Занимательное дождеведение: дождь в истории, науке и искусстве - Синтия Барнетт

В начале декабря на город опустился холодный сырой туман, полностью поглотивший дым и сажу, которые содержались в воздухе. Эти условия не были необычными. Но 5 декабря ветер прекратился. Пришла теплая область высокого давления, которая заперла более прохладный воздух внизу и привела к образованию токсичного смога, душившего город.

Смог густел и темнел до тех пор, пока видимость не уменьшилась почти до нуля. Уличные фонари горели весь день. Прежде чем выбраться наружу, люди делали себе и детям маски для защиты лица. На улице же на горожан лилась жирная сажа, и многие не могли найти дорогу домой. Они осторожно передвигались по тротуарам, нащупывая стены зданий. Они перестали ездить на автомобилях. Автобусы и троллейбусы не ходили, аэропорт Хитроу и Лондонский порт закрылись. Народ, пресса и политики так сосредоточились на необычных последствиях тумана в повседневной жизни – преступники под его покровом совершали многочисленные «кражи со взломом, нападения и ограбления», были отменены все футбольные матчи, а когда мгла окутала театр «Сэдлерс-Уэллс», то и спектакль «Травиата», – что далеко не сразу осознали, как бедствие повлияет на здоровье человека.

В итоге Великий смог погубил 12 тысяч человек – 4 тысячи за те пять дней, что он нависал над городом, и, по оценкам, еще 8 тысяч в последующие месяцы – и стал самой тяжелой катастрофой мирного времени в британской истории. Еще много месяцев правительство пыталось принизить значимость и масштабы жертв и характеризовать смертоносный туман как стихийное бедствие. В ситуации, когда общественность настойчиво требовала принять меры, министр здравоохранения сетовал: «Можно подумать, туманы в Лондоне начались только после того, как я стал министром». Понадобилось четыре года, но в конце концов парламент принял в 1956 году Закон о чистом воздухе, в соответствии с которым были созданы зоны, где можно сжигать только бездымное топливо, а электростанции в обязательном порядке выводились за пределы городов. Соединенные Штаты приняли свой Закон о борьбе с загрязнением воздуха в 1955 году, через семь лет после того, как при похожей атмосферной аномалии в шахтерском городе Донора в штате Пенсильвания умерло двадцать человек, а еще тысячи заболели. Но американский закон с поправками к нему, внесенными в 1963 году, не предусматривал ничего кроме исследований. И лишь с принятием в 1970 году Закона о чистом воздухе федеральное правительство стало регулировать загрязнение атмосферы.

Великобритания больше никогда не видела черных дождей из своей мрачной промышленной истории, а вот в Соединенных Штатах в 1960 году выпал незабываемый черный дождь в Южном Бостоне. На электростанции Управления городского транспорта инженеры одновременно сжигали угольную пыль и нефть, и катастрофически грязные выбросы смешались с дождем и образовали «черные чернила, которые не смывались с поверхностей и вспенивались, попадая на улицу». Черные дожди и черный снег также выпадали на северных горных хребтах в индийском штате Джамму и Кашмир зимой 1991 года. Поскольку в регионе нет тяжелой промышленности, ученые связали эти явления с горением нефтяных скважин в Кувейте во время войны в Персидском заливе. В XXI веке китайские блогеры сообщали о черных дождях, связанных с тем, что электростанции несколько раз сжигали уголь и некачественную сырую нефть из Шэньчжэня, расположенного чуть севернее Гонконга. Местные жители сообщали, что эти дожди могут иметь едкий запах, вызывать ощущение ожога на коже, разъедать автомобильную краску и оставлять на лепестках цветов отверстия размером с дождинку.

Конечно, никакой странный дождь не мог быть таким коварным, как токсичные черные струи, падающие с загрязненного неба. Но один все же появился: свежий и на вид чистый дождь, который тоже окажется ядовитым.

Не приходится удивляться тому, что кислотный дождь впервые обнаружился в хмуром небе над Манчестером. Английский химик Роберт Ангус Смит был первым британским инспектором по щелочам (иными словами, наблюдателем за загрязнением воздуха). В 1852 году он выявил связь между загрязнением воздуха сажей в Манчестере и зафиксированным высоким уровнем кислотности в осадках. Двадцать лет спустя Смит описал проблему «кислотного дождя» в 600-страничной книге. Почти столетие никто не обращал на нее ни малейшего внимания. Кислотный дождь не имеет ни явного вкуса, ни запаха, ни каких-либо выраженных особенностей. Вред, который он наносит экосистемам, а также древним статуям и строениям, многие годы остается незаметным. В 1960-е годы причиненный ущерб начал проявляться на горном массиве Шварцвальд в Германии. Ученые обнаружили в знаменитом «черном лесу» метастазы «тяжелой формы рака дерева».

За десять лет в лесу погибла треть хвойных деревьев. Половина оставшихся были почти мертвы. «Вместо сочной темно-зеленой листвы, которая дала Шварцвальду его название, на многих деревьях теперь лишь чахлые желтовато-бурые иголки», – написал один исследователь. Повреждены были также половина буков и половина дубов. Вязы умирали в возрасте 60 лет, а не в свой обычный жизненный срок, составляющий 130 лет. Пресноводные потоки в лесистых горных районах Германии тоже страдали от кислотности. Некоторые реки стали настолько токсичными, что рыба из них полностью исчезла.

Кислотный дождь – точнее, любая кислота, циркулирующая в воздухе во время дождя или в солнечную погоду, – образуется примерно так же, как былые густые туманы в Лондоне. Но вместо дыма, который мы можем увидеть, его загрязняющие вещества представляют собой невидимые газы, недоступные нашему взору. Когда промышленные дымовые трубы выбрасывают ввысь диоксид серы и оксиды азота, эти химические газы реагируют с солнцем, водой и другими элементами, образуя крохотные капли серной и азотной кислот. Эти капельки, в свою очередь, соединяются с облаками. (При таком своего рода непреднамеренном засеве облаков ученые обнаружили, что в воскресенье загрязняющие вещества выпадают в виде осадков с большей вероятностью, чем в понедельник – так и есть, вам это не кажется. В будни атмосферу заполняет столько загрязняющих веществ с промышленных предприятий и из автомобильных выхлопов, что они сливаются в большие облака. Подобно людям, которые с понедельника по пятницу трудятся на работе или в школе, к выходным облака достигают насыщения и готовы рвануть на волю.)

Ветер теперь разносит кислоты по атмосфере. Кислотный дождь не признает географических границ – он часто уходит далеко от своего источника. Одно исследование выявило высокую концентрацию летучих загрязняющих веществ, предположительно из американских промышленных центров, в шестистах пятидесяти километрах от Восточного побережья США над Атлантическим океаном. Попадая обратно на Землю, кислотный дождь перемещается по почве, деревьям, другим растениям и пресным водоемам, запуская каскад вредоносных явлений в экосистемах.

Пока ученые, работавшие в Шварцвальде, гадали, из-за чего гибнут деревья и озера, их коллеги на северо-востоке США, в Канаде, Скандинавии и других регионах Европы тоже увидели раковые опухоли в лесах и пресных водоемах. В число наиболее пострадавших территорий попали горы Адирондак в штате Нью-Йорк и южная Норвегия, где сотни озер остались без рыбы. Все «горячие точки» оказались возвышенностями, хорошо увлажняемыми дождем и снегом, расположенными с подветренной стороны от промышленных поясов с электростанциями, плавильными печами и большими городами. Среди других американских очагов – долина реки Огайо, Скалистые горы, хребет Грейт-Смоки-Маунтинс, отдельные районы Висконсина и Миннесоты, Тихоокеанский Северо-Запад и Пайн-Барренс в штате Нью-Джерси.

Кислотность и щелочность измеряются, как известно, по шкале pH в диапазоне от 0 до 14. Ноль – это предельно кислая среда, аккумуляторная кислота. Четырнадцать – чистая щелочь, жидкость для очистки труб. Только дистиллированная вода имеет нейтральное значение pH, равное 7, – это и есть «чистейшая» вода профессора Сабатини, над которой мы, по иронии судьбы, изгаляемся как хотим.

Самый чистый дождь уже слегка подкислен диоксидом углерода, который естественным образом присутствует в воздухе. «Чистая» дождевая вода имеет pH около 5,6. Каждое целое число означает десятикратное усиление, поэтому pH 4 в десять раз кислее 5, а pH 3 – в сто раз кислее 5. Большинство рыб не выживает в воде с кислотностью ниже pH 5.

В 1960-е годы американские ученые, бравшие пробы дождевой воды в Белых горах Нью-Хэмпшира, удивились, обнаружив дождь с pH 4 на тихой экспериментальной лесной станции в Хаббард-Бруке, вдали от каких-либо дымовых труб. Экологи Ф. Герберт Борманн из Йельского университета и Джин Лайкенс из Корнелла далее стали проверять дождевую воду по всему северо-востоку и обнаружили очень низкие уровни pH – вплоть до 2,1. В статье, опубликованной в 1974 году в журнале Science, Борманн и Лайкенс связали случаи гибели лесов и рыбы в США, Канаде и Европе, наряду со многими другими экологическими последствиями, которые они наблюдали или предполагали, с кислотным дождем, рассеиваемым на большие расстояния при сжигании ископаемого топлива.