Загрязнение атмосферы Земли и ее охрана

Размещено на http://www.allbest.ru/

Реферат

На тему:

Загрязнение атмосферы Земли и ее охрана

Выполнила: Берсенева Я.В.

Проверила: Неволина И.В.

Екатеринбург

2016

Содержание

Введение

Воздух и его состав

История изучения воздуха

Атмосфера

Роль атмосферы в формировании климата

Загрязнители атмосферы (природные и искусственные) и их источники

Последствия загрязнения атмосферы: глобальное потепление, парниковый эффект, озоновые дыры, кислотные дожди

Список источников информации

Воздух и его состав

Состав воздуха. Вопрос о составе воздуха в науке был решен не сразу. В 1774 г. французский ученый А. Лавуазье доказал, что воздух - это смесь в основном двух газов - азота и кислорода. Он нагревал металлическую ртуть в реторте на жаровне в течение 12 суток. Конец реторты был подведен под колокол, поставленный в сосуд с ртутью. В результате уровень ртути в колоколе поднялся примерно на 1/5. На поверхности ртути в реторте образовалось вещество оранжевого цвета - оксид ртути. Оставшийся под колоколом газ был непригоден для дыхания. Этим опытом было доказано, что в воздухе содержится примерно 4/5 азота и 1/5 кислорода (по объему). Качественный состав воздуха можно доказать в следующем опыте. Сжигают фосфор в воздухе под колоколом. При этом вода в колоколе поднимается примерно на 1/5, так, как при горении фосфора расходуется только кислород, азот в реакцию не вступает. В конце XIX в. исследованием было доказано, что в состав воздуха, кроме кислорода и азота, входят еще 5 газообразных простых веществ: гелий He, неон Ne, аргон Ar, криптон Kr, Ксенон Xe. Долгое время не удалось получить соединения этих элементов. Поэтому их назвали газами. Кроме того, в воздухе содержится оксид углерода(IV) и водяные пары. Примерный состав воздуха показан в таблице.

С каждым годом расширяется область применения благородных газов. Легкость и негорючесть гелия используют при заполнении им воздушных шаров и дирижаблей. В инертной среде аргона производят электросварку легкоокисляющихся металлов. Неоном, аргоном, криптоном и ксеноном заполняют электрические лампочки. Смесь гелия с кислородом применяют для дыхания при подводных работах. Если через разреженные благородные газы пропускать электрический ток, то они излучают свет разной окраски. Например, аргон дает синее свечение, неон - красное. Поэтому их используют для световых реклам и в маяках.

История изучения воздуха

Примерно 10 лет назад программы мониторинга загрязнения атмосферы во многих странах включали измерение концентраций ограниченного числа вредных веществ. Традиционно лидирующее положение занимали сернистый газ и взвешенные частицы. В настоящее время на мировой сети станций количество измерений концентрации этих веществ по-прежнему преобладает над количеством измерений других вредных веществ (Безуглая, 1986).

В бывшем Советском союзе при организации сети общегосударственной службы наблюдений и контроля за загрязнением природной среды первоначально ставилась задача измерения концентраций вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу почти всеми источниками загрязнения (пыль, сернистый газ, окиси углерода, двуокись азота). Далее дополнительно стали измерять содержание в атмосфере наиболее характерных для выбросов предприятий специфических вредных веществ, например сероводорода в городах с предприятиями целлюлозно-бумажной промышленности, фенола и металлов в городах с предприятиями металлургии.

В каждом городе в качестве опорных постов выбираются стационарные посты, характеризующие фоновое загрязнение воздуха в крупном районе города. Места для опорных постов выбираются с учетом данных о развитии города и обычно размещаются в центральной и в наиболее загрязненной частях города. Программа наблюдений на существующих стационарных постах в большинстве случаев включает измерения на каждом посту всего набора вредных веществ, выбрасываемых предприятиями города. Такая программа не всегда эффективна. Иногда выбросы вредного вещества невелики, это вещество обнаруживается и достаточно точно измеряется только на посту, находящемся непосредственно в зоне влияния источника выбросов. Поэтому программа работы опорных постов включает измерения концентраций тех вредных веществ, которые содержатся в выбросах всех или большинства источников загрязнения города. Позднее проводили наблюдения за некоторыми наиболее распространенными специфическими вредными веществами.

В некоторых странах проводятся исследования содержания в атмосфере ряда металлов (Cr, Mn, Fe, Zn, Pb, Cd, Си). Такие исследования выполнены в Бельгии (Navarre, Priest, Ronneau, 1981). В работе L. Salmon, D. Atkins и др. (1978) изучалась тенденция изменения концентрации различных металлов в атмосфере на основе ранее отобранных на фильтры проб пыли. Большое внимание уделяется измерениям концентрации свинца и кадмия в работах (Briat,1978; Hudson, Stuker, 1975; Rohbock, Georgii, 1980; Trindade, Pfeifer, 1981).

В России и СНГ большое внимание уделяется измерениям концентрации тяжелых металлов в крупных городах с развитой промышленностью. Такие работы проводились в Чимкенте, в районе свинцового завода (Сатаева, Малахов, 1985-1986 гг.), проводились измерения концентрации свинца в атмосфере г. Зыряновска в районе свинцового комбината (Маханько, Распопо-ва, Вертинская, 1985), накоплен опыт исследования атмосферы в районе алюминиевого завода (Маханько, Малахов, Вертинская, 1982). Работы по исследованию атмосферного воздуха вблизи автомагистралей проводились в г. Черкассы (Маренко, Щетинин, 1986-1987гг), в Волгограде (Максимова, 1995), металлосодержащие аэрозоли в воздухе зон автотранспортного движения изучались Щербо (1988). Изучению воздуха селитебной зоны промышленного города посвящены работы Белицкой (1996); Тютюнник, (1997). Изучение солей ТМ в атмосферных осадках проводилось в промышленных районах Архангельска (Гурьев, Тутыгин, 1995), формирование и динамика полей тяжелых металлов в Казани (Фасхутдинов, 2004). Региональные фоновые выпадения соединений металлов в Латвии проанализированы в работе Бериня, Калвиня (1990). Рассматривались подвижные формы ТМ в аэрозолях и атмосферных осадках фонового района (Юшкан, 1991). Изучение и поведение ТМ в условиях городской среды рассмотрены в работах (Соколова, Аст-рахана, 1993; Симуткина, 1992).

Влияние метеорологических условий в городской среде на формирование загрязнения воздушного бассейна различается по сезонам года. Такие исследования были проведены в холодную половину года в Тбилиси (Пичхая, 1984), прогнозированию загрязнения воздуха в теплый период посвящена работа Храпченко (1977). Распределение тяжелых примесей в условиях сложного рельефа местности рассмотрены в работе (Хуршудян, 1979).

Геохимическое развитие и баланс вещества на крупных территориях определяются действием поверхностного стока на суше, ледникового стока, биогенно-геохимической миграцией, движением воздушных масс, движением водных масс морей и океанов, а также техногенной миграцией. Важные исследования различных аспектов миграции вещества на Земле в целом и в отдельных крупных ее регионах проведены многими учеными (Петренчук, 1979; Зверев, 1971; Глазовский, 1977). Выпадение веществ из атмосферы в растворенном виде рассчитано по количеству атмосферных осадков, а также по содержанию в них различных компонентов. Оценка атмосферного переноса вещества в растворенном виде наиболее приблизительна, так как содержание элементов имеет значительную временную и пространственную вариабельность и изучено еще крайне недостаточно. Атмосферный перенос аэрозольных частиц в нерастворенном состоянии определен по многочисленным данным о реальных выпадениях аэрозолей на подстилающую поверхность во многих районах мира и по составу атмосферной пыли. Рассчитанные величины общего переноса атмосферного аэрозоля получены Л.Г. Бондаревым (1974).

Для каждого миграционного процесса характерен определенный набор важнейших химических элементов. Так, по сравнению с другими процессами миграции, в атмосферных процессах переноса преобладают тяжелые металлы и ртуть. Для обеспечения возможности сопоставления различных миграционных процессов авторами было предложено районирование территории по переносу вещества воздушными массами. В частности, было выделено два типа бассейнов атмосферного переноса: с переменным и постоянным направлением стока (Глазовский, 1976). Для установления границ бассейнов атмосферного переноса использовали расчет результирующей энергии ветра. Полученные на основе таких расчетов карты позволили провести «атмораз-делы» переноса вещества, а на основании сопоставления с ландшафтной характеристикой районов выделить и области наиболее интенсивного накопления.

Тот или иной прогноз влияния продуктов техногенеза, поступающих в атмосферу, на поверхность растений, в почвы, водоемы, зависит от той ландшафтно-геохимической обстановки, в которую они попадают. В одних случаях продукты техногенеза долго сохраняются и накапливаются, превышая устойчивость природной системы, в других условиях продукты техногенеза легко «перерабатываются» природными геохимическими процессами, разлагаются, утрачивают токсичность, рассеиваются на больших пространствах. Механизмы накопления и миграции потоков техногенеза, влияющие на ландшафтно-геохимические барьеры, определяют способностью системы к «самоочищению» (Глазовская, 1988).

Атмосфера

Атмосфера - газовая оболочка Земли, характеризующаяся резко выраженной неоднородностью строения и высокой динамической подвижностью. Масса атмосферы - 5*1015 т. Девять десятых этой массы сосредоточено в самом нижнем слое толщиной в 17 км, хотя в целом ее признаки фиксируются и на высоте 20 тыс. км от поверхности Земли. Атмосферу принято делить на пять сфер: тропосферу, стратосферу, мезосферу, термосферу и экзосферу (рисунок 1). Наиболее существенное значение для жизнедеятельности человека и биосферы в целом имеют две первые из них. Мощность тропосферы 8-10 км в полярных областях и 16-18 км у экватора. Это самая плотная часть атмосферы, и она непосредственно граничит с поверхностью океана и суши. Температура здесь понижается с высотой (на 6 °С на каждый километр), верхняя граница тропосферы называется тропопаузой, температура здесь составляет примерно 220 °К. Для планеты значение тропосферы исключительно велико. Именно здесь зарождаются облака, выпадают осадки, происходят интенсивные горизонтальные и вертикальные передвижения воздушных масс. Из-за непрерывного перемешивания воздуха газовый состав атмосферы во всей толще тропосферы остается практически постоянным. Состав сухого вещества (в процентах по объему): азот -78,09; кислород - 20,95; аргон - 0,93; углекислый газ - 0,033. Кроме названных компонентов воздух обычно содержит следы водорода, перекиси азота, озона, сернистого ангидрида, оксида углерода, аммиака и т.д.

Роль атмосферы в формировании климата

Атмосфера выступает центральным компонентом климатической системы. Температура и влажность воздуха, облачность и осадки, ветер - все это характеризует погоду, т. е. непрерывно меняющееся состояние атмосферы. Одновременно эти же компоненты характеризуют и климат, т. е. усредненный многолетний режим погоды.Состав газов, наличие облачности и различных примесей, которые называются аэрозольными частицами (пепел, пыль, частички водяного пара), определяют особенности прохождения солнечной радиации сквозь атмосферу и препятствуют уходу теплового излучения Земли в космическое пространство.

Атмосфера Земли очень подвижна. Возникающие в ней процессы и изменения ее газового состава, толщины, облачности, прозрачности и наличие в ней тех или иных аэрозольных частиц воздействуют как на погоду, так и на климат.

Около 1/3 общего количества солнечной энергии, поступающей на верхнюю границу атмосферы, отражается обратно в мировое пространство, 13% поглощается озоновым слоем (в том числе почти вся ультрафиолетовая радиация), 7% - остальной атмосферой и лишь 44% достигает земной поверхности. Суммарная солнечная радиация, достигающая Земли за сутки, равна энергии, которую человечество получило в результате сжигания всех видов топлива за последнее тысячелетие.

Количество и характер распределения солнечной радиации на земной поверхности находятся в тесной зависимости от облачности и прозрачности атмосферы. На величину рассеянной радиации влияют высота Солнца над горизонтом, прозрачность атмосферы, содержание в ней водяных паров, пыли, общее количество углекислоты и т. д.

Максимальное количество рассеянной радиации попадает в полярные районы. Чем ниже Солнце над горизонтом, тем меньше теплоты поступает на данный участок местности.

Большое значение имеют прозрачность атмосферы и облачность. В пасмурный летний день обычно холоднее, чем в ясный, так как дневная облачность препятствует нагреванию земной поверхности.

Большую роль в распределении теплоты играет запыленность атмосферы. Находящиеся в ней тонкодисперсные твердые частицы пыли и пепла, влияющие на ее прозрачность, отрицательно сказываются на распределении солнечной радиации, большая часть которой отражается. Тонкодисперсные частицы попадают в атмосферу двумя путями: это или пепел, выбрасываемый во время вулканических извержений, или пыль пустынь, переносимая ветрами из аридных тропических и субтропических областей. Особенно много такой пыли образуется в период засух, когда потоками теплого воздуха она выносится в верхние слои атмосферы и способна находиться там продолжительное время.

Атмосфера Земли содержит переменное количество водяного пара. В абсолютном исчислении по массе или объему его количество составляет от 2 до 5%.

Водяной пар, как и углекислота, усиливает парниковый эффект. В возникающих в атмосфере облаках и туманах протекают своеобразные физико-химические процессы.

Первоисточником водяного пара в атмосферу является поверхность Мирового океана. С него ежегодно испаряется слой воды толщиной от 95 до 110 см. Часть влаги возвращается в океан после конденсации, а другая воздушными потоками направляется в сторону материков. В областях переменно-влажного климата осадки увлажняют почву, а во влажных создают запасы грунтовых вод. Таким образом, атмосфера является аккумулятором влажности и резервуаром осадков. Облака и туманы, формирующиеся в атмосфере, обеспечивают влагой почвенный покров и тем самым играют определяющую роль в развитии животного и растительного мира.

Атмосферная влага распределяется по земной поверхности благодаря подвижности атмосферы. Ей присуща весьма сложная система ветров и распределения давления. В связи с тем, что атмосфера находится в непрерывном движении, характер и масштабы распределения ветровых потоков и давления все время меняются. Масштабы циркуляции изменяются от микрометеорологических, размером всего в несколько сотен метров, до глобального - в несколько десятков тысяч километров. Огромные атмосферные вихри участвуют в создании систем крупномасштабных воздушных течений и определяют общую циркуляцию атмосферы. Кроме того, они являются источниками катастрофических атмосферных явлений.

От атмосферного давления зависит распределение погодных и климатических условий и функционирование живого вещества. В том случае, если атмосферное давление колеблется в небольших пределах, оно не играет решающей роли в самочувствии людей и поведении животных и не отражается на физиологических функциях растений. С изменением давления, как правило, связаны фронтальные явления и изменения погоды.

Фундаментальное значение имеет атмосферное давление для формирования ветра, который, являясь рельефообразующим фактором, сильнейшим образом воздействует на животный и растительный мир.

Ветер способен подавить рост растений и в то же время способствует переносу семян. Велика роль ветра в формировании погодных и климатических условий. Выступает он и в качестве регулятора морских течений.

Загрязнители атмосферы (природные и искусственные) и их источники

Источники загрязнения атмосферы могут быть естественными и искусственными. Естественные источники загрязнения атмосферы - извержения вулканов, лесные пожары, пыльные бури, процессы выветривания, разложение органических веществ. Обычно они имеют катастрофический характер. К искусственным (антропогенным) источникам загрязнения атмосферы относятся промышленные и теплоэнергетические предприятия, транспорт, системы отопления жилищ, сельское хозяйство, бытовые отходы.

Проблема загрязнения воздуха не нова. Более двух столетий серьезные опасения вызывает загрязнение воздуха в крупных промышленных центрах многих европейских стран. Однако длительное время эти загрязнения имели локальный характер. Дым и копоть загрязняли сравнительно небольшие участки атмосферы и легко разбавлялись массой чистого воздуха в то время, когда заводов и фабрик было немного. Быстрый рост промышленности и транспорта в XX в. привел к тому, что такое количество выброшенных в воздух веществ не может больше рассеиваться. Их концентрация увеличивается, что влечет за собой опасные и даже фатальные последствия для биосферы. Загрязнение атмосферного воздуха в промышленных городах и городских агломерациях значительно выше, чем на прилегающих территориях.

Промышленность России выбрасывает в атмосферу в среднем 19,5 млн т загрязняющих веществ за год. На одного жителя России приходится около 342 кг выбросов в атмосферу в год. В 84 городах России загрязнение воздуха более чем в 10 раз превышает ПДК. Из 148 млн. россиян 109 млн. проживают в неблагоприятных экологических условиях с точки зрения загрязнения атмосферного воздуха, в том числе 60 млн. человек при постоянном превышении ПДК токсичных веществ в воздухе. В связи с этим возрастает число людей, особенно детей, страдающих от респираторных заболеваний, от болезней органов кровообращения, аллергии, бронхиальной астмы и др. Госкомстат представил картографический анализ выбросов загрязняющих веществ в атмосферу за 2007 г.

В 85 из 168 городов России с численностью постоянного населения 100 тыс. человек и более в I полугодии 2008г. отмечено увеличение выбросов загрязняющих атмосферу веществ, отходящих от стационарных источников. Доля выбросов в них составила 23,7% от общего объема выбросов в стране. При этом 17 городов в 2007г. были включены Росгидрометом в перечень промышленных центров с особо высоким уровнем загрязнения атмосферного воздуха (по показателю индекса загрязнения атмосферы).

Города с высокими уровнями загрязнения атмосферного воздуха в I полугодии 2008 года

Особое место среди источников загрязнения атмосферы занимает химическая промышленность. Она поставляет диоксид серы (SO2), сероводород (H2S), оксиды азота (NO, NO2), углеводороды (СxНy) галогены (F2, Сl2) и др. Для химической промышленности характерна высокая концентрация предприятий, что создает повышенное загрязнение окружающей среды. Вещества, выделяемые в атмосферу, могут вступать в химические реакции друг с другом, образуя высокотоксичные соединения. Не только химическая, но и другие виды промышленности вносят свой "вклад" в загрязнение атмосферы.

Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу в I полугодии 2008г. составили 10,3 млн. тонн, что на 3,1% больше, чем в I полугодии 2007 года.

воздух атмосфера загрязнение озоновый

Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу, отходящих от стационарных источников по видам экономической деятельности

В I полугодии 2008г. отмечено увеличение выбросов загрязняющих атмосферу веществ, отходящих от стационарных источников, в 55 субъектах Российской Федерации, на долю которых приходится 67,2% общего объема выбросов.

Наиболее значительное увеличение объемов выбросов загрязняющих атмосферу веществ наблюдалось в Кемеровской области - на 106 тыс. тонн (на 16,4% больше по сравнению с I полугодием 2007г), Свердловской области - на 74 тыс. тонн (12,2%), Иркутской области - на 66 тыс. тонн (24,5%), Ямало-Ненецком автономном округе - на 66 тыс. тонн (12,4%), Челябинской области - на 48 тыс. тонн (10,3%) и в Новосибирской области - на 25 тыс. тонн (23,5%).

Один из наиболее опасных источников загрязнения атмосферы представляет собой автомобильный транспорт. Подсчитано, что один автомобиль за год выбрасывает в атмосферу 600 - 800 кг оксида углерода, около 200 кг несгоревших углеводородов и около 40 кг оксидов азота. В отработанных газах автомобилей содержится около 280 вредных компонентов, некоторые из них обладают канцерогенными свойствами. Автомобильный транспорт становится одним из основных источников загрязнения окружающей среды. В ряде зарубежных стран (Франция, США, Германия) автомобильный транспорт дает более 50 - 60% всего загрязнения атмосферы. 11

В России количество выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух от транспорта составляет 16,5 млн. т в год (около 47% от общего количества выбросов), в том числе от автотранспорта 13,5 млн т (около 82% от общего количества выбросов). В ряде регионов на долю транспорта приходится более половины выбросов: Приморский край - 55%, Тверская область - 63%; Пензенская область - 70%. В Ростовской области - 543 тыс. т вредных веществ (61% от общего объема выбросов).

Радиоактивные вещества относятся к особо опасным для людей, животных и растений. Источники радиоактивного загрязнения в основном техногенного происхождения. Это экспериментальные взрывы атомных, водородных и нейтронных бомб, различные производства, связанные с изготовлением термоядерного оружия, атомные реакторы и электростанции; предприятия, где используются радиоактивные вещества; станции по дезактивации радиоактивных отходов; хранилища отходов атомных предприятий и установок; аварии или утечки на предприятиях, где производится и используется ядерное топливо. Естественные источники радиоактивного загрязнения в основном связаны с выходом на поверхность урановых руд и горных пород, имеющих повышенную природную радиоактивность (граниты, гранодиориты, пегматиты).

Радиоактивное загрязнение атмосферы чрезвычайно опасно еще и потому, что радионуклиды с воздухом попадают в организм и поражают жизненно важные органы человека. Его влияние сказывается не только на ныне живущих поколениях, но и на их потомках из-за появления многочисленных мутаций. Не существует такой малой дозы ионизирующего излучения, которая была бы безопасна для человека, растений и животных. Даже в районах умеренного радиоактивного загрязнения увеличивается число людей, заболевших лейкозами.

К зонам радиоактивного загрязнения отнесено 14 субъектов Российской Федерации: Белгородская, Брянская, Воронежская, Калужская, Курская, Ленинградская, Липецкая, Орловская, Пензенская, Рязанская, Тамбовская, Тульская, Ульяновская области, Республика Мордовия.

В данной контрольной работе намеренно приведены данные о загрязнении атмосферного воздуха только по России. Масштабы выбросов ужасают своими объемами, но Россия занимает далеко не первое место в общей картине глобального засорения окружающей среды. В мировом масштабе эти цифры вырастают в разы! Такие промышленные державы как США, Англия, Франция и многие другие страны Европы несут львиную долю ответственности за уничтожение запасов атмосферного кислорода и разрушение озонового слоя Земли.

Последствия загрязнения атмосферы: глобальное потепление, парниковый эффект, озоновые дыры, кислотные дожди.

В настоящее время, наблюдаемое изменение климата, которое выражается в постепенном повышении среднегодовой температуры, начиная со второй половины прошлого века, большинство ученых связывают с накоплениями в атмосфере так называемых «парниковых газов» -- диоксида углерода (СО2 ), метана (СН4 ), хлорфторуглеродов (фреонов), озона (О3 ), оксидов азота и др.

Парниковые газы, и в первую очередь СО₂ , препятствуют длинноволновому тепловому излучению с поверхности Земли. Атмосфера, насыщенная парниковыми газами, действует как крыша теплицы. Она, с одной стороны, пропускает внутрь большую часть солнечного излучения, с другой -- почти не пропускает наружу тепло, переизлучаемое Землей.

В связи со сжиганием человеком все большего количества ископаемого топлива: нефти, газа, угля и др. (ежегодно более 9 млрд. т. условного топлива) -- концентрация СО₂ в атмосфере постоянно увеличивается. За счет выбросов в атмосферу при промышленном производстве и в быту растет содержание фреонов (хлорфторуглеродов). На 1--1,5% в год увеличивается содержание метана (выбросы из подземных горных выработок, сжигание биомассы, выделения крупным рогатым скотом и др.). В меньшей степени растет содержание в атмосфере и оксида азота (на 0,3% ежегодно).

Следствием увеличения концентраций этих газов, создающих «парниковый эффект» является рост средней глобальной температуры воздуха у земной поверхности. За последние 100 лет наиболее теплыми были 1980, 1981, 1983, 1987 и 1988 гг. В 1988 г. среднегодовая температура оказалась на 0,4 градуса выше, чем в 1950--1980 гг. Расчеты некоторых ученых показывают, что в 2005 г. она будет на 1,3 °С больше, чем в 1950--1980 гг. В докладе, подготовленном под эгидой ООН международной группой по проблемам климатических изменений, утверждается, что к 2100 г. температура на Земле увеличится на 2--4 градуса. Масштабы потепления за этот относительно короткий срок будут сопоставимы с потеплением, произошедшим на Земле после ледникового периода, а значит, экологические последствия могут быть катастрофическими. В первую очередь, это связано с предполагаемым повышением уровня Мирового океана, вследствие таяния полярных льдов, сокращения площадей горного оледенения и т. д.

Моделируя экологические последствия повышения уровня океана всего лишь на 0,5--2,0 м к концу XXI в., ученые установили, что это неизбежно приведет к нарушению климатического равновесия, затоплению приморских равнин в более чем 30 странах, деградации многолетнемерзлых пород, заболачиванию обширных территорий и к другим неблагоприятным последствиям.

Однако ряд ученых видят в предполагаемом глобальном потеплении климата и положительные экологические последствия. Повышение концентрации СО₂ в атмосфере и связанное с ним увеличение фотосинтеза, а также возрастание увлажнения климата могут, по их мнению, привести к увеличению продуктивности как естественных фитоценозов (лесов, лугов, саванн и др.), так и агроценозов (культурных растений, садов, виноградников и др.).

По вопросу о степени влияния парниковых газов на глобальное потепление климата также нет единства во мнениях. Так, в отчете Межправительственной группы экспертов по проблеме изменения климата (1992) отмечается, что наблюдающееся в последнее столетие потепление климата на 0,3--0,6 °С могло быть обусловлено преимущественно природной изменчивостью ряда климатических факторов.

На международной конференции в Торонто (Канада) в 1985 г. перед энергетикой всего мира поставлена задача сократить к 2010 г. на 20% промышленные выбросы углерода в атмосферу. Но очевидно, что ощутимый экологический эффект может быть получен лишь при сочетании этих мер с глобальным направлением экологической политики -- максимально возможным сохранением сообществ организмов, природных экосистем и всей биосферы Земли.

Нарушение озонового слоя

Озоновый слой (озоносфера)охватывает весь земной шар и располагается на высотах от 10 до 50 км с максимальной концентрацией озона на высоте 20--25 км. Насыщенность атмосферы озоном постоянно меняется в любой части планеты, достигая максимума весной в приполярной области. Впервые истощение озонового слоя привлекло внимание широкой общественности в 1985 г., когда над Антарктидой было обнаружено пространство с пониженным (до 50%) содержанием озона, получившее название «озоновой дыры». С тех пор результаты измерений подтверждают повсеместное уменьшение озонового слоя практически на всей планете. Так, например, в России за последние десять лет концентрация озонового слоя снизилась на 4--6% в зимнее время и на 3 % -- в летнее. В настоящее время истощение озонового слоя признано всеми как серьезная угроза глобальной экологической безопасности. Снижение концентрации озона ослабляет способность атмосферы защищать все живое на Земле от жесткого ультрафиолетового излучения (УФ-радиация). Живые организмы весьма уязвимы для ультрафиолетового излучения, ибо энергии даже одного фотона из этих лучей достаточно, чтобы разрушить химические связи в большинстве органических молекул. Не случайно поэтому в районах с пониженным содержанием озона многочисленны солнечные ожоги, наблюдается увеличение заболевания людей раком кожи и др. Так, например, по мнению ряда ученых-экологов, к 2030 г. в России при сохранении нынешних темпов истощения озонового слоя заболеют раком кожи дополнительно 6 млн. человек. Кроме кожных заболеваний возможно развитие глазных болезней (катаракта и др.), подавление иммунной системы и т. д. Установлено также, что растения под влиянием сильного ультрафиолетового излучения постепенно теряют свою способность к фотосинтезу, а нарушение жизнедеятельности планктона приводит к разрыву трофических цепей биоты водных экосистем, и т. д. Наука еще до конца не установила, каковы же основные процессы, нарушающие озоновый слой. Предполагается как естественное, так и антропогенное происхождение «озоновых дыр». Последнее, по мнению большинства ученых, более вероятно и связано с повышенным содержанием хлорфторуглеродов (фреонов). Фреоны широко применяются в промышленном производстве и в быту (хладоагрегаты, растворители, распылители, аэрозольные упаковки и др.). Поднимаясь в атмосферу, фреоны разлагаются с выделением оксида хлора, губительно действующего на молекулы озона. По данным международной экологической организации «Гринпис», основными поставщиками хлорфторуглеродов (фреонов) являются США-- 30,85%, Япония -- 12,42%, Великобритания -- 8,62% и Россия -- 8,0%. США пробили в озоновом слое «дыру» площадью 7 млн. км² , Япония -- 3 млн. км² , что в семь раз больше, чем площадь самой Японии. В последнее время в США и в ряде западных стран построены заводы по производству новых видов хладореагентов (гидрохлорфторуглеродово) с низким потенциалом разрушения озонового слоя. Согласно протоколу Монреальской конференции (1990 г.), пересмотренному затем в Лондоне (1991 г.) и Копенгагене (1992 г.), предусматривалось снижение выбросов хлорфторуглерода к 1998 г. на 50%. Согласно ст. 56 Закона Российской Федерации об охране окружающей природной среды, в соответствии с международными соглашениями, все организации и предприятия обязаны сократить и в последующем полностью прекратить производство и использование озоноразрушающих веществ.

Ряд ученых продолжают настаивать на естественном происхождении «озоновой дыры». Причины ее возникновения одни видят в естественной изменчивости озоносферы, циклической активности Солнца, другие связывают эти процессы с рифтогенезом и дегазацией Земли.

Кислотные дожди

Одна из важнейших экологических проблем, с которой связывают окисление природной среды, - кислотные дожди . Образуются они при промышленных выбросах в атмосферу диоксида серы и оксидов азота, которые, соединяясь с атмосферной влагой, образуют серную и азотную кислоты. В результате дождь и снег оказываются подкисленными (число рН ниже 5,6). В Баварии (ФРГ) в августе 1981 г. выпадали дожди с кислотностью рН=3,5. Максимальная зарегистрированная кислотность осадков в Западной Европе -- рН=2,3. Суммарные мировые антропогенные выбросы двух главных загрязнителей воздуха -- виновников подкисления атмосферной влаги -- SO₂ и NO составляют ежегодно -- более 255 млн. т. По данным Росгидромета, ежегодно на территории России выпадает не менее 4.22 млн.т серы, 4.0 млн.т. азота (нитратного и аммонийного) в виде кислотных соединений, содержащихся в атмосферных осадках. Как видно из рисунка 10, наибольшие нагрузки серы наблюдаются в густонаселенных и индустриальных регионах страны.

Высокие уровни выпадений серы (550-750 кг/кв. км в год) и суммы соединений азота (370-720 кг/кв. км в год) в виде больших по площади ареалов (несколько тыс. кв. км) наблюдаются в густонаселенных и промышленных регионах страны. Исключением из этого правила является ситуация вокруг г. Норильска, след загрязнений от которого превышает по площади и мощности выпадения в зоне осаждения загрязнений в районе Москвы, на Урале.

На территории большинства субъектов Федерации выпадение серы и нитратного азота от собственных источников не превышает 25% от их суммарных выпадений. Вклад собственных источников по сере превышает этот порог в Мурманской (70%), Свердловской (64%), Челябинской (50%), Тульской и Рязанской (по 40%) областях и в Красноярском крае (43%).

В целом, на Европейской территории страны лишь 34% выпадений серы имеет российское происхождение. Из оставшейся части 39% поступает от европейских стран, а 27% из прочих источников. 16

При этом наибольший вклад в трансграничное подкисление природной среды вносят Украина (367 тыс. тонн), Польша (86 тыс. т), Германия, Белоруссия и Эстония.

Особенно опасной ситуация представляется в зоне гумидного климата (от Рязанской области и севернее в Европейской части и всюду на Урале), так как эти регионы отличаются естественной повышенной кислотностью природных вод, которая благодаря этим выбросам еще более возрастает. В свою очередь, это ведет к падению продуктивности водоемов и росту заболеваемости зубов и кишечного тракта у людей.

На огромной территории природная среда закисляется, что весьма негативно отражается на состоянии всех экосистем. Выяснилось, что природные экосистемы подвергаются разрушению даже при меньшем уровне загрязнения воздуха, чем тот, который опасен для человека. «Озера и реки, лишенные рыбы, гибнущие леса -- вот печальные последствия индустриализации планеты». Опасность представляют, как правило, не сами кислотные осадки, а протекающие под их влиянием процессы. Под действием кислотных осадков из почвы выщелачиваются не только жизненно необходимые растениям питательные вещества, но и токсичные тяжелые и легкие металлы -- свинец, кадмий, алюминий и др. Впоследствии они сами или образующиеся токсичные соединения усваиваются растениями и другими почвенными организмами, что ведет к весьма негативным последствиям.

Воздействие кислотных дождей снижает устойчивость лесов к засухам, болезням, природным загрязнениям, что приводит к еще более выраженной их деградации как природных экосистем.

Ярким примером негативного воздействия кислотных осадков на природные экосистемы является закисление озер. В нашей стране площадь значительного закисления от выпадения кислотных осадков достигает несколько десятков миллионов гектаров. Отмечены и частные случаи закисления озер (Карелия и др.). Повышенная кислотность осадков наблюдается вдоль западной границы (трансграничный перенос серы и других загрязняющих веществ) и на территории ряда крупных промышленных районов, а также фрагментарно на побережье Таймыра и Якутии.

Список источников информации

О.С. Габриелян, И.Г. Остроумов. Химия для профессий и специальностей технического профиля. Москва. «Академия» 2014.

Журнал «Наука и жизнь»

Журнал «Химия и жизнь»

Размещено на Allbest.ru