Грязная красота фейерверков. Как пиротехника вредит окружающей среде
Праздники давно ассоциируются с красочными огнями фейерверков, римских свечей, хлопками петард и искрами бенгальских огней — это привычное развлечение для детей и взрослых по всему миру. Салютами сопровождают свадьбы, дни рождения, муниципальные и государственные торжественные мероприятия, концерты, фестивали и спортивные события. Но не многие любители ярких огненных шоу задумываются о последствиях, а ведь пиротехника — мощный источник загрязнения окружающей среды.
Группа ученых из США и КНР с помощью метаанализа 145 исследований, которые соответствовали установленным критериям поиска, оценили выбросы загрязняющих веществ при запуске фейерверков и пришли к выводу, что качество воздуха в это время серьезно ухудшается, что негативно отражается на здоровье людей. Авторы систематически проанализировали результаты исследований, проведенных в Азии (более 70% работ), Европе и Северной Америке, где рассматривались такие параметры, как концентрация частиц, их размер, морфология и химический состав.
Химические загрязнители
Основной компонент фейерверков — черный порох — состоит из восстановителей (порошка древесного угля, серы) и окислителей (нитрата калия и в ряде случаев перхлората калия). Для улучшения визуальных эффектов также добавляют алюминий, железо, сурьму и неорганические соли. Когда фейерверк горит, сера, древесный уголь и металлический порошок быстро воспламеняются под действием окислителя, и выделяется большое количество тепла и света. При этом образуются газы, содержащие углерод, азот и серу, их оксиды, а также многочисленные частицы, например оксиды металлов.
Следует отметить, что, фейерверки — не единственный источник выбросов вышеперечисленных элементов. Сжигание биомассы, ископаемого топлива, отходов, выхлопные газы — всё это, очевидно, тоже повлияло на результаты.
Из 145 статей в 19 сообщается о концентрациях органического и элементарного углерода и полициклических ароматических углеводородов во время горения фейерверков. Углеродистые частицы — важные компоненты химического состава фейерверков. Двенадцать исследований показали, что доля органического углерода значительно увеличилась при горении фейерверка из-за черного пороха с добавлением древесного угля вместе со сжиганием внешней оболочки.
Кроме того, исследователи анализировали уровни органических веществ, в первую очередь канцерогенных полициклических ароматических углеводородов, включая нафталин, аценафтен, фенантрен, антрацен, бензо[a]пирен и другие. Их средняя концентрация приближалась к фоновым значениям, что подтверждает и недавнее исследование. Следовательно, они не образуются напрямую в результате горения фейерверков. Однако было выявлено, что концентрации гексахлорбензола, пентахлорфенола и диоксинов во время фестивалей превышала в 10 раз фоновые показатели, и это связывают с горением пиротехники.
Шумовое воздействие
Шум фейерверков способствует не только их привлекательности, но также создает шумовое загрязнение, что, очевидно, вредит органам слуха. Семь из 145 статей посвящены качеству шума во время фестивалей, большинство из которых проводились в коммерческих зонах.
Шум от фейерверков во время фестивалей наносит вред организму: он приводит к усталости, повышенному психологическому стрессу (например, тревоге и депрессии), бессоннице, возрастанию уровня холестерина и даже повышает риск сердечных приступов. Самый разрушительный эффект шумового воздействия фейерверков — потеря слуха.
От пиротехники страдают не только люди, но и городские птицы. Так, сразу после полуночи 1 января 2021 года сотни птиц между двумя римскими вокзалами были травмированы взрывами фейерверков и петард. По словам очевидцев, ковер из мертвых птиц покрывал улицы и тротуары города. Полагают, что птицы умерли от сердечных приступов.
Влияние на здоровье
Последствия для здоровья от фейерверков можно разделить на физические повреждения и воздействие химических загрязнителей. Взрыв фейерверка часто приводит к обширным травмам и ожогам кожи, глаз и рук. Повреждения глаз, вызванные салютом, охватывают широкий спектр проблем — от легких травм до полной потери зрения или глаза.
В Дании, например, на одну тонну фейерверков приходится в среднем 0,012 случаев поражения глаз; в Швеции у 38% травмированных пациентов последствия повреждения глаз были необратимыми. О поражении глаз фейерверками в канун Нового года сообщали в Норвегии, Соединенных Штатах, Великобритании, Франции, Австрии, Новой Зеландии, Китае, Индии, Иране и других странах. Интересно, что свыше 80% пациентов составляли мужчины, а 70% из них были моложе 18 лет.
Искры от фейерверков могут попасть на одежду или горючие материалы, что может привести к ожогам. Газообразные и твердые загрязнители, включая металлы, выбрасываемые фейерверками, могут провоцировать заболевания органов дыхательной и сердечно-сосудистой системы, а также рак. Краткосрочные последствия для здоровья преимущественно обусловлены вдыханием дыма, которое может обернуться кашлем, лихорадкой, одышкой и даже острой эозинофильной пневмонией.
Частицы PM10, выбрасываемые во время фейерверков, могут вызвать заболевания нижних дыхательных путей, обострить течение астмы и хронической обструктивной болезни легких (ХОБЛ). SO2 может медленно всасываться в мелкие частицы и транспортироваться глубоко в легкие, вызывая долгосрочные последствия для здоровья. NO2, который выделяется при запуске фейерверков, может привести к биохимическим изменениям и как к острым, так и к хроническим повреждениям легких. Повышенные концентрации O3 и CO также способны вызвать одышку, тяжелую бронхиальную астму и пневмонию. Также было высказано предположение, что хлор, содержащийся в парах, выделяемых фейерверками, раздражает слизистые оболочки и провоцирует острый респираторный дистресс-синдром при попадании в дыхательную систему.
Исследования показали, что канцерогенный потенциал выбросов у свистящих бенгальских огней был выше, чем у бенгальских огней с низким уровнем дыма. Канцерогенность выбросов таких изделий обусловлена металлами. Металлы в частицах — Cd, Pb, Cr и Ni — оказывают серьезное воздействие на астматиков, а также могут вызвать рак легких. Тяжелые металлы и полициклические ароматические углеводороды в PM2,5, выделяемые при горении фейерверков, повышают неканцерогенные и онкогенные риски при проникновении через дыхательные пути и при контакте с кожей.
Хотя травмы, связанные с фейерверками, довольно опасны, более серьезные последствия для здоровья несут твердые частицы, включая металлы, и газообразные загрязнители, которые выделяются во время салютов.
И что же делать с фейерверками?
Чтобы защитить здоровье людей, необходимо проводить больше эпидемиологических исследований воздействия на организм частиц и газообразных загрязнителей, выделяемых фейерверками. Производителям фейерверков следует внедрять технические инновации для сокращения выбросов загрязняющих веществ. Специальные расчетные модели для прогнозирования пространственно-временного распределения загрязняющих веществ могут оказаться полезными для дальнейшего совершенствования регулирующих применение пиротехники документов.
Хотя фестивали и праздники непродолжительны, фейерверки оказывают серьезное негативное воздействие на атмосферу и здоровье человека.
Поэтому нужно ужесточать меры контроля за запуском фейерверков. Превентивные действия, такие как запрет использования пиротехники, доказали свою эффективность в снижении количества травм. Ограничить использование таких изделий необходимо и для уменьшения загрязнения воздуха.
Во-первых, требуется строгий надзор за пиротехнической индустрией и коммерцией и постепенный отказ от сильно загрязняющих окружающую среду образцов. Во-вторых, необходим жесткий контроль времени и места проведения салютов. В-третьих, конструкции фейерверков должны снижать выбросы загрязняющих веществ и мощность взрыва.
Следует информировать потребителей об опасностях, связанных с фейерверками, в том числе для окружающей среды. В конце концов, изменение климата — одна из главных проблем современности. Поскольку новогодний фейерверк является давней традицией, людям будет нелегко изменить свое отношение к такому виду развлечений. В качестве эко-френдли альтернативы можно рассматривать световую иллюминацию и современные голографические проекторы, производящие не менее впечатляющие свето-визуальные эффекты.
Несмотря на традиционность фейерверков, многие уже сейчас готовы отказаться от них. 187 жителям Германии задали вопрос: «Какие альтернативы фейерверкам они считают привлекательными?» Половина респондентов сочла световые и лазерные шоу наиболее привлекательной заменой. Однако если рассматривать только любителей пиротехники, популярность таких шоу сокращается до 35%, а 36% опрошенных не считают возможным пропустить фейерверк ни при каких обстоятельствах. Около 10% участников отметили, что фейерверк, организованный силами города, стал бы неплохой заменой частному шоу.