Загрязнение окружающей среды. Атмосфера и ее загрязнение

31

Негосударственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Московский психолого-социальный институт

Кафедра социально - культурного сервиса и туризма

Контрольная работа

по дисциплине:

Экология

На тему

Загрязнение окружающей среды. Атмосфера и ее загрязнение

Выполнил: ст. гр. 8Т8/4

Деев Н.В.

Научный руководитель:

Ст. преп. Дубикова Т.Н.

Рязань 2008

Содержание

Введение

1. Глобальные экологические проблемы современности

2. Международные меры борьбы с загрязнением окружающей среды

3. Загрязнение атмосферы

4. Перспективы развития и решения экологических проблем

5. Переработки промышленных отходов

Заключение

Введение

В последние годы мы часто слышим и употребляем слово «экология», но вряд ли можно считать, что все понимают под ним одно и, то же. О том, какой смысл следует вкладывать в это понятие, спорят даже специалисты. А пока они спорят, неспециалисты уже поняли, что такое экологический минимум: это значит - дышать чистым воздухом, пить чистую воду, есть пищу без нитратов и не светиться в темноте. Термин «экология» (от греческих «ойкос» - дом, место обитания, и «логос» - наука) был придуман в 1866 году немецким зоологом Эрнстом Геккелем, который ввел его в обиход для обозначения «общей науки об от ношениях организмов к окружающей среде», куда мы относим в широком смысле все «условия существования». Это понятие, первоначально довольно узкое, в дальнейшем расширялось, какое-то время и экология развивалась как одна из биологических наук, изучающая не отдельные организмы, а структуру и функционирование биологических систем - популяций, видов, сообществ - и их взаимодействий друг с другом и с окружающей средой. Такое или близкое определение экологии можно найти во многих современных энциклопедиях и справочниках.

Но сейчас понятие «экология» уже далеко вышло за рамки того, что вкладывалось в него Эрнстом Геккелем и что указывается в справочниках и энциклопедиях. Теперь это уже самостоятельная наука об окружающей среде (с точки зрения ее взаимодействий с живыми организмами и, прежде всего с людьми). Ее питает не только и не столько биология, но и почти все науки о Земле - метеорология, гидрология, океанология, климатология, география, геология с необходимыми для них физико-математическими и химическими методами, а также социология, психология и экономика. Такого расширения содержания экологии и смещения в нем акцентов потребовал стремительный количественный рост человечества, которое начало осознавать опасности, угрожающие всей планете (ядерная катастрофа, возможный парниковый эффект и тому подобное), уже столкнулось в своей практике с ограниченностью природных ресурсов (в том числе энергетических) и воочию увидело губительные побочные воздействия неразумной хозяйственной деятельности на окружающую среду - экологические катастрофы, как Чернобыль и Арал. В связи с этим современная экология ставит во главу своих интересов взаимодействия человека с экологическими системами, всей окружающей средой.

Хотя в последние годы мы начали осознавать единство и конечность биосферы и всей окружающей среды, ответственность человечества за свою собственную судьбу, судьбу биосферы, судьбу всей планеты, мы еще очень далеки от того состояния, которое В. И. Вернадский обозначил термином «ноосфера» (от греческого «ноос» -- разум). Последнее подразумевает превращение человека из чужеродного элемента в природе в ее неотъемлемую, органично вписывающуюся в нее часть. Это будет достигнуто только тогда, когда новое мышление, в котором экологические проблемы должны иметь высший приоритет, станет внутренней потребностью всего человечества, от лиц, облеченных властью и распоряжающихся ресурсами, до всех граждан мира. Пока же в дополнение к естественно возрастающим экологическим проблемам люди продолжают создавать все новые трудности, которые неизбежно придется преодолевать, затрачивая большие усилия и средства. Представляется, что все экологические проблемы можно отнести, прежде всего к двум связанным друг с другом главным факторам: изменениям климата и загрязнению окружающей среды.

Хотя изменения климата, естественные или вызванные деятельностью человека (так называемые антропогенные), происходят сравнительно медленно, они охватывают огромные регионы и потому могут представлять серьезную проблему для человечества. При значительных изменениях климата произойдут смещения климатических зон, в результате чего людям придется целиком или частично перестраивать в этих зонах свою хозяйственную деятельность. Загрязнение окружающей среды также принимает глобальный характер, так как фактически оно не знает национальных границ. Нарастание загрязнения превращается в опасность для самого существования биосферы, и в том числе всего человечества.

1. Глобальные экологические проблемы современности

За прошедшие тысячелетия цивилизация и технологии сделали заметный скачок в своём развитии. Изменился вид человеческих поселений, канули в Лету языки древности, сам внешний облик «человека разумного» изменился до неузнаваемости. Но одно в жизни человека осталось неизменным: все, что цивилизация способна собрать в своих амбарах, складировать за высокими заборами специальных баз, распихать по полкам домашних шкафов и холодильников - все это взято из окружающей среды. И весь ритм жизни человечества, как в прошедшие эпохи, так и сегодня, определялся одним - возможностью доступа к тем или иным природным ресурсам. За годы такого сосуществования с природой запасы природных ресурсов заметно сократились. Правда, сама природа позаботилась о том, чтобы обеспечить человека, вечного иждивенца, в том числе и практически неисчерпаемой ресурсной базой. Но природы много не бывает. Неизвестно, что на этот счет думают все жители планеты, но их влияние на природу ощущается практически везде.

Загрязнение стало обыденным словом, наводящим на мысли об отравленных воде, воздухе, земле. Действительно, загрязнению подвергаются атмосфера (воздушная среда), гидросфера (водная среда) и литосфера (твердая поверхность) Земли.

Более точное определение нельзя дать коротко, так как оно может включать в себя сотни факторов, связанных с самыми различными источниками.

Загрязнение - это:

любые изменения воздуха, вод, почв или пищевых продуктов, оказывающие нежелательное воздействие на здоровье, выживаемость или деятельность человека;

неблагоприятное изменение нашего окружения, являющееся полностью или в основном побочным результатом деятельности человека;

привнесение в окружающую среду или возникновение в ней новых, обычно нехарактерных физико-химических и биологических веществ, агентов, оказывающих вредные воздействия на природные экосистемы и человека;

поступление любого вещества или материала в неположенное место. Значит, будучи полезными в одном месте, они вызывают загрязнение, когда выбрасываются или поступают туда, где никому не нужны, и могут нанести ущерб окружающей среде или здоровью человека.

Вообще, загрязнение - нормальные побочные продукты жизнедеятельности человека как чисто биологического вида и как социального, творческого существа. Они представляют собой органические и неорганические отходы метаболизма и пищеварения, а также деятельности по выращиванию и защите урожая, обогреву домов, производству одежды, овладению атомной энергией… Решить эту проблему невозможно простым устранением ее причин, так как, пока существует человек, будут и побочные продукты его жизнедеятельности.

Каждый организм в естественной экосистеме производит потенциально загрязняющие среду отходы. Устойчивость экосистемы обусловлена тем, что отходы одних организмов становятся пищей и/или «сырьем» для других. В сбалансированных экосистемах отходы не накапливаются до уровня, вызывающего «неблагоприятные изменения», а разлагаются и рециклируются.

Однако человек стал часто превышать способность природы растворять и разлагать вещества. Мы научились получать нужные нам продукты из различного сырья новыми способами. Тысячи синтетических материалов заменяют нам природные продукты.

Всего в мире в повседневном пользовании находится около 70 тысяч различных синтетических химических веществ. Каждый год к ним добавляется полторы тысячи новых. Мы мало знаем о потенциально вредном воздействии 80% этих новых химических веществ на людей, животных и растения. По данным Агентства охраны окружающей среды, до 35 из 70 тысяч химических веществ, находящихся в продаже, вредны или потенциально вредны для человека.

Загрязнение может иметь ряд нежелательных последствий:

неприятное и эстетически неприемлемое воздействие (неприятный запах и вкус, уменьшение видимости в атмосфере, загрязнение поверхностей);

нанесение ущербы имуществу (коррозия металлов, химическое и физическое разрушение материалов, использованных для возведения зданий и памятников, загрязнение одежды, зданий, памятников и др.);

нанесение ущерба растительности и животному миру (снижение продуктивности лесов и продовольственных культур, вредное воздействие на здоровье животных, что приводит к их вымиранию);

вред для здоровья человека (распространение инфекционных заболеваний, раздражение и болезни дыхательных путей, изменения на генетическом уровне, изменение репродуктивной функции, раковые заболевания);

нарушение систем жизнеобеспечения на локальном, региональном и глобальном уровнях (изменения климата и снижение естественной скорости круговорота веществ и поступления энергии, необходимых для нормальной жизнедеятельности человека и других живых существ)

Факторами, определяющими тяжесть воздействия загрязняющих веществ, являются:

химическая природа веществ (т.е. насколько они активны и вредны для определенного вида растений и животных);

концентрация (содержание вещества на определенную единицу объема воздуха, воды, почвы);

устойчивость (продолжительность существования в воздухе, воде, почве)

выделяют естественное загрязнение, возникшее в результате мощных природных процессов (извержение вулканов, лесные пожары, выветривание и прочее) и антропогенные, являющиеся результатом деятельности человека.

Различные типы загрязнения подразделяются на три основных: физическое, химической и биологическое.

Химические загрязнители могут вызывать острые отравления, хронические болезни, а также оказывать канцерогенное и мутагенное действие. Например, тяжелые металлы способны накапливаться в растительных и животных тканях, оказывая токсическое действие. Кроме тяжелых металлов, особо опасными загрязнителями являются хлордиоксины. Источниками загрязнения окружающей среды диоксинами являются побочные продукты целлюлозно-бумажной промышленности, отходы металлургической промышленности, выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания. Эти вещества очень токсичны для человека и животных даже при низких концентрациях и вызывают поражение печени, почек, иммунной системы.

Табл. 1 Загрязнение окружающей среды

Одной из проблем, имеющих глобальный характер, является возрастание содержания в атмосфере углекислого газа в результате техногенных выбросов. Наиболее опасным последствием этого явления может стать повышение температуры воздуха благодаря «парниковому эффекту». Проблема нарушения глобального цикла массобмена углерода уже переходит из области экологии в экономические, социальные и, в конце-концов, политические сферы.

К загрязнениям регионального масштаба относятся многие отходы промышленных предприятий и транспорта. В первую очередь, это касается диоксида серы. Он вызывает образование кислотных дождей, поражающих организмы растений и животных и вызывающих заболевания населения. Техногенные оксиды серы распределяются неравномерно и наносят ущерб отдельным районам. За счет переноса воздушных масс они зачастую пересекают границы государств и оказываются на территориях, удаленных от индустриальных центров.

В крупных городах и промышленных центрах воздух, наряду с оксидами углерода и серы, часто загрязнен оксидами азота и твердыми частицами, выбрасываемыми автомобильными двигателями и дымовыми трубами. Нередко наблюдается образование смога. Хотя эти загрязнения носят локальных характер, они затрагивают многих людей, компактно поживающих на таких территориях. Кроме того, наносится ущерб окружающей природе.

2. Международные меры борьбы с загрязнением окружающей среды

Большую роль в защите окружающей среды от химических загрязнений начинает играть международное сотрудничество. В 1970-е в озоновом слое, защищающем нашу планету от опасного действия ультрафиолетового излучения Солнца, было обнаружено снижение концентрации О3. В 1974 установили, что озон разрушается под действием атомарного хлора. Одним из основных источников хлора, попадающего в атмосферу, являются хлорфторпроизводные углеводородов (фреоны, хладоны), используемые в аэрозольных баллонах, холодильниках и кондиционерах. Разрушение озонового слоя происходит, возможно, не только под действием этих веществ. Тем не менее, были предприняты меры по уменьшению их производства и использования. В 1985 многие страны договорились о защите озонового слоя. Обмен информацией и совместные исследования изменений концентрации атмосферного озона продолжаются.

В декабре 1997 в г. Киото (Япония) был принят Протокол к рамочной конвенции Организации объединенных наций об изменении климата (датированной маем 1992). Главное в Протоколе - количественные обязательства развитых стран и стран с переходной экономикой, включая Россию, по ограничению и снижению выбросов парниковых газов, прежде всего СО2, в атмосферу в 2008-2012. У России разрешенный уровень выбросов парниковых газов на эти годы - 100% от уровня 1990. Для стран ЕС в целом он составляет 92%, для Японии - 94%. У США предполагалось 93%, однако эта страна отказалась участвовать в Протоколе, поскольку снижение выбросов углекислого газа означает понижение уровня выработки электроэнергии и, следовательно, стагнацию промышленности. 23 октября 2004 Государственная Дума России приняла решение о ратификации Киотского Протокола.

Проведение мероприятий, предупреждающих попадание загрязняющих веществ в водоемы, включает установление прибрежных защитных полос и водоохранных зон, отказ от ядовитых хлорсодержащих пестицидов, уменьшение сбросов промышленных предприятий за счет применения замкнутых циклов. Снижение опасности загрязнения нефтью возможно путем повышения надежности танкеров.

Для предотвращения загрязнения поверхности Земли нужны предупредительные меры - не допускать засорения почв промышленными и бытовыми сточными водами, твердыми бытовыми и промышленными отходами, нужна санитарная очистка почвы и территории населенных мест, где такие нарушения были выявлены.

Наилучшим решением проблемы загрязнения окружающей среды были бы безотходные производства, не имеющие сточных вод, газовых выбросов и твердых отходов. Однако безотходное производство сегодня и в обозримом будущем принципиально невозможно, для его реализации нужно создать единую для всей планеты циклическую систему потоков вещества и энергии. Если потери вещества, хотя бы теоретически, все же можно предотвратить, то экологические проблемы энергетики все равно останутся. Теплового загрязнения нельзя избежать в принципе, а так называемые экологически чистые источники энергии, например ветряные электростанции, все равно наносят ущерб окружающей среде.

Пока единственным путем существенного уменьшения загрязнения окружающей среды являются малоотходные технологии. В настоящее время создаются малоотходные производства, в которых выбросы вредных веществ не превышают предельно допустимых концентраций (ПДК), а отходы не приводят к необратимым изменениям природы. Используется комплексная переработка сырья, совмещение нескольких производств, применение твердых отходов для изготовления строительных материалов.

Создаются новые технологии и материалы, экологически чистые виды топлива, новые источники энергии, снижающие загрязнение окружающей среды.

4. Загрязнение атмосферы

Атмосферный воздух является самой важной жизнеобеспечивающей природной средой и представляет собой смесь газов и аэрозолей приземного слоя атмосферы, сложившуюся в ходе эволюции Земли, деятельности человека и находящуюся за пределами жилых, производственных и иных помещений именно поэтому в данной работе этой проблеме уделено больше внимания. Результаты экологических исследований, как в России, так и за рубежом однозначно свидетельствуют о том, что загрязнение приземной атмосферы - самый мощный, постоянно действующий фактор воздействия на человека, пищевую цепь и окружающую среду. Атмосферный воздух имеет неограниченную емкость и играет роль наиболее подвижного, химически агрессивного и всепроницающего агента взаимодействия вблизи поверхности компонентов биосферы, гидросферы и литосферы. В последние годы получены данные о существенной роли для сохранения биосферы озонового слоя атмосферы, поглощающего губительное для живых организмов ультрафиолетовое излучение Солнца и формирующего на высотах около 40 км тепловой барьер, предохраняющий охлаждение земной поверхности. Воздух жилищ и рабочих зон имеет большое значение из-за того, что человек проводит здесь значительную часть времени.

Атмосфера оказывает интенсивное воздействие не только на человека и биоту, но и на гидросферу, почвенно-растительный покров, геологическую среду, здания, сооружения и другие техногенные объекты. Поэтому охрана атмосферного воздуха и озонового слоя является наиболее приоритетной проблемой экологии и ей уделяется пристальное внимание во всех развитых странах. Загрязненная приземная атмосфера вызывает рак легких, горла и кожи, расстройство центральной нервной системы, аллергические и респираторные заболевания, дефекты у новорожденных и многие другие болезни, список которых определяется присутствующими, в воздухе загрязняющими веществами и их совместным воздействием на организм человека. Результаты специальных исследований, выполненных в России и за рубежом, показали, что между здоровьем населения и качеством атмосферного воздуха наблюдается тесная связь.

Загрязнение атмосферы, видимо, наиболее опасная форма загрязнения окружающей среды, так как дыхание - основа жизни любого организма. Химические вещества, проникая в ткани растения, нарушают обмен веществ, структуру листьев и побегов.

Так, на севере и востоке Франции ежегодно в результате загрязнения атмосферы погибает около 400 деревьев, 30 тыс. травянистых растений, 8 тыс. голов молодняка животных, 800 взрослых животных (диких и домашних). У птиц, гнездящихся вблизи индустриальных районов, интенсивность размножения снижается на 35 %.

Россия не является главным «поставщиком» загрязнителей в атмосферу. Например, по диоксиду серы - 12%, а в США - 21%; оксидам азота - 5,8%, а в США - 20%. Также в России намного ниже, чем в США и Западной Европе, потоки загрязнителей на единицу площади и на одного жителя, в частности, по диоксиду серы на 1 км2 в России приходится 0,7 т, в ФРГ - 10 т, в Великобритании - 14,5 т. Здесь следует отметить, что эти показатели существенно выше на единицу валового национального продукта, что говорит о высокой ресурсоемкости устаревших технологий, используемых в России, а также недостаточно широком применении очистных установок и низкой эффективности. За последние 10 лет в России существенно изменились структурные характеристики промышленности, снизились объемы промышленного производства и соответственно количество выбросов, но тем не менее прямой зависимости между этими фактами нет, так как значительной модернизации промышленных установок осуществлено не было; объемы выбросов на планете и в России в целом увеличились в последние годы.

В России составлен ранжированный перечень городов по количеству выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от стационарных источников. В настоящее время в Российской Федерации в более чем в 200 городах превышаются нормативы качества атмосферного воздуха, причём эта цифра практически не меняется с 2000 по 2004 год, не смотря на интенсивное развитие в эти годы системы санитарно-гигиенического нормирования и экологического надзора.

Согласно данным государственного доклада, объем выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух от стационарных источников составил 20,5 млн. тонн, от передвижных - 15,3 млн. Объем выбросов от стационарных источников с 2000 года растет в среднем на 2-3,5% в год, что связано восстановлением экономического роста в стране. Доля выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от объектов нефтедобывающей отрасли в 2004 году составила 20% от общего объема выбросов от стационарных источников. Вклад цветной металлургии и электроэнергетики в загрязнение атмосферы составил по 16%, черной металлургии - 11%, других отраслей промышленности - 37%. Рост выбросов в атмосферу нефтедобывающей промышленности в 2004 году вырос по сравнению с предыдущим годом на более чем 20%. Это объясняется ростом объемов нефтедобычи, вводом в эксплуатацию новых месторождений при низком уровне утилизации попутного нефтяного газа.

Наибольший объем выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от стационарных источников пришелся в 2004 году на Уральский и Сибирский федеральные округа - 31% и 27% соответственно. Наименьший - на Южный и Дальневосточный округа - по 4 %.

Объем выбросов загрязняющих веществ от автотранспорта в 2004 году составил 12,26 млн. тонн, на 3% больше, чем в 2003 году. В среднем по России вклад автотранспорта в загрязнении атмосферного воздуха составляет 40-45 %, в крупных городах, в том числе в Москве и Санкт-Петербурге - до 90 %.

В списке городов - загрязнителей атмосферы на первом месте находится Норильск, где ежегодно промышленные предприятия выбрасывают в атмосферу около 2,5 млн. т вредных веществ, что составляет 8% всех выбросов в России. Далее закономерно следуют наиболее крупные промышленные центры (Магнитогорск, Череповец, Нижний Тагил и т. д.). Практически на десятом, точнее на одиннадцатом месте по выбросам загрязнителей в атмосферу занимает Москва (около 800 тыс. т).

Основные агенты воздействия атмосферы на гидросферу - атмосферные осадки в виде дождя и снега, в меньшей степени смога, тумана. Поверхностные и подземные воды суши имеют главным образом атмосферное питание и вследствие этого их химический состав зависит в основном от состояния атмосферы. По данным эколого-геохимического картирования разных масштабов, талые (снеговые) воды Русской равнины по сравнению с поверхностными и подземными водами и многих районах заметно (в несколько раз) обогащены нитрит - и аммоний - ионами, сурьмой, кадмием, ртутью, молибденом, цинком, свинцом, вольфрамом, бериллием, хромом, никелем, марганцем. Особенно отчетливо это проявляется по отношению к подземным водам. Сибирскими экологами-геохимиками выявлено обогащение ртутью снеговых вод. Подсчет баланса количества тяжелых металлов в снеговом покрове показал, что основная их часть растворяется в снеговой воде, т.е. находятся в миграционно-подвижной форме, способной быстро проникать поверхностные и подземные воды, пищевую цепь и организм человека. В условиях нашего региона цинк, стронций, никель практически полностью растворены в снеговой воде.

Отрицательное влияние загрязненной атмосферы на почвенно-растительный покров связано как с выпадением кислотных атмосферных осадков, вымывающих кальций, гумус и микроэлементы из почв, так и с нарушением процессов фотосинтеза, приводящих к замедлению роста гибели растений. Высокая чувствительность деревьев (особенно березы и дуба) к загрязнению воздуха выявлена давно. Совместное действие факторов приводит к заметному уменьшению плодородия почв и исчезновению лесов.

Выпадение кислотных осадков связано исключительно с антропогенным загрязнением атмосферы выбросами диоксида серы и оксидов азота (ежегодно объем мировых выбросов более 252 млн. т). От этого в различных регионах мира погибают леса на площади более 31 млн. га. Так, на территории Германии кислотными дождями повреждено около 35 % площади лесных массивов, а в Канаде уже, к сожалению, погибли старейшие леса возрастом более 300 лет из бальзамической ели. Кислотные осадки привели к ухудшению состояния и гибели горных лесов из красной ели в северных Аппалачах. Все это резко снизило прирост лесов и ухудшило естественное лесовозобновление. Аналогичная ситуация отмечена во многих районах России, особенно в крупнейших промышленных регионах. Значительно снижается под воздействием кислотных осадков урожайность некоторых сельскохозяйственных культур (хлопчатника, томатов, винограда, цитрусовых и др.) - в среднем на 20-30%.

От кислотных осадков особенно пострадали озера в Канаде, Норвегии, Швеции, Финляндии, США, в российской Карелии. Так, в Швеции около 15000 озер повреждены воздушными .загрязнителями, причем в 1800 озерах полностью утрачены признаки жизни. В Канаде закислены более 14000 озер, в Норвегии из 5000 обследованных озер в 1750 исчезла рыба. В Карельских озерах отмечено резкое сокращение запасов лососевых и сиговых рыб. В озерных экосистемах увеличение кислотности вод, т. е. понижение рН, приводит к деградации не только популяций рыб, но и других гидробионтов.

В целом негативные последствия проявляются при рН<6,5, а «нормальные» формы жизни прекращают свое существование при рН<5,0.

Кислотные осадки, как уже отмечалось, сказываются на плодородии почв, в частности при уменьшении рН до 3,0 почвы становятся практически бесплодными. Наиболее подвержены закислению подзолистые почвы таежной зоны.

Кислотные атмосферные осадки рассматриваются сейчас как мощный фактор не только выветривания горных пород и ухудшения качества несущих грунтов, но и химического разрушения техногенных объектов, включая памятники культуры и наземные линии связи. Во многих экономически развитых странах в настоящее время реализуются программы по решению проблемы кислотных атмосферных осадков. В рамках Национальной программы по оценке влияния кислотных атмосферных осадков, утвержденной в 1980 году. Многие федеральные ведомства США начали финансировать исследования атмосферных процессов. Вызывающих кислотные дожди, с целью оценки влияния последних на экосистемы и выработки соответствующих природоохранных мер. Выяснилось, что кислотные дожди оказывают многоплановое воздействие на окружающую среду и являются результатом самоочищения атмосферы. Основные кислотные агенты - разбавленные серная и азотная кислоты.

Процессы и источники загрязнения приземной атмосферы многочисленны и разнообразны. По происхождению они подразделяются на антропогенные и природные. Среди антропогенных к наиболее опасным процессам относятся сгорание топлива и мусора, ядерные реакции при получении атомной энергии, испытаниях ядерного оружия, металлургия и горячая металлообработка, различные химические производства, в том числе переработка нефти и газа, угля. При процессах сгорания топлива наиболее интенсивное загрязнение приземного слоя атмосферы происходит в мегаполисах и крупных городах, промышленных центрах ввиду широкого распространения в них автотранспортных средств, ТЭЦ, котельных и других энергетических установок, работающих на угле, мазуте, дизельном топливе, природном газе и бензине. Вклад автотранспорта в общее загрязнение атмосферного воздуха достигает здесь 40-50%. Мощным и чрезвычайно опасным фактором загрязнения атмосферы являются катастрофы на АЭС и испытания ядерного оружия в атмосфере. В Рязанской области до сих пор жители многих районов продолжают испытывать на себе результаты катастрофы на Чернобыльской АЭС, испытаний на Семипалатинском полигоне и аварии на ПО «Маяк». Это связано как с быстрым разносом радионуклидов на большие расстояния, так и с долговременным характером загрязнения территории.

Высокая опасность химических и биохимических производств заключается в потенциальной возможности аварийных выбросов в атмосферу чрезвычайно токсичных веществ, а также микробов и вирусов, которые могут вызвать эпидемии среди населения и животных. В настоящее время в приземной атмосфере находятся многие десятки тысяч загрязняющих веществ антропогенного происхождения. Ввиду продолжающегося роста промышленного и сельскохозяйственного производства появляются новые химические соединения, в том числе сильно токсичные. Главный природный процесс загрязнения приземной атмосферы - вулканическая и флюидная активность Земли. Специальными исследованиями установлено, что поступление загрязняющих веществ, с глубинными флюидами в приземной слой атмосферы имеет место не только в областях современной вулканической и газотермальной деятельности, но и в таких стабильных геологических структурах, как Русская платформа. Крупные извержения вулканов приводят к глобальному и долговременному загрязнению атмосферы, о чем свидетельствуют летописи и современные наблюдательные данные (в 1883 г.извержение вулкана Кракатау, когда в атмосферу было выброшено 18 км3 тонко измельченного теплового материала; в 1912 г. произошло извержение вулкана Катмай на Аляске, где было выброшено 20 км3 рыхлых продуктов. Пепел этих извержений распространился на большую часть поверхности Земли и вызвал уменьшение притока солнечной радиации на 10 и 20% соответственно, что привело к понижению среднегодовой температуры на 0,5° С в северном полушарии на протяжении трех лет после извержений; извержение вулкана Пинатубо на Филиппинах в 1991 году). Это обусловлено тем, что в высокие слои атмосферы мгновенно выбрасываются огромные количества газов, которые на большой высоте подхватываются движущимися с высокой скоростью воздушными потоками и быстро разносятся по всему земному шару, Продолжительность загрязненного состояния атмосферы после крупных вулканических извержений достигает нескольких лет.

Специальными исследованиями установлено, что поступление загрязняющих веществ с глубинными флюидами в приземный слой атмосферы имеет место даже в таких стабильных геологических структурах, как Русская платформа. Так, в снеговых выпадениях многих районов Европейской России выявлены аномально высокие концентрации фтора, лития, сурьмы, мышьяка, кадмия, ртути и ряда других тяжелых металлов, которые приурочены к узлам сочленения активных глубинных разломов и их природное происхождение является практически бесспорным. Есть основания полагать, что в воздушных бассейнах Москвы, Санкт-Петербурга также присутствуют фтор, литий, ртуть и другие элементы, поступающие из зон активных глубинных разломов. Этому способствуют глубокие депрессионные воронки, обусловившие уменьшение гидростатического давления и подток снизу газоносных вод, а также высокая степень нарушенности подземного пространства мегаполисов. Источником запыленности атмосферы также могут быть крупные лесные пожары; например, в 1915 г. в Западной Сибири площадь лесных пожаров составила примерно 1,5 млн. км2, а дым от них распространился на площади до 6 млн. км2, что также привело к значительному уменьшению притока солнечной радиации к земной поверхности, что, в свою очередь, вызвало запоздание созревания зерновых на 10-15 дней против обычных сроков.

Довольно значительным бывает на первый взгляд безобидное загрязнение атмосферного воздуха морской водой в прибрежных к морям зонах при сильных штормах и тайфунах. Увлажненный морской водой воздух перемещается на берега и после испарения воды происходит выпадение солей на почвенную поверхность и растительность, откуда они могут поступить в трофические цепи.

Следует учитывать воздействие на атмосферу космических тел в виде комет, метеоритов, болидов и т. п. Тунгусское событие 1908 г. показывает, что оно может быть очень интенсивным и иметь глобальный характер.

Значительное загрязнение атмосферы природного происхождения вызывается пыльными бурями, образование которых связано с переносом сильным ветром поднятых с земной поверхности больших количеств пыли или песка, частиц верхнего слоя пересушенной почвы, не закрепленных корневой системой растений. Причинами их могут быть способствующие факторы, как природные - засуха, суховей, так и чрезмерная распашка или пахота с отвальными плугами, чрезмерный выпас скота. Пыльные бури характерны в основном для сухих степей, полупустынь и пустынь. Так, в степях на Великих равнинах США в периоды засухи в 30-е годы XX столетия образовалась огромная так называемая «пыльная чаша», очаг развития мощных пылевых выносов. Эти выносы возникли за счет совместного воздействия природных (высокие летние и низкие зимние температуры воздуха, низкая влажность) и антропогенных (неконтролируемое интенсивное распахивание земель) факторов, что сначала привело к катастрофической ветровой почвенной эрозии, мощнейшим пыльным бурям, а затем к опустыниванию, падению урожаев и разорению фермеров.

Антропогенное опустынивание в Приаралье также привело к возникновению мощных очагов пыльных бурь, особенно в зоне бывшего северо-восточного побережья прежнего Аральского моря. Так, в 1990 г. по космическим снимкам установлено, что общая масса переносимой пыли достигла 90 млн. т. Мощные очаги пыльных бурь возникли также на Черных землях в Калмыкии, где во время только одного выноса в воздух было поднято 1,5 млн. тонн пыли. На равнинах южнорусских степей за последние столетия довольно часто отмечались пыльные бури, причем наиболее сильные фиксировались в 1928, 1960, 1969 и 1984 гг. Основное их количество приходится на весенне-летний сезон, но иногда они возникают и в зимнее время.

Однако в последние десятилетия антропогенные загрязнения и воздействия на атмосферу стали преобладать над естественными как по частоте, так и по характеру, а главное, по масштабу проявления, приобретая постепенно глобальный характер. Они могут оказывать воздействие на атмосферу различным образом: непосредственно на состояние атмосферы (нагревание, изменение влажности и др.), воздействие на физико-химические свойства атмосферы (изменение состава, увеличение концентрации диоксида углерода, аэрозолей, фреонов и пр.); воздействие на свойства подстилающей поверхности

К основным источникам загрязнения относят промышленные предприятия, транспорт, теплоэнергетику, сельское хозяйство и др. Среди отраслей промышленности особо токсичные выбросы в атмосферу дают предприятия химической, нефтеперерабатывающей, черной и цветной металлургии, деревообрабатывающей, целлюлозно-бумажной, производства строительных материалов и др.

Особого внимания заслуживает смог. Это сильное загрязнение воздуха в больших городах и промышленных центрах, обусловленное застаиванием больших масс воздуха. Существует два типа смога:

- густой туман с примесью дыма и газовых отходов производства;

- пелена едких газов и аэрозолей повышенной концентрации.

Фотохимический смог возникает в результате фотохимических реакций при определенной физико-географической обстановке: наличия в атмосфере высокой концентрации оксидов азота, углеводородов, озона и других загрязнителей в условиях интенсивной солнечной радиации и безветрия или очень слабого обмена воздушных масс в приземном слое. В декабре 1952 г. от лондонского смога погибло около 4000 человек, но это не был фотохимический смог, который интенсивно образуется при ясной солнечной погоде с выделением исключительно высокотоксичных загрязнителей. Основными «поставщиками» исходных химических веществ для образования фотохимического смога являются выхлопные газы автомобилей. На формирование смога влияют природные факторы: температурная инверсия, которая присуща любому крупному городу; ветер, инсоляция, влажность. Печальный рекорд со смогом принадлежит до сих пор Лос-Анджелесу, хотя проблема в настоящее время во многом решена. Формирование смога в этом городе обусловлено тем, что он расположен в низине и окружен со всех сторон холмами. В прежние годы в городе фиксировалось до 270 дней в году со смогом. Большое количество автомобилей в городе выбрасывают массу выхлопных газов, которые не поднимаются вверх и не рассеиваются в атмосфере, причем теплые газы вредных веществ остаются в непосредственной близости от земной поверхности. Это отрицательно сказывается на растительности, животных и, конечно, на человеке.

По своему физиологическому воздействию на человеческий организм фотохимический смог крайне опасен, особенно для дыхательной и кровеносной систем; при воздействии смога возникает стойкая неспособность крови к усвоению и переносу кислорода.

Помимо оксидов азота (30%) автотранспорт выделяет в воздух города более 95% оксидов углерода, около 65% углеводородов. Кроме токсичных компонентов отработавших газов двигателей атмосфера загрязняется парами топлива из баков, карбюраторов, систем питания двигателей, продуктами износа шин, тормозных накладок. Все это чрезвычайно вредные вещества, раздражающие глаза, затрудняющие дыхание, вызывающие аллергию.

Автомобильный транспорт, использующий этилированный бензин, является также основным источником выброса высокотоксичных соединений свинца. В 1 л такого бензина содержится до 0,4 г свинца. При существующем в США парке автомобилей, по данным американских ученых, в атмосферу ежегодно выбрасывается до 2000 т свинца, что составляет шестую часть его добычи в стране.

По данным ЮНЕСКО, из атмосферы ежегодно поступает в моря и океаны до 200 тыс. т свинца.

Одним из наиболее токсически опасных выбросов в атмосферу является бенз(а)пирен (С20Н12). Это вещество имеет свойство накапливаться в организме и способствует развитию онкологических заболеваний.

Выше уже упоминалась такая глобальная проблема как глобальное потепление, следствием которого является возникновение «парникового эффекта». По данным Г.С. Голицына (1990), за период с 1880 по 1980 г. вклад парниковых газов в глобальное потепление климата составил: диоксида углерода - 66%, метана - 18, фреона - 8, оксида азота - 3, остальных газов - 5%.Увеличение концентрации парниковых газов в атмосфере привело к тому, что по сравнению с доиндустриальным периодом (концом XIX столетия) средняя глобальная температура воздуха повысилась на 0,5-0,6° С. К 2025 г. повышение может составить 2,2-2,5° С, хотя расчеты о том, что к 2000 г. эта величина достигнет 1,2° С, оказались неверными. Это является лишним подтверждением того, что глобальные процессы весьма сложны и требуют еще большего и тщательного изучения. Парниковый эффект для биосферы Земли имеет как отрицательные, так и положительные последствия.

К отрицательным последствиям глобального потепления климата следует отнести повышение уровня Мирового океана за счет таяния материковых и горных ледников, морских льдов, теплового расширения океана и т. п. Экологические последствия этого явления пока неясны в полной мере и поэтому сейчас ведутся интенсивные научные исследования, включающие в себя различного рода моделирование.

К отрицательным последствиям парникового эффекта регионального и локального характера, особенно для России, где более 50 % территории занято вечномерзлыми грунтами, следует отнести увеличение сезонного протаивания грунтов, общая тенденция к деградации вечной мерзлоты, будут разрушены дороги, начнутся деформации оснований зданий и сооружений, активизируются процессы заболачивания, ухудшения жизнедеятельности лесных массивов на вечной мерзлоте. В целом экологические последствия деградации вечной мерзлоты еще до конца неясны и могут оказаться катастрофическими. ЮНЕСКО в настоящее время осуществляет Международную программу ГЛОСС «Глобальная система наблюдения за уровнем моря», которая и должна спрогнозировать последствия глобального потепления климата.

К положительным экологическим последствиям процесса глобального потепления можно отнести влияние на лесные экосистемы, да и в целом на сельское хозяйство, за исключением промышленных регионов мира, что особенно важно с учетом нарастающей численности населения Земли.

Однако в целом отрицательные последствия парникового эффекта пока в экологическом отношении прогнозируются как превалирующие над положительными.

«Озоновые дыры» представляют собой значительные пространства в озоновом слое (экране) на высотах 20 - 25 км в атмосфере планеты с заметно пониженным (до 50% и более) содержанием озона. Это явление является частью сложной экологической проблемы, связанной с изменениями в мощности озонового экрана.

В начале 80-х годов было отмечено значительное уменьшение содержания озона в атмосфере южной полярной области земного шара. Это повторилось в 1992 г., когда также было зафиксировано значительное снижение содержания озона (примерно на 50%) над Антарктидой и прилегающей зоной в Южной Америке (Чили и Аргентина). Аналогичные явления отмечены и в Арктике (с весны 1986 г.).

В феврале 1993 г. в верхней атмосфере над Арктикой наблюдалось снижение содержания озона на 10-40% ниже многолетней средней нормы; были отмечены небольшие по размерам зоны над Канадой, Скандинавией, Шетландскими островами (Великобритания), Якутией (Россия).

По наиболее известной в настоящее время гипотезе и по данным многочисленных международных экспедиций в Антарктиде предполагается, что кроме различных иных физико-географических факторов одним из основных является наличие в атмосфере значительного количества хлорфторуглеродов (фреонов). Последние имеют широкое применение в качестве хладагентов и различных химических материалов в аэрозольных упаковках и т. д. Всего в мире, включая фреоны, производится около 1300 тыс. т озоноразрушающих веществ. Но в последние годы появились, во-первых, сообщения о закрытии «озоновых дыр» и, во-вторых, о том, что фреоны не могут в такой значительной степени разрушать озоновый экран. Также установлено, что разрушению озона способствует интенсификация полетов сверхзвуковых летательных аппаратов, самолетов и многоразовых космических аппаратов. По данным НАСА, один запуск корабля типа «Шаттл» «гасит» не менее 10 млн. т озона. В целом же этот вид воздействия может привести к разрушению 10% озонового слоя планеты. Однако установлено, что одновременно с истощением озонового слоя в стратосфере происходит увеличение концентрации озона в тропосфере, т. е. у поверхности Земли, но это не может компенсировать потери в верхних слоях атмосферы, так как его масса составляет всего 10% от массы в озоносфере и в силу того, что озон более тяжелый, чем другие газы.

Истощение озонового слоя в атмосфере Земли приводит к увеличению потока ультрафиолетовых лучей на земную поверхность, что создает опасность для жизненных процессов на Земле практически для всех живых организмов. По данным Всемирной организации здравоохранения, уменьшение содержания в атмосфере озона на 1% приводит к увеличению кожных раковых заболеваний у людей на 6 %; происходит также угнетение иммунной системы человека. Кроме того, рост интенсивности ультрафиолетового излучения может привести к снижению урожайности значительного числа сельскохозяйственных культур (вследствие нарушения обмена веществ в них и воздействия микроорганизмов-мутантов), к гибели фитопланктона в океане и т.д.

Для сохранения озонового слоя Земли существуют как пассивные методы, так и активные. К первым относят все методы снижения выброса загрязнителей в атмосферу, которые способствуют сохранению количества озона в атмосфере. К активным методам можно отнести работы по химическому воздействию на зоны с пониженной концентрацией озона этана и пропана для связывания атомарного хлора в хлористый водород. Этот метод имеет отрицательные побочные последствия, но представляет собой наиболее экономный и технически проработанный способ из предлагаемых в настоящее время. Но все разрабатываемые методики могут оказаться бесполезными или малоэффективными, если не будут проведены специальные фундаментальные работы по изучению механизма существования озонового слоя и динамики его развития как под влиянием природных, так и техногенных факторов.

Для атмосферы характерна чрезвычайно высокая динамичность, обусловленная как быстрым перемещением воздушных масс в латеральном и вертикальном направлениях, так и высокими скоростями, разнообразием протекающих в ней физико-химических реакций. Атмосфера рассматривается сейчас как огромный химический котел, который находится под воздействием многочисленных и изменчивых антропогенных и природных факторов. Газы и аэрозоли, выбрасываемые в атмосферу, характеризуются высокой реакционной способностью. Пыль и сажа, возникающие при сгорании топлива, лесных пожарах, сорбируют тяжелые металлы и радионуклиды и при осаждении на поверхность могут загрязнить обширные территории, проникнуть в организм человека через органы дыхания. Аэродинамическими барьерами являются крупные лесные массивы, а также активные глубинные разломы значительной протяженности (Байкальский рифт). Причина этого заключается в том, что такие разломы контролируют физические поля, ионные потоки Земли и служат своеобразной преградой для перемещения воздушных масс.

Оценка и тем более прогноз состояния приземной атмосферы являются очень сложной проблемой. В настоящее время ее состояние оценивается главным образом по нормативному подходу. Величины токсических химических веществ и другие нормативные показатели качества воздуха приведены во многих справочниках и руководствах. В таком руководстве для Европы кроме токсичности загрязняющих веществ (канцерогенное, мутагенное, аллергенное и другие воздействия) учитываются их распространенность и способность к аккумуляции в организме человека и пищевой цепи. Стационарных постов наблюдения за воздушным бассейном мало и они не позволяют адекватно оценить его состояние в крупных промышленно-урбанизированных центрах. К перспективным направлениям оценки состояния приземной атмосферы крупных промышленно-урбанизированных территорий относится многоканальное дистанционное зондирование. Преимущество этого метода заключается в способности быстро, неоднократно и в одном ключе охарактеризовать большие площади. Экологическая практика в России и за рубежом показала, что её неудачи связаны с неполным учетом негативных воздействий, неумением выбрать и оценить главные факторы и последствия, низкой эффективностью использования результатов натурных и теоретических экологических исследований при принятии решений, недостаточной разработанностью методов количественной оценки последствий загрязнения приземной атмосферы и других жизнеобеспечивающих природных сред.

Во всех развитых странах приняты законы об охране атмосферного воздуха. Они периодически пересматриваются с учетом новых требований к качеству воздуха и поступления новых данных о токсичности и поведении загрязняющих веществ в воздушном бассейне. В США сейчас обсуждается уже четвертый вариант закона о чистом воздухе. Борьба идет между сторонниками охраны окружающей среды и компаниями, экономически не заинтересованными в повышении качества воздуха. Правительством Российской Федерации разработан проект закона об охране атмосферного воздуха, который в настоящее время обсуждается. Улучшение качества воздуха на территории России имеет важное социально-экономическое значение. Это обусловлено многими причинами и прежде всего неблагополучным состоянием воздушного бассейна мегаполисов, крупных городов и промышленных центров, в которых проживает основная часть квалифицированного и трудоспособного населения.

4. Перспективы развития и решения экологических проблем

Говоря о возможных вариантах развития экологической ситуации на планете, самым благодарным и, само собой, наиболее осмысленным, кажется разговор о некоторых из существующих сегодня направлениях природоохранной деятельности. Иначе пришлось бы говорить исключительно об ужасах истощения природных ресурсов и т. п. Несмотря на то, что каждая из обсуждавшихся здесь глобальных проблем имеет свои варианты частичного или более полного решения, существует некий набор общих подходов к решению проблем окружающий среды. Кроме того, за последнее столетие человечество разработало ряд оригинальных способов борьбы с собственными, губящими природу недостатками. К числу таких способов (или возможных путей решения проблемы) можно отнести возникновение и деятельность разного рода «зеленых» движений и организаций. Кроме «Сrееп Реaсе'а», отличающегося не только размахом своей деятельности, но и, порой, заметным экстремизмом действий, а также аналогичных организаций, непосредственно проводящих природоохранные акции, существует другой тип экологических организаций - структуры, природоохранную деятельность стимулирующие и спонсирующие - Фонд дикой природы, например. Все экологические организации существуют в одной из форм: общественные, частные, государственные либо организации смешанного типа.

Кроме разного рода объединений, отстаивающих у цивилизации права постепенно уничтожаемой ею природы, в сфере решения экологических проблем существует целый ряд государственных или общественных природоохранных инициатив. Например, природоохранное законодательство в России и других странах мира, различные международные соглашения или система «Красных книг». Международная «Красная книга» список редких и находящихся под угрозой исчезновения видов животных и растений - в настоящий момент включает 5 томов материалов. Кроме того, существуют национальные и даже региональные «Красные книги». В числе важнейших путей решения экологических проблем большинство исследователей также выделяет внедрение экологически чистых, мало и безотходных технологий, строительство очистных сооружений, рациональное размещение производства и использование природных ресурсов. Хотя, несомненно, - и это доказывает весь ход человеческой истории - важнейшим направлением решения стоящих перед цивилизацией экологических проблем стоит назвать повышение экологической культуры человека, серьезное экологическое образование и воспитание, все то, что искореняет главный экологический конфликт - конфликт между дикарем-потребителем и разумным обитателем хрупкого мира, существующий в сознании человека.

5. Переработки промышленных отходов

Сегодня в среднем на каждого жителя планеты в год добывается около 20 т сырья, которое с использованием 800 т воды и 2.5 кВт энергии перерабатывается в продукты потребления и примерно 90-98% идет в отходы. При этом доля бытовых отходов на одного человека не превышает 0,3-0,6 т в год. Остальное составляют промышленные отходы. По масштабам извлекаемого и перерабатываемого сырья - 100 Гт/год хозяйственная деятельность человека приблизилась к деятельности биоты - 1000 Гт/год и превзошла вулканическую деятельность планеты - 10 Гт/год. При этом расточительность использования сырья и энергии в хозяйственной деятельности человека превышает всякие разумные пределы. И если в развитых странах сельскохозяйственные отходы утилизируются на 90 %, корпуса автомашин на 98 %, отработанные масла на 90 %. то значительная часть промышленных и строительных отходов, отходов горнодобывающих и металлургических производств практически полностью не утилизируются. Человечество преуспело в создании орудий производств и технологий уничтожения себе подобных и практически не занималось созданием промышленности по переработке отходов своей деятельности. В результате помимо ежегодного прироста объема переработанных промышленных отходов, в том числе токсичных, во всем мире существуют и старые захоронения (свалки), число которых в промышленно - развитых странах исчисляется десятками и сотнями тысяч, а величины объемов отходов достигают сотен миллиардов тонн. Таким образом, если говорить о реабилитации окружающей среды, имея ввиду планомерную переработку отходов (в первую очередь особо опасных), то потребуются затраты в десятки и сотни миллиардов долларов в год на протяжении десятилетий.