явитися головний біль і запаморочення, при рівні 40-50%
— сплутаність свідомості, галюцинації, синкопе. При рівні COHb вище 60%
може настати зупинка дихання

і смерть. Тривала експозиція на низькому рівні може збільшити ризик
серцево-судинних захворювань, порушити нейрокогнітивні функції та
спричинити порушення розвитку плода у вагітних жінок. Особливо
вразливими групами є пацієнти з серцевими захворюваннями, вагітні жінки,
новонароджені, діти, пацієнти з хронічними респіраторними захворюваннями
та пацієнти з анемією.

Варто також звернути увагу на вплив CO на навколишнє середовище.
Вступаючи в реакцію з радикалом OH і споживаючи його, CO сприяє тому, що
парникові гази, такі як метан, довше залишаються в атмосфері. Це
збільшує непрямий парниковий ефект CO. Крім того, він викликає утворення
тропосферного озону, впливає на вуглецевий цикл, а його радіаційний
потенціал оцінюється приблизно в 0,23 Вт/м². CO може впливати на
мікробну активність у ґрунті, гальмувати ріст рослин і завдавати
непрямої шкоди, збільшуючи споживання кисню у водних екосистемах.

Концентрації CO вимірюються різними методами. Інфрачервона
абсорбційна спектроскопія забезпечує точні вимірювання, особливо завдяки
властивості абсорбції на довжині хвилі 4,6 мкм. Газова хроматографія з
молекулярними ситами та FID-детекторами забезпечує аналіз з високою
роздільною здатністю. Електрохімічні датчики пропонують недорогі,
портативні рішення і особливо підходять для моніторингу особистого
впливу. На промислових об’єктах за допомогою систем постійного
моніторингу викидів (CEMS) збираються та повідомляються дані в режимі
реального часу.

У всьому світі існують встановлені межі якості повітря для CO.
Всесвітня організація охорони здоров’я (ВООЗ) рекомендує межу 6 мг/м³
для 8-годинного середнього значення, а EPA встановила межу 35 ppm для
1-годинного середнього значення та 9 ppm для 8-годинного середнього
значення. У різних регіонах, таких як Європейський Союз та Китай,
існують подібні норми. З точки зору охорони праці, такі організації, як
OSHA, ACGIH та NIOSH, також встановили межі професійного впливу.

Для зменшення викидів CO використовуються різні технології контролю,
такі як оптимізація горіння, каталітичні нейтралізатори, системи
термічного окислення, збагачення киснем та альтернативні види палива.
Зокрема, каталітичні нейтралізатори, що використовуються в автомобілях,
мають здатність видаляти до 90 % CO. Крім того, ефективними методами
зменшення викидів є такі чисті енергетичні рішення, як електромобілі,
біопаливо та системи спалювання з додаванням водню.

Накопичення оксиду вуглецю в закритих приміщеннях створює серйозні
ризики. Неправильно використовувані обігрівачі, газові плити, гаражі з
недостатньою вентиляцією та тютюновий дим є важливими джерелами викидів
у приміщенні. Тому використання детекторів CO, регулярне чищення
димоходів та ефективні системи вентиляції мають життєво важливе
значення. На промислових об’єктах для запобігання нещасним випадкам,
пов’язаним з CO, необхідно застосовувати стаціонарні системи
моніторингу, засоби індивідуального захисту, плани екстрених заходів та
програми навчання персоналу.

Завдяки розробленим в останні роки нанотрубковим датчикам, оптичним
резонансним системам, квантовим точковим детекторам та системам,
інтегрованим з мобільними пристроями, забезпечуються більш точні та
мобільні можливості вимірювання CO. Крім того, завдяки використанню
біологічних систем очищення та карбоксидотрофних мікроорганізмів стало
можливим біологічне розкладання CO. За допомогою каталізаторів нового
покоління (наприклад, на основі MOF та перовскиту) розробляються більш
ефективні та стійкі системи очищення.

Вуглекислий газ є пріоритетним забруднювачем повітря в глобальному
масштабі як через свої гострі токсичні властивості, що безпосередньо
впливають на здоров’я людини, так і через вплив на хімічний склад
атмосфери. Незважаючи на те, що на сьогоднішній день у боротьбі з CO
досягнуто значного технологічного та політичного прогресу, забруднення
повітря в приміщеннях та промислові викиди, особливо в країнах, що
розвиваються, все ще створюють серйозні проблеми для здоров’я населення.
У майбутньому перехід на чисту енергію, політика захисту вразливих груп
населення

та інтегровані системи управління якістю повітря будуть визначальними
у боротьбі із забрудненням CO.

2.2.6. Летючі органічні сполуки (VOC)

Летючі органічні сполуки (VOC) — це хімічні сполуки на основі
вуглецю, які мають високий тиск пари при кімнатній температурі і можуть
перебувати в атмосфері у газоподібному стані. Зазвичай ці сполуки
містять від C₃ до C₂₀ вуглецю, їх температура кипіння коливається від 50
°C до 260 °C, а молекулярна маса становить 30–300 г/моль. Вони мають
високу схильність до випаровування і в умовах навколишнього середовища
легко потрапляють в атмосферу.

VOCs, залежно від хімічної структури, поділяються на такі підгрупи:
аліфатичні (наприклад, гексан, бутан), ароматичні (бензол, толуол,
ксилол), кисневі (ацетон, етанол, формальдегід), галогенні
(трихлоретилен, хлороформ) та терпени (α-пінен, лімонен). За джерелами
походження вони класифікуються як біогенні (рослини, ґрунт, поверхня
океану та інші природні системи) та антропогенні (промисловість,
транспорт, споживчі товари). Крім того, за атмосферною реактивністю вони
класифікуються як високореактивні, середньореактивні та низькореактивні
ЛОС. VOC з високою реактивністю (наприклад, ізопрен, терпени),
незважаючи на короткий атмосферний період існування, можуть вступати в
швидкі хімічні реакції, створюючи значний вплив на навколишнє
середовище.

Природні викиди ЛОС, головним чином ізопрен, монотерпени та кисневі
сполуки, що виділяються листяними та хвойними деревами, становлять
приблизно 1150 Тг вуглецю на рік. Антропогенні викиди становлять
приблизно 150 Тг вуглецю на рік. До основних антропогенних ЛОС належать
такі сполуки, як толуол, бензол і ксилол. Емісії ЛОС спричиняють такі
види діяльності, як вихлопи автомобілів, промислові об’єкти,
використання фарб і розчинників, засоби для прибирання та будівельні
матеріали.

VOC вступають в різні фотохімічні реакції в атмосфері, перетворюючись
на вторинні забруднювачі. В результаті реакцій з гідроксильними (OH) та
нітритними (NO₃) радикалами можуть утворюватися озон (O₃), формальдегід,
органічні нітрати та вторинні органічні аерозолі (SOA). Ці процеси
призводять до утворення фотохімічного смогу під впливом сонячного світла
та оксидів азоту (NOₓ). Термін існування ЛОС в атмосфері коливається від
декількох годин до декількох місяців. ЛОС з високою реакційною здатністю
впливають на якість повітря на місцевому рівні, а ЛОС з низькою
реакційною здатністю можуть переміщатися на великі відстані, створюючи
регіональні та глобальні наслідки.

VOC мають як гострі, так і хронічні наслідки для здоров’я людини.
Гострі наслідки включають головний біль, запаморочення, порушення
координації, подразнення очей і горла, нудоту та порушення серцевого
ритму. У разі хронічного впливу можуть виникнути канцерогенні ефекти,
такі як лейкемія, спричинена бензеном, рак носоглотки, пов’язаний з
формальдегідом, та ризик лімфоми, пов’язаний з 1,3-бутадіеном. Крім
того, тривала експозиція ЛОС може спричинити неврологічні ушкодження,
порушення функції печінки та нирок, порушення роботи ендокринної системи
та негативно вплинути на репродуктивне здоров’я. Діти, люди похилого
віку, вагітні жінки та особи з хронічними захворюваннями є більш
чутливими до цих забруднювачів.

З екологічної точки зору, ЛОС викликають утворення озону на рівні
землі, знижуючи здатність рослин до фотосинтезу та спричиняючи
руйнування різних поверхневих матеріалів. ЛОС окислювальні продукти
вторинні органічні аерозолі, частинки речовини

підвищують концентрацію, погіршують якість повітря та скорочують
дальність видимості. Крім того, ЛОС прямо чи опосередковано сприяють
зміні клімату. Наприклад, деякі ЛОС, такі як метан, створюють сильний
парниковий ефект, а також опосередковано впливають на радіаційне
випромінювання через утворення SOA та озону. ЛОС також можуть впливати
на мікрофізику хмар, виступаючи в ролі ядер конденсації хмар.

До еталонних методів вимірювання ЛОС належать газовий хроматограф з
мас-спектрометром (GC-MS/FID), мас-спектрометр з реакцією перенесення
протонів (PTR-MS) та інфрачервона спектроскопія з Фур’є-перетворенням
(FTIR). Ці методи дозволяють проводити багатокомпонентні та точні
вимірювання як у лабораторії, так і в польових умовах. Крім того, для
постійного моніторингу використовуються системи онлайн-газової
хроматографії, детектори PID та недорогі бездротові датчики.

Існують національні та міжнародні норми контролю за ЛОС. Всесвітня
організація охорони здоров’я (ВООЗ), EPA та Європейський Союз встановили
граничні значення якості повітря для певних сполук ЛОС. Наприклад,
середньорічне граничне значення для бензолу становить 5 мкг/м³, а
30-хвилинне граничне значення для формальдегіду — 0,1 мг/м³. З метою
обмеження викидів для транспортних засобів застосовуються стандарти Euro
6 і Tier 3, для промислових об’єктів — обмеження на основі технологічних
процесів, а для продуктів — обмеження на вміст ЛОС.

Для контролю ЛОС використовуються різні технології. Для контролю у
джерелі використовуються продукти на водній основі, формули з високим
вмістом твердих речовин та системи УФ-отвердження, а для модифікації
процесів все більшого поширення набувають закриті системи та технології
автоматичного нанесення. Для очищення відходів використовуються такі
передові методи, як регенеративні термічні окислювачі (RTO), адсорбція
на активованому вугіллі, біологічні системи очищення, мембранне
розділення, плазмове очищення та фотокаталітичне окислення.

Сучасні дослідження зосереджуються на інноваційних технологіях, таких
як використання супутникових систем вимірювання (наприклад, TROPOMI) для
дистанційного виявлення ЛОС, моделі прогнозування якості повітря на
основі штучного інтелекту, портативні GC-системи на основі мікрочіпів та
адсорбенти на основі MOF. Крім того, розчинники, розроблені відповідно
до біотехнологічних підходів та принципів зеленої хімії, сприяють
досягненню цілей сталого виробництва.

В результаті, VOC мають багатогранний вплив як на здоров’я людини,
так і на навколишнє середовище, тому вимагають комплексних стратегій
контролю. Персоналізовані системи моніторингу впливу, інтелектуальні
міські рішення, моделі сталого виробництва та інтеграція клімату і
якості повітря стануть основними компонентами управління VOC в
майбутньому.

2.2.7. Свинець (Pb)

Свинець (Pb) — м’який, ковкий важкий метал з атомним номером 82 та
атомною масою 207,2. У контексті забруднення повітря свинець зазвичай
зустрічається у вигляді частинок (PM) або у газоподібному стані у
вигляді сполук. Елементарний свинець (Pb⁰), неорганічні сполуки
(наприклад, PbO, PbSO₄, PbCO₃) та органометалеві сполуки (такі як
тетраетилсвинець) утворюють різні форми. Температура плавлення становить
327,5 °C, температура кипіння — 1749 °C, а тиск пари при 973 °C — 1 мм
рт. ст.

За хімічною формою свинець класифікується на дві групи: неорганічний
та органічний. Неорганічний свинець переважно походить з промислових
викидів, тоді як органічний свинець у минулому використовувався як
добавка до палива. Свинець може становити понад 90 % у PM₁₀ та 50-70 % у
PM₂.₅. Викиди можуть утворюватися безпосередньо з джерел (первинні) або
в результаті хімічних реакцій в атмосфері (вторинні).

До природних джерел свинцю належать геологічні процеси, такі як
вулканічна діяльність, ерозія ґрунту та аерозолі морської солі, а також
біогенні процеси, такі як лісові пожежі та викиди рослинного походження.
Щорічні природні викиди становлять близько 25-50 Гг.

Антропогенні джерела є більш інтенсивними. Історично одним з
найважливіших джерел був свинцевий бензин, крім того, важливими
джерелами є промислові процеси, такі як спалювання вугілля, металургійна
діяльність, виробництво батарей та фарб, переробка електронних відходів
та спалювання відходів. Ці викиди оцінюються в 350-400 Гг на рік.
Найпоширенішими сполуками викидів є оксид свинцю (PbO), сульфат свинцю
(PbSO₄) та тетраетилсвинець ((CH₃CH₂)₄Pb).

Свинець вступає в окислювальні та кислотно-лужні реакції в атмосфері,
перетворюючись на різні сполуки. Сполуки свинцю в газовій фазі можуть
розчинятися в краплях хмар і переходити в фазу частинок. Атмосферний
період існування свинцю в формі частинок становить 5-10 днів, а його
перенесення може відбуватися на місцевому рівні (до 10 км),
регіональному (100-1000 км) та глобальному рівні (стратосферне
перенесення).

Вплив свинцю зазвичай відбувається через дихання (з ПМ), травлення
(забруднені продукти харчування та вода) та шкіру (особливо органічні
сполуки свинцю). 30-50% вдихуваного свинцю всмоктується в легенях, а
потім зв’язується з еритроцитами і потрапляє в кровообіг. Свинець
проходить в організмі різні окисно-відновні реакції. Виведення
відбувається переважно через сечу (75%), кал (15%) і волосся/нігті
(10%).

Свинець становить серйозну небезпеку для здоров’я людини. Особливо у
дітей він негативно впливає на розвиток інтелекту, спричиняючи зниження
IQ на 2-3 бали з кожним підвищенням рівня свинцю на 10 мкг/дл. У
дорослих можуть спостерігатися ураження периферичної нервової системи,
анемія (пригнічення синтезу гему), ниркова недостатність,
серцево-судинні захворювання та токсичний вплив на репродуктивне
здоров’я.

Свинець також має тривалий вплив на навколишнє середовище. Він не
розкладається в ґрунті, тому поглинається рослинами, що призводить до
біоакумуляції. У водних системах він накопичується в осаді, що може
призвести до біомагніфікації по всьому харчовому ланцюгу. Крім того,
частинки свинцю можуть впливати на кліматичні процеси, діючи як ядра
конденсації хмар, і порушувати радіаційний баланс, поглинаючи
інфрачервоні промені.

Основними методами аналізу концентрацій свинцю є ICP-MS та XRF. Метод
ICP-MS може вимірювати навіть дуже низькі концентрації (0,1 нг/м³) у
всіх фракціях частинок, тоді як XRF забезпечує більш швидкий і придатний
для застосування в польових умовах аналіз. У системах безперервного
моніторингу бета-абсорбційні монітори використовуються разом з XRF.
Лазерні абляційні техніки також пропонують розширені можливості
аналізу.

Граничні значення якості повітря для свинцю, встановлені Всесвітньою
організацією охорони здоров’я (ВООЗ), становлять 0,5 мкг/м³ в середньому
за рік, що відповідає стандартам ЄС. Агентство з охорони навколишнього
середовища США (EPA) встановило граничне значення 0,15 мкг/м³ в
середньому за 3 місяці.

У контролі викидів важливе місце займають промислові системи
фільтрації (електростатичні осаджувачі та рукавні фільтри), заборона
використання паливних присадок і, зокрема, використання безсвинцевого
бензину

відіграють важливу роль. Заохочення використання електромобілів є ще
однією стратегією. У очищенні відпрацьованих газів високу ефективність
забезпечують сухі (рукавні фільтри) та мокрі (скрубери на основі
вапняку) методи.

Серед нових технологій виділяються адсорбційні системи на основі
наноматеріалів, методи біологічної очистки (біоремедіація) та
супутникові методи глобального моніторингу. Ці розробки пропонують
перспективні рішення для зменшення впливу свинцю на здоров’я та
навколишнє середовище.

2.2.8. Інші забруднювачі

Важкі метали та ароматичні вуглеводні, такі як бензол, свинець (Pb),
миш’як, кадмій та бензо(а)пірен, також є важливими компонентами
забруднення повітря. Ці забруднювачі зазвичай утворюються в результаті
промислової діяльності, спалювання відходів та викидів деяких
транспортних засобів. Ці речовини особливо підвищують ризик раку та
негативно впливають на імунну систему. Поліциклічні ароматичні
вуглеводні (ПАВ), такі як бензо(а)пірен, є сильними канцерогенними
речовинами, що виділяються в процесі горіння.

Серед забруднювачів, які становлять найбільшу загрозу для повітряного
середовища в Туреччині, є PM₂,₅, PM₁₀, NO₂, SO₂ та O₃. У звітах
Турецького екологічного прес-бюлетеня повідомляється, що особливо у
великих містах граничні значення цих забруднюючих речовин час від часу
перевищуються. У таких мегаполісах, як Анкара, Стамбул та Ізмір,
основними причинами підвищення рівня забруднення повітря є інтенсивний
дорожній рух та викиди від опалення житлових будинків. У прибережних
містах Чорного моря ризик забруднення повітря в зимові місяці
підвищується через метеорологічні умови та промислову діяльність.

У Румунії найвищий рівень забруднення повітря спостерігається у
великих містах, зокрема в Бухаресті, Брашові та Клуж-Напоці.
Найпоширенішими забруднювачами в Румунії є PM₁₀ та PM₂.₅. Основними
джерелами цих частинок є системи опалення, будівельні роботи, транспорт
та промислові об’єкти. Рівні NO₂ та O₃ також є високими. Особливо в
літні місяці рівень озону може досягати небезпечних для здоров’я
значень.

Російська Федерація, південно-західні регіони, що входять до
Чорноморського басейну, страждають від забруднення повітря як від
місцевих джерел, так і від регіонального перенесення. Індустріальна
щільність, форми виробництва енергії, транспортна інфраструктура та
кліматичні впливи є основними факторами, що визначають якість повітря в
цих регіонах. Краснодарський край, Ростов-на-Дону та навколишні
промислові об’єкти є важливими джерелами забруднення повітря.

У таких країнах, як Болгарія та Грузія, забруднення повітря
спостерігається, особливо у великих містах та промислових районах. Серед
основних забруднювачів у цих країнах знову ж таки виділяються PM₂,₅,
PM₁₀, NO₂ та SO₂. Старі промислові об’єкти та малоефективні системи
опалення є основними причинами збільшення забруднення повітря в цих
країнах.

Повітряне забруднення не знає кордонів між країнами Чорноморського
басейну. Забруднювачі, що утворюються в одній країні, можуть
переноситися вітром в інші країни. Тому міждержавна співпраця в регіоні
має життєво важливе значення. Чорноморська організація економічного
співробітництва (ЧОЕС), що діє в регіоні, пропонує платформи для
співпраці в питаннях охорони навколишнього середовища

платформи для співпраці з питань охорони навколишнього середовища.
Однак такі організації повинні перетворитися на більш конкретні
проекти.

Всесвітня організація охорони здоров’я (ВООЗ) у своєму новому
посібнику з якості повітря, опублікованому в 2021 році, запропонувала
більш низькі граничні значення для багатьох забруднюючих речовин.
Наприклад, середньорічне граничне значення для PM₂.₅ було знижено з 10
мкг/м³ до 5 мкг/м³, а 24-годинне значення встановлено на рівні 15
мкг/м³. Для PM₁₀ річний орієнтир ВООЗ становить 15 мкг/м³, а 24-годинний
— 45 мкг/м³. Для NO₂ орієнтир на 2021 рік становить 10 мкг/м³ на рік і
25 мкг/м³ на 24 години, а для SO₂ — 40 мкг/м³ на 24 години. Дотримання
цих значень у Туреччині та інших країнах Чорноморського регіону має
життєво важливе значення для захисту здоров’я населення.

За даними Європейського агентства з охорони навколишнього середовища
(EEA), рівні забруднення повітря в міських районах Туреччини значно
перевищують європейські стандарти. Зокрема, рівні PM₂.₅ і NO₂
перевищують обмеження ВООЗ. Ця ситуація ставить на порядок денний
необхідність перегляду нормативних актів Туреччини щодо якості повітря.
В рамках Регламенту про оцінку якості повітря (HKDY) в Туреччині
встановлено граничні та цільові значення якості повітря для 13
забруднюючих речовин. Серед цих забруднюючих речовин – SO₂, NO₂, NOx,
PM₁₀, PM₂.₅, O₃, CO, бензол, Pb, миш’як, кадмій, нікель та
бензо(а)пірен.

Для кожного забруднювача встановлено як короткострокові граничні
значення (годинні або добові середні значення), так і довгострокові
граничні значення (річні середні значення). Наприклад, для PM₁₀
24-годинна гранична величина становить 50 мкг/м³, і її перевищення
допускається 35 разів на рік. Однак, з огляду на орієнтовні значення
ВООЗ на 2021 рік, вважається, що ці значення все ще є недостатніми.

2.3. Взаємозв’язок забруднюючих речовин з метеорологічними змінними

Поведінка, поширення, перенесення, перетворення та накопичення
забруднюючих речовин в атмосфері значною мірою визначаються
метеорологічними умовами. Такі змінні, як температура, швидкість і
напрямок вітру, відносна вологість, атмосферний тиск, опади, тривалість
сонячного освітлення та температурні інверсії, є основними факторами, що
визначають якість повітря, впливаючи на фізичні та хімічні процеси
забруднюючих речовин.

Температура є основною змінною, що впливає на швидкість атмосферних
реакцій. Зокрема, фотохімічні процеси, такі як утворення озону та
вторинних частинок, посилюються при високих температурах. Тропосферний
озон утворюється в спекотні літні дні під дією сонячного світла в
результаті реакцій оксидів азоту (NOx) та летких органічних сполук
(VOC). З підвищенням температури збільшуються викиди ЛОС, що призводить
до значного підвищення рівня озону. Водночас атмосферний період
існування таких забруднювачів, як оксид вуглецю (CO) та діоксид азоту
(NO₂), може змінюватися залежно від температури. CO вступає в реакцію з
радикалами OH і руйнується в атмосфері, однак концентрація OH також
залежить від температури. Високі температури також сприяють
випаровуванню ЛОС на рівні землі, що сприяє утворенню вторинного
органічного аерозолю (SOA).

Вітер може запобігати локальному накопиченню забруднюючих речовин,
забезпечуючи їх горизонтальне переміщення, але також може спричиняти їх
переміщення в інші регіони. За умов спокійної атмосфери з низькою
швидкістю вітру повітря стає нерухомим, забруднюючі речовини
накопичуються на рівні землі, а їх концентрація зростає. Це призводить
до інтенсивного накопичення NO₂, CO та PM2,5, особливо в міських
районах.

Висока швидкість вітру може тимчасово поліпшити якість повітря,
розріджуючи тверді частинки та газоподібні забруднювачі. Однак частинки,
такі як пустельний пил, морська сіль та промислові викиди, можуть
переноситися на великі відстані, спричиняючи забруднення на
регіональному та навіть континентальному рівнях.

Вологість також є визначальним фактором у динаміці забруднення.
Зокрема, такі гази, як сірчистий газ (SO₂) та двоокис азоту (NO₂), за
умов високої вологості вступають у реакцію з водяною парою, утворюючи
сірчану та азотну кислоти. Ці сполуки, поєднуючись з атмосферними
твердими частинками, утворюють кислі аерозолі. Висока вологість також
сприяє утворенню вторинних частинок. Дрібні частинки, такі як PM2,5, у
вологих середовищах демонструють гігроскопічне зростання, стаючи
більшими і більш небезпечними для здоров’я. Високий рівень вологості
також сприяє утворенню хмар, що запускає процеси вологого осадження (wet
deposition), які забезпечують осідання забруднюючих речовин.

Атмосферний тиск впливає на вертикальні рухи повітряних мас,
опосередковано впливаючи на якість повітря. Системи високого тиску
зазвичай характеризуються спокійними погодними умовами і можуть
спричиняти утворення інверсійних шарів. У цьому випадку холодне повітря
стискається в приземних шарах, а тепле повітря залишається у верхніх
шарах, що перешкоджає вертикальному перемішуванню забруднюючих речовин.
Таким чином, забруднювачі, такі як PM, CO та NO₂, концентруються на
рівнях, близьких до поверхні. Ці інверсійні явища, які часто
спостерігаються, особливо в зимові місяці, є однією з найважливіших
причин забруднення повітря у великих містах. У системах низького тиску
вертикальні рухи повітря збільшуються, що полегшує розповсюдження
забруднювачів шляхом конвекції.

Опади є одним з найефективніших природних процесів очищення атмосфери
від забруднюючих речовин. Зокрема, тверді частинки (PM10, PM2,5) та
гази, що розчиняються у воді (SO₂, NO₂, HNO₃), вимиваються дощовими
краплями і переносяться на поверхню землі. Цей процес називається мокрим
осадженням і, як правило, тимчасово покращує якість повітря. Однак
забруднювачі можуть також переноситися на поверхню землі за допомогою
механізму сухого осадження, але цей процес є повільнішим. Снігопад також
ефективно видаляє тверді частинки з атмосфери. У періоди тривалої
відсутності опадів накопичення забруднювачів може прискоритися.

Тривалість сонячного опромінення та кількість випромінювання є
тригерами фотохімічних реакцій. Особливо в літній період тривале сонячне
опромінення сприяє збільшенню утворення озону та вторинних органічних
аерозолів. Фотоліз NO₂, необхідний для утворення озону, безпосередньо
залежить від сонячного світла. Крім того, високе УФ-випромінювання
прискорює реакції ЛОС з радикалами, сприяючи утворенню вторинних
продуктів (наприклад, формальдегіду, глікоксалю). Ці сполуки сприяють
утворенню озону та відіграють роль у формуванні твердих частинок.

Температурні інверсії є одними з найважливіших метеорологічних
факторів, що впливають на забруднення повітря. Особливо вночі, коли
земна поверхня швидко охолоджується, а верхні шари атмосфери залишаються
теплими, виникає температурна інверсія. Ця стратифікація перешкоджає
вертикальному розподілу забруднюючих речовин, що призводить до їх
накопичення в районах, близьких до поверхні. Однією з головних причин
високих концентрацій PM2,5 і NO₂ в зимові місяці є саме ця ситуація.
Використання палива для опалення, недостатній вітер і одночасне
виникнення інверсії серйозно погіршують якість повітря в містах.

Крім короткострокового впливу метеорологічних змінних, відомо, що
вони також мають визначальний вплив на динаміку забруднюючих речовин у
сезонному та кліматичному масштабах. Підвищення рівнів озону та SOA в
літні місяці та підвищення концентрацій PM та NO₂ взимку є прикладами
цього сезонного патерну.

є показником. Зміна клімату, що супроводжується довгостроковим
підвищенням температури, збільшенням частоти екстремальних погодних явищ
та поширенням лісових пожеж, змінює поведінку забруднюючих речовин в
атмосфері. Зокрема, підвищення температури може спричинити збільшення
викидів біогенних ЛОС, що може призвести до забруднення озоном та
твердими частинками. Так само, під час посушливих періодів перенесення
пилу може спричинити значне підвищення рівнів PM10.

Отже, наявність забруднюючих речовин в атмосфері залежить не тільки
від їх кількості, але й від фізичних та хімічних умов атмосфери.
Ефективний моніторинг метеорологічних змінних та їх використання в
інтегрованих моделях якості повітря має вирішальне значення як для
короткострокових прогнозів якості повітря, так і для довгострокової
політики сталого розвитку навколишнього середовища.

2.4. Індекс якості повітря (AQI) та критерії оцінки

Забруднення повітря є однією з найбільших глобальних екологічних
проблем сьогодення і може завдати серйозної шкоди здоров’ю людей,
екосистемі та кліматичній системі. Тому необхідно постійно контролювати
якість повітря та доносити інформацію про це до громадськості зрозумілою
мовою. У цьому контексті Індекс якості повітря (Air Quality Index – AQI)
відіграє важливу роль в інформуванні громадськості, виражаючи рівні
забруднюючих речовин одним числовим значенням. AQI використовується як
система показників, що оцінює загальну якість повітря, об’єднуючи
вимірювання різних забруднюючих речовин.

AQI зазвичай розраховується окремо для кожного забруднювача, а потім
найвище значення визначається як офіційне значення AQI на цей день.
Наприклад, якщо за день рівень PM2,5 становить 178, рівень O₃ — 95, а
рівень NO₂ — 43, то значення AQI на цей день приймається рівним 178.
Таким чином, найнебезпечніший забруднювач відображає щоденний стан
якості повітря. Такий підхід забезпечує надання громадськості більш
реалістичної та значущої інформації.

Значення AQI пояснюються класифікаціями, визначеними відповідно до
міжнародних стандартів. Загалом використовується така класифікація:

• 0–50: Добре – Немає ризику для всього населення.

• 51–100: Середній – чутливі групи повинні бути
  обережними.

• 101–150: Небезпечно для вразливих груп – ризик для осіб, які не
  страждають на респіраторні захворювання, такі як астма, ХОЗЛ, є
  низьким.

• 151–200: Нездоровий – Можливі негативні наслідки для загального
  населення.

• 201–300: Дуже шкідливо – Існує ризик для здоров’я всього
  населення.

• 301+: Небезпечно – Існують серйозні ризики для здоров’я, не
  рекомендується виходити на вулицю.

Ця класифікація є базовою структурою, прийнятою Всесвітньою
організацією охорони здоров’я (ВООЗ), Європейським агентством з охорони
навколишнього середовища (ЕАОС), Агентством з охорони навколишнього
середовища США (EPA) та іншими міжнародними організаціями. У Туреччині
AQI також використовується в рамках Положення про оцінку та управління
якістю повітря і оприлюднюється місцевими органами влади у вигляді
відкритих даних.

Під час розрахунку AQI враховуються такі основні забруднювачі: PM₂,₅,
PM₁₀, SO₂, NO₂, CO та O₃. Для кожного забруднювача встановлено граничні
значення, на основі яких формується індекс. Наприклад, для PM₂,₅ у
рекомендаціях ВООЗ на 2021 рік встановлено середньорічне

5 мкг/м³, а для 24-годинного максимального значення — 15 мкг/м³. У
Туреччині, згідно з регламентом HKDYY, для PM₂.₅ прийнято середньорічне
значення 15 мкг/м³. Це значення в 3 рази перевищує рекомендоване
ВООЗ.

Для PM₁₀ в рекомендаціях ВООЗ на 2021 рік середньорічний показник
становить 15 мкг/м³, а 24-годинний — 45 мкг/м³, тоді як обмеження, що
застосовується в Туреччині, є досить близьким до цього значення. Однак
ця різниця може бути важливою, особливо для людей із хронічними
захворюваннями, такими як астма та ХОЗЛ. Щодо NO₂, ВООЗ рекомендує
середньорічний рівень 10 мкг/м³ та 24-годинний рівень 25 мкг/м³, тоді як
у Туреччині застосовується річний ліміт 20 мкг/м³. Це свідчить про те,
що стандарти якості повітря в Туреччині є менш суворими, ніж
рекомендації ВООЗ.

Для SO₂ ВООЗ рекомендує 24-годинний ліміт 40 мкг/м³, тоді як у
Туреччині цей показник становить 50 мкг/м³. Для CO використовується
середнє значення за 8 годин 10 мг/м³, для O₃ — 60 мкг/м³ за 8 годин. Ці
значення відповідають директивам ЄС, але, як вважається, є недостатніми
в порівнянні з новими рекомендаціями ВООЗ.

У Туреччині AQI розраховується за допомогою Мережі моніторингу якості
повітря (HKİA), що діє під егідою Міністерства навколишнього середовища,
міського розвитку та зміни клімату. Ця мережа отримує миттєві дані
завдяки стаціонарним станціям моніторингу, встановленим у великих містах
та деяких промислових районах. Ці дані публікуються у вигляді щоденних
звітів AQI на рівні провінцій. Однак з точки зору аналізу цих даних та
їх доступу для громадськості існують деякі недоліки. Зокрема, брак даних
у малих містах та сільських районах ускладнює прийняття правильних
рішень щодо регіонального розподілу забруднення повітря.

Дані AQI є важливим інструментом не тільки для інформування
громадськості, але й для прийняття рішень політиками. Тривале
перебування рівнів AQI на «небезпечних» або «дуже небезпечних» рівнях
вимагає вжиття термінових заходів. Такі попередження можуть призвести до
вжиття таких заходів, як зменшення викидів від опалення будинків,
контроль інтенсивності дорожнього руху або тимчасове припинення
виробництва на промислових об’єктах.

Метою AQI є не тільки виробництво даних, але й своєчасне попередження
для захисту населення. Тому правильне тлумачення значень AQI має життєво
важливе значення для здоров’я населення. Наприклад, коли значення AQI
перевищує 150, дітям, літнім людям та особам із хронічними
захворюваннями рекомендується не виходити на вулицю. Крім того, можуть
бути вжиті такі заходи, як скасування спортивних заходів у школах,
регулювання робочого часу працівників, які працюють на відкритому
повітрі.

У Чорноморському басейні значення AQI підвищуються, особливо в зимові
місяці. Основними причинами цього є використання вугілля та дров для
опалення будинків, викиди промислових підприємств та метеорологічні
умови. Вологий клімат Чорного моря сприяє тому, що частинки залишаються
в атмосфері довше, а температурні інверсії утворюють шар, в якому
осідають забруднювачі, погіршуючи якість повітря.

У регіоні містах Зонгулдак, Самсун і Трабзон показники AQI в зимові
місяці часто досягають «небезпечного для здоров’я» рівня. Це негативно
позначається, особливо, на дітях і літніх людях. Дослідження, проведені
в цих містах, показали, що в дні з високим рівнем AQI спостерігається
збільшення кількості звернень до лікарень. Зростання кількості
респіраторних інфекцій, нападів астми та серцевих нападів чітко
демонструє зв’язок між AQI та здоров’ям.

AQI використовується як для короткострокової, так і для
довгострокової оцінки. Короткострокова оцінка відображає щоденний стан
якості повітря, тоді як довгострокова оцінка проводиться на основі
середніх значень AQI за роки. Довгострокові середні значення AQI є
важливим показником для оцінки загального стану якості повітря в регіоні
та його впливу на здоров’я. Середні річні значення AQI в Туреччині,
особливо у великих містах, значно перевищують обмеження ВООЗ. Згідно з
даними, понад 99% населення Туреччини дихає забрудненим повітрям за
стандартами ВООЗ.

Моніторинг та звітність щодо значень AQI є основною точкою відліку в
процесі розробки політики як на національному, так і на регіональному
рівні. Країни Чорноморської організації економічного співробітництва
(ЧОЕС) обмінюються даними AQI та намагаються розробити спільні рішення в
рамках регіонального співробітництва. Однак можливості обміну та аналізу
цих даних різняться між країнами. Тому регіональне співробітництво та
технічна підтримка мають життєво важливе значення.

AQI є не тільки технічним показником, але й потужним інструментом для
комунікації з громадськістю. Тому спосіб доведення значень AQI до відома
громадськості також має велике значення. Візуальні системи попередження,
що працюють за допомогою колірного кодування, є дуже корисними для
підвищення обізнаності населення. Наприклад, зелений колір означає
«добре», жовтий — «середньо», помаранчевий — «нездоровий», червоний —
«дуже нездоровий», а фіолетовий — «небезпечний». Такі візуальні системи
можуть бути особливо ефективними серед осіб з низьким рівнем освіти.

У Туреччині дані AQI регулярно публікуються Міністерством
навколишнього середовища, міського розвитку та зміни клімату. Однак
спосіб передачі цих даних населенню не завжди є ефективним. У деяких
містах дані AQI подаються лише у вигляді технічних звітів, а в інших — у
вигляді простих візуальних зображень у соціальних мережах. Для
ефективної комунікації з громадськістю дані AQI повинні подаватися у
простій, зрозумілій та візуально підкріпленій формі.

Дані AQI також використовуються для підвищення обізнаності
громадськості та розробки політики. Такі організації, як Турецька
асоціація досліджень дихання (TÜSAD), Платформа за чисте повітря та
Палата інженерів-екологів TMMOB, готують звіти на основі даних AQI та
розробляють політичні рекомендації щодо боротьби із забрудненням
повітря. Ці установи, використовуючи дані AQI, підкреслили, що цілі
Туреччини на 2029 рік у 5 разів перевищують рекомендації ВООЗ. Це
свідчить про необхідність перегляду стандартів якості повітря в
Туреччині.

Дані AQI також можуть використовуватися в освітніх цілях. У
навчальних програмах, рекомендованих ЮНЕСКО та Всесвітньою організацією
охорони здоров’я, учні можуть вивчати дані AQI на уроках
природознавства, суспільствознавства та громадянської освіти, проводити
графічний аналіз та розробляти пропозиції щодо вирішення проблем. Такі
проекти сприяють підвищенню екологічної свідомості молодого покоління, а
також служать меті створення більш свідомих суспільств у
майбутньому.

У школах можна організовувати заходи під назвою «день чистого
повітря». Наприклад, учні можуть брати проби повітря у шкільному дворі
за допомогою приладів для вимірювання якості повітря та оцінювати ці
дані в рамках класифікації AQI. Такі заходи корисні як з точки зору
екологічної освіти, так і з точки зору розвитку наукового мислення. Крім
того, можна підвищити обізнаність шляхом залучення сімей за допомогою
семінарів для батьків та інформаційних брошур.

Дані AQI також використовуються для оцінки державної політики.
Політика боротьби з забрудненням повітря в Туреччині, оцінена на основі
даних AQI, є недостатньою. За даними IQAir, у 2022 році Туреччина посіла
46 місце у світовому рейтингу, а міста Ігдір і Дюздже були визнані
найбруднішими містами Європи. Ці дані свідчать про те, наскільки
важливим інструментом є AQI для політиків.

Дані AQI також використовуються місцевими органами влади у
стратегічному плануванні. Місцеві органи влади можуть вживати заходів з
контролю за дорожнім рухом на основі даних AQI, приймати рішення про
виділення бюджетних коштів на збільшення зелених зон та розпочинати
кампанії зі скорочення використання викопного палива. Однак для
прийняття таких рішень місцевим органам влади надзвичайно важливим є
доступ до даних та здатність їх аналізувати.

Перший комплексний законодавчий акт про якість повітря в Туреччині,
Регламент про контроль за забрудненням повітря (HKKY), був прийнятий у
1986 році. Цей регламент був підготовлений у відповідь на проблеми
сильного зимового смогу та забруднення від вугілля у великих містах.
Регламент визначив граничні значення для основних забруднюючих речовин,
що використовуються як показники якості повітря; в першу чергу були
визначені значення для діоксиду сірки (SO₂) та диму. Ці значення,
визначені в 1986 році, були досить м’якими в порівнянні з сучасними
стандартами.

З роками законодавство було оновлено, і в 2008 році набув чинності
Регламент з оцінки та управління якістю повітря (HKDYY). Цей новий
регламент класифікував якість повітря за значеннями AQI та частково
посилив граничні значення. Однак, згідно з рекомендаціями ВООЗ на 2021
рік, ці значення все ще є недостатніми. Наприклад, для PM₂.₅ ВООЗ
рекомендує середньорічне значення 5 мкг/м³, тоді як в Туреччині це
значення встановлено на рівні 15 мкг/м³.

Дані AQI мають велике значення не тільки з точки зору законодавства,
але й з точки зору витрат на охорону здоров’я. За даними Світового
банку, забруднення повітря в деяких країнах може коштувати 2–3 %
валового внутрішнього продукту. У Туреччині ці показники також низькі,
але з часом зростають. За даними Міністерства охорони здоров’я, в
Туреччині щороку приблизно

30 000 осіб помирає передчасно через забруднення повітря. Це свідчить
про те, наскільки важливу інформацію дані AQI надають політикам.

Дані AQI також мають вплив на сільське господарство, туризм та
енергетику. Високі значення AQI можуть призвести до зниження
сільськогосподарського виробництва, негативно вплинути на кількість
туристів та вимагати вжиття нових заходів у плануванні
енерговиробництва. Тому дані AQI повинні враховуватися не тільки в
секторах охорони навколишнього середовища та охорони здоров’я, але й в
економічному плануванні.

Моніторинг даних AQI повинен підтримуватися не тільки урядовими
установами, але й громадськими організаціями та місцевими громадами.
Громади, що проживають у Чорноморському басейні, можуть співпрацювати з
місцевими органами влади, відстежувати дані AQI, розробляти місцеві
рішення та доносити свою думку до політиків. Такі ініціативи,
орієнтовані на громади, мають життєво важливе значення для сталого
екологічного майбутнього.

Для надійності даних AQI важлива також кількість і якість
вимірювальних станцій. У Туреччині в рамках HKİA існує близько 150
стаціонарних станцій вимірювання якості повітря. Однак ця кількість є
недостатньою за межами великих міст. Особливо в Чорноморському регіоні
важливо посилити систему моніторингу, щоб дані AQI аналізувалися більш
точно та на місцевому рівні. У цьому контексті мобільні вимірювальні
прилади та проекти «громадської науки», що підтримуються громадами

можуть забезпечити доступність даних AQI для ширших верств
населення.

Для правильного використання даних AQI велике значення має також
підвищення обізнаності громадськості. Освітні програми, кампанії в ЗМІ
та інформаційні заходи, що проводяться в місцевих громадах, можуть
полегшити розуміння AQI. З підвищенням обізнаності суспільства про AQI
індивідуальна поведінка також може змінитися в позитивному напрямку.
Наприклад, у дні з високим AQI можуть поширитися такі види поведінки, як
уникнення використання моторних транспортних засобів та зменшення
спалювання відкритих площ.

AQI відіграє дуже важливу роль як у наукових, так і в політичних
процесах прийняття рішень. AQI є потужним комунікаційним інструментом у
боротьбі з забрудненням повітря, роблячи складні хімічні дані доступними
для громадськості. Тому правильне і регулярне відстеження даних AQI, їх
відкрите доведення до відома громадськості та ефективне використання в
процесі розробки політики мають велике значення.

У Чорноморському басейні дані AQI можуть дати більш ефективні
результати, якщо застосовувати підхід, заснований на регіональній
співпраці та участі громад. У цьому контексті місцеві органи влади,
громадські організації та університетські дослідники можуть спільно
діяти, беручи участь як у зборі даних, так і в заходах з підвищення
обізнаності. Початок цієї боротьби сьогодні означає створення більш
придатного для життя світу для майбутніх поколінь.