Антропогенное воздействие на атмосферу

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Источники антропогенного загрязнения

2. Последствия загрязнения атмосферного воздуха

Заключение

Список литературы

Введение

Атмосферный воздух - один из важнейших жизнеобеспечивающих природных компонентов на Земле - представляет собой смесь газов и аэрозолей приземной части атмосферы, сложившуюся в ходе эволюции планеты, деятельности человека и находящуюся вне пределов жилых, производственных и иных помещений. Последние полученные обобщения подтвердили чрезвычайную значимость атмосферы в функционировании биосферы и высокую ее чувствительность к различного рода загрязнениям. Именно загрязнения приземного слоя атмосферы - это самый мощный, постоянно действующий фактор воздействия на растения, животных, микроорганизмы; на все трофические цепи и уровни; на качество жизни человека; на устойчивое функционирование экосистем и биосферы в целом. Атмосферный воздух имеет неограниченную емкость и играет роль наиболее подвижного, химически агрессивного и всепроникающего агента взаимодействия компонентов биосферы, гидросферы и литосферы вблизи поверхности Земли.

Загрязнение атмосферы - это привнесение в атмосферу или образование в ней физико-химических соединений, агентов или веществ, обусловленное как природными, так и антропогенными факторами.

1. Источники антропогенного загрязнения

Антропогенные загрязнения (загрязнения под влиянием деятельности человека) могут оказывать воздействие на атмосферу различным образом: непосредственно на состояние атмосферы (нагревание, изменение влажности и др.), воздействие на физико-химические свойства атмосферы (изменение coстава, увеличение концентрации диоксида углерода, аэрозолей, фреонов и пр.); воздействие на свойства подстилающей поверхности (изменение величины альбедо, на систему «океан - атмосфера» и др.) (2).

К основным источникам загрязнения по В.А. Вронскому (1) 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. В 90-е годы в мире сжигалось ежегодно свыше 10 млрд. т условного топлива. Если принять ориентировочно, что при сжигании 1 кг топлива образуется около 10 м³ продуктов сгорания, то можно оценить общий выброс через дымовые трубы электро- и теплостанций и промышленных печей в атмосферу Земли: он составлял около 1014 м³ или 105 км³ продуктов сгорания в год. Велика негативная роль теплоэнергетики и автомобильного транспорта.

Тепловые электростанции являются источниками значительного спектра загрязнений; по А.Н. Тетиору (5) после сжигания в течение одного года 2,1 млрд. т каменного и 0,8 млрд. т бурого угля в атмосферу выбрасывается 225 тыс. т мышьяка (годовое производство в мире всего 40 тыс. т), 255 тыс. т германия (годовое производство - 100 т), 153 тыс. т кобальта (производится 1,3 тыс. т).

Предприятия черной металлургии выбрасывают пыль, газы - оксиды серы и металлов. При работе агломерационных фабрик в атмосферу поступают пыль и оксиды серы, предприятия химической промышленности загрязняют атмосферу диоксидом серы, фтористым водородом, хлором, оксидом азота. Заводы стройиндустрии выбрасывают пыль, фториды, диоксиды серы и азота. От нефтеперерабатывающих предприятий поступают углеводороды, сероводород, стирол, толуол, ацетон и многие другие газы (5).

По агрегатному состоянию распределение доли вредных выбросов между отраслями промышленности в отдельных странах различно. Все загрязняющие вещества подразделяют на твердые, жидкие и газообразные, из которых последние составляют 90 % всей массы выбросов в атмосферу. В ФРГ, например, промышленность формирует 87 % суммарных выбросов сернистого газа, 80 % пыли, 40 % оксидов азота и т. д. В табл. 22 приведено (по данным США) содержание количества веществ - основных загрязнителей атмосферы, выбрасываемых различными отраслями хозяйства.

Значительная доля различных загрязнений по крупным городам мира связана с эксплуатацией автомобильного транспорта. Так, в атмосферный воздух Москвы ежегодно поступает 1290 тыс. т загрязняющих веществ, из них более 70 % приходится на автотранспорт. В среднем на каждого жителя Москвы приходится по 120 кг загрязнителя в год. Есть приблизительные данные, приведенные А.Н. Тетиором (1992): один автомобиль (их на Земле около 220 млн.), проходя в год около 15 тыс. км, потребляет около 4 т кислорода, от 2 до 3 т топлива и выбрасывает в окружающую среду 3250 кг диоксида углерода, 530 кг оксида углерода, 27 кг оксида азота и 10 кг резиновой пыли. Пассажирский авиалайнер за один перелет через Атлантику сжигает более 35 т кислорода, который содержится в 120 тыс. м3 воздуха.

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 %.

Сравнительно недавно появились данные по загрязнению атмосферы над территорией России в сравнении с глобальными выбросами и отдельными западноевропейскими странами (2). Так, в 1990. г. в мире в атмосферу выбрасывалось более 400 млн. т четырех главных загрязнителей (поллютантов).

Россия отнюдь не главный «поставщик» загрязнителей в атмосферу: 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 (на 1991 год) по количеству выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от стационарных источников. В нем приведен список первых двадцати городов с наибольшим загрязнением и далее - наиболее крупные города из 100 обследованных. В списке 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).

Суммарный выброс загрязняющих веществ в атмосферу над территорией России в 2001 г. составил 53 млн. т, из них выбросы от стационарных источников - 32 млн. т и от автотранспорта - 21 млн. т. Для сравнения укажем, что в России в 1999 г. общие выбросы составили 57 млн. т., в США - 122 млн. т. (более современными данными автор не располагает). На европейскую часть России приходится основная часть (65 %) выбросов, как стационарных, так и нестационарных, и сосредоточены они главным образом в пределах бассейна Волги. При этом две трети загрязнений атмосферы от стационарных источников дают те промышленные и энергетические предприятия, где происходит сжигание ископаемого топлива. Контроль за загрязнением атмосферы выполняется в 334 городах и охватывает города с населением более 100 тыс. жителей и с крупными промышленными производствами.

2. Последствия загрязнения атмосферного воздуха

Кислотные или кислые осадки (дождь или снег, а иногда и туман) имеют рН < 5,6. 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 15 000 озер повреждены воздушными загрязнителями, причем в 1800 озерах полностью утрачены признаки жизни. В Канаде закислены более 14 000 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.

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 активный и мощный фактор не только выветривания горных пород и ухудшения физико-механических характеристик ряда грунтов, но и химического разрушения техногенных объектов, включая памятники культуры и наземные линии связи, так называемое «городское» выветривание. В целом уже установлено, что кислотные дожди оказывают многофакторное воздействие на окружающую среду и являются в какой-то степени результатом самоочищения (промывания) атмосферы. Основные кислотные агенты - это разбавленная серная и азотная кислоты, образующиеся при реакциях окисления оксидов серы и азота с участием пероксида водорода(4).

Исследованиями в центральной части Европейской России установлено, что снеговые воды здесь имеют, как правило, почти нейтральную или слабощелочную реакцию. На этом фоне выделяются районы как кислотных, так и щелочных атмосферных осадков. Снеговые воды с нейтральной реакцией характеризуются низкой буферностью (кислотонейтрализующей способностью) и поэтому даже незначительное повышение концентрации в приземной атмосфере оксидов серы и азота может привести к выпадению кислотных атмосферных осадков на обширных территориях. Прежде всего это касается крупных заболоченных низменностей, в которых происходит накопление загрязняющих веществ атмосферы вследствие проявления низинного эффекта аэрального осаждения.

Оксиды азота, монооксид NO и диоксид NO₂ образуются при сжигании всех видов топлива и представляют особую опасность для здоровья человека. Основными источниками выбросов оксидов азота в атмосферу являются двигатели внутреннего сгорания (ДВС), автотранспорт, авиация, ТЭС, ТЭЦ, металлургия и другие отрасли промышленности. Высокие концентрации оксидов азота локализуются вблизи источников выбросов и приводят к появлению смога.

Смог - 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 (4, с.271).

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.

Общий выброс бенз(а)пирена в атмосферу Земли оценивается от 8 до 20 тыс. т в год. По расчетам ученых, во взвешенном состоянии в атмосферном воздухе нашей страны находится до 5 тыс. т бенз(а)пирена, ртути, мышьяка, свинца, кадмия, фенолов, фреонов и других весьма опасных канцерогенных веществ.

Статистика показывает, что в 1930 г. смертность от рака в США, Нидерландах и Великобритании составляла ежегодно 50 чел. на 1 млн. жителей. К 1950 г. эти величины выросли до 300 в Великобритании, 150 - в Нидерландах, 130 - в США. В 1985 г. число заболеваний (по сравнению с 1930 г.) увеличилось в США примерно в 30 раз, в Великобритании в 50 раз. Предельно допустимая концентрация (ПДК) бенз(а)пирена в атмосфере составляет 0,000001 мг/м3. Однако во многих городах она превышает данное значение на 2 порядка и более. Например, в Париже на некоторых улицах она достигает 0,0007 мг/м³, в ряде крупных городов США - 0,002 мг/м³, в Цюрихе - 0,0024 мг/м³ (6).

В настоящее время общепризнано, что климат формируется в результате воздействия чрезвычайно сложных взаимосвязанных факторов, среди которых существенная роль отводится СО₂, способствующего возникновению «парникового эффекта». Диоксид углерода действует, как стекло или полиэтиленовая пленка в парниках, поэтому это действие называют «парниковым эффектом».

Этот эффект, который иногда еще называют тепличным, отраженным, можно охарактеризовать, как постепенное потепление климата на нашей планете в результате увеличения концентрации в атмосфере антропогенных примесей (диоксида углерода, метана, оксида азота, озона, фреонов). Эти примеси препятствуют длинноволновому тепловому излучению с земной поверхности. Часть этого поглощенного теплового излучения атмосферы возвращается обратно к земной поверхности. Основным источником СО2 антропогенного происхождения является сжигание ископаемого топлива (уголь, нефть, газ и др.) - ежегодно более 9 млрд. т условного топлива. Во всем мире в конце XX столетия выбрасывалось в атмосферу около 6 млрд. т диоксида углерода, что составило более 1 т на каждого жителя планеты. Интересными являются показатели его выброса по отдельным странам. С начала XX века увеличение выбросов диоксида углерода в атмосферу составляло ежегодно 4 - 5%. По оценкам экспертов ЮНЕСКО, выбросы диоксида углерода в атмосферу в Северной Америке в 6 раз больше, чем в Африке, и в 9 раз больше, чем в Юго-Восточной Азии.

В последние десятилетия стало отмечаться постепенное возрастание в атмосфере содержания метана (в среднем около 1 % в год). Это связано как с природными факторами (болота), так и с антропогенными причинами (сжигание биомассы, рисовые поля, крупный рогатый скот и прочее). Установлено, что рисовые поля Китая поставляют земную атмосферу метана в 4 - 10 раз больше, чем такие же угодья США и Европе. Наибольшее количество метана выделяют экскременты крупного рогатого скота (74 % от всех видов животных), овец и коров (13 %), поэтому в ряде зарубежных стран осуществляются работы по снижению интенсивности выделения метана экскретами домашнего скота с помощью применения ингибиторов. Значительное количество метана «поставляет» горное производство: ежегодно на угольных месторождениях мира в шахтах выбрасывается от 34 до 46 х 10⁶ т метана.

Поэтому для предотвращения негативного экологического воздействия выбросов метана в среду необходимо в начале 3-го тысячелетия сократить выбросы метана до 30 млн. т/год, а также провести работы по утилизации каптируемого газа.

Увеличение содержания в атмосфере оксида азота (примерно 0,3 % ежегодно) объясняется в основном возрастанием производства и применения азотных удобрений в сельском хозяйстве. Хлорфторуглероды (фреоны), широко применяемые в промышленном производстве, дают выбросы в мире до 1,4 млн. т (при ежегодном росте в 4 %).

По данным Г.С. Голицына (6), 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%. Однако увеличение концентрации перечисленных газов по-разному сказывается на величине парникового эффекта, что определяется особенностями поглощения самой молекулы газа. Так, вычисленное воздействие метана на 1 молекулу воздуха на парниковый эффект в 25 раз интенсивнее, чем в случае с диоксидом углерода, а молекула фреона эффективнее в 11 000 раз. Отмеченные обстоятельства играют существенную роль в глобальном потеплении климата в связи с ростом концентрации метана и фреонов в атмосферу Земли. 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. (по Будыко и др., 1989) повышение может составить 2,2 - 2,5° С, хотя его 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.

В настоящее время повышение уровня океана достигает около 25 см за 100 лет. При значительном повышении температуры воздуха (более 1,5 - 2° С) площадь горного оледенения, площадь и толщина морских льдов будут интенсивно уменьшаться, что приведет к катастрофическому повышению уровня океана (как прогнозируется к концу XXI века оно составит 0,5 - 2,0 м против нынешнего). Все это повлечет за собой возникновение сложных экологических и социально-экономических проблем: затопление приморских равнин, усиление абразионных процессов, ухудшение водоснабжения и нарушение канализационных систем приморских городов, разрушение сельскохозяйственных инфраструктур, деградация мангровой растительности и т. п. Подсчитано, что подъем уровня океана на 1 м вызовет затопление; 20 % территории Бангладеш, почти всех сельхозугодий Египта, пострадают почти все приморские города Китая, катастрофические последствия будут отмечены в средиземноморских странах, может погибнуть, в частности, Венеция (1). атмосферный воздух загрязнение

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, что скажется на проектном функционировании; коммуникаций, будут разрушены дороги, начнутся деформации оснований зданий и сооружений, активизируются процессы термокарста, термоабразии, солифлюкции, 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. Так, при глобальном потеплении климата будет отмечаться увеличение испарения с поверхности океана и связанный с ним рост увлажнения климата, особенно важные для аридных областей. Повышение концентрации диоксида углерода в атмосфере может интенсифицировать фотосинтез и, значит, способствовать росту продуктивности как естественных лесных формаций (пока данные имеются лишь по австралийским дождевым и экваториальным лесам), так и для культурных растений. Среди последних можно ожидать повышения продуктивности у растений, которые продуцируют как первичный продукт фотосинтеза - трехуглеродные соединения (пшеница, картофель, сахарная свекла, подсолнечник). Несколько меньшее влияние окажет повышение концентрации диоксида углерода на кукурузу, сорго, просо, сахарный тростник, но и у них должны произойти морфологические изменения: рост, увеличение площади листьев и т. п. (Яншин А.Л.(7).

В ряде стран (Великобритания, США, Швеция, Австрия, Австралия) проведены лабораторные эксперименты по изучению процессов развития ряда культурных растений в условиях повышенных концентраций диоксида углерода (от 330 до 660 млн). Установлено, что при удвоении концентрации диоксида углерода у многих растений уменьшается величина транспирации, увеличивается листовая поверхность (у сорго на 29%, у кукурузы - на 40%), возрастает биомасса (у молодых растений до 40 %), а самое главное - повышается урожайность основных сельскохозяйственных культур. Так, урожайность хлопка возрастает на 124 %, томатов и баклажан - на 40, пшеницы, риса и подсолнечника - на 20, фасоли, гороха и сои - на 43 % и т. д. Эти данные весьма важны для решения ряда проблем, связанных с производством продуктов питания для растущей численности человечества. По некоторым данным, средняя урожайность зерновых культур может вырасти на 67 %, а кормовых трав на 95 %.

Однако в целом отрицательные последствия парникового эффекта пока в экологическом отношении прогнозируются как превалирующие над положительными (1, с. 457 - 464).

«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, связанно с изменениями в мощности озонового экрана, значимость которого была нами уже указана выше. В начале 80-х годов было отмечено» значительное уменьшение содержания озона в атмосфере южной полярной области земного шара (октябрь 1985 г., английская станция Халли-Бей, Антарктида - снижение содержания озона на 40 % против, минимальных значений, на японской станции - уменьшение вдвое; весной 1987 г. - по космическим снимкам - эта зона занимала площадь 7 млн. км²). 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.), но размеры «озоновой дыры» здесь почти в 2 раза меньше антарктической. 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. Выше мы уже показывали влияние фреонов на химические реакции в атмосфере, в результате которых образуется оксид хлора, активно поглощающий озон. 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 (4).

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, к нарушению глобального баланса диоксида углерода и кислорода с вытекающими всеми негативными последствиями.

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. По данным В.А. Вронского (1997), 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. И, наконец, самые современные разработки по использованию для решения данной задачи электромагнитных излучений, электрических разрядов, лазеров, которые должны способствовать фотодиссоциации кислорода с выделением озона. 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 может рассматриваться как огромный «химический реактор», 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 земную поверхность способны загрязнить обширные территории и проникнуть при дыхании в живые организмы и в том числе человека. Аэрозоли подразделяют на первичные, выбрасываемые непосредственно из источников; вторичные, формирующиеся в атмосфере; летучие, способные к переносу на значительные расстояния; нелетучие - отлагающиеся на поверхности вблизи зон пылегазовыбросов. Устойчивые и тонкодисперсные летучие аэрозоли (кадмий, ртуть, сурьма, йод-131 и др.) имеют способность к накоплению в низинах, лощинах, оврагах, ущельях, на морских заливах, во фиордах и других понижениях рельефа, и в весьма небольших количествах на водоразделах.

Аэродинамическими барьерами являются крупные лесные массивы, а также активные глубинные разломы значительной протяженности (Байкальский рифт). Некоторые из них получили название «облачные линеаменты». Причины этого заключаются в том, что такие разломы контролируют физические поля, ионные потоки Земли и служат своеобразной преградой для перемещения воздушных масс. Выявлена тенденция совместного накопления в твердых взвешенных частицах приземной атмосферы в Европейской России и ряде стран Западной Европы устойчивых комбинаций тяжелых металлов, таких, как свинца и олова, кобальта и никеля, стронция и фосфора и ряда других.

Время «жизни» газов и аэрозолей в атмосфере изменяется в очень широком диапазоне (от 1 - 3 мин до нескольких месяцев) и зависит в основном от их химической устойчивости, размера частиц (для аэрозолей) и присутствия реакционноспособных компонентов (озон, пероксид водорода и др.). Поэтому в трансграничных переносах загрязняющих веществ участвуют главным образом химические элементы и соединения в виде газов, не способных к химическим реакциям и термодинамически устойчивых в условиях атмосферы.

Все более серьезным фактором становится радиоактивное заражение атмосферы, вызываемое работой атомных установок (реакторов и т. п.), ядерными взрывами, естественной радиоактивностью горных пород. Радиоактивные вещества (радионуклиды), мы о них немного упоминали выше, проникают, например, при ядерных взрывах (да и при авариях) в стратосферу, переносятся воздушными течениями и могут находиться в аэрозолях от 3 до 9 лет, а в нижних приземных слоях - до 3 месяцев. Постепенно с атмосферными осадками они выпадают на земную поверхность, далее могут попасть через растения в трофические цепи со всеми вытекающими последствиями.

Радиоактивные загрязнения подразделяют на:

* газообразные осколки деления ядер ядерного горючего материала - инертные газы (ксенон, криптон и др.), а также радиоактивный йод;

* радиоактивный аргон-41 с периодом полураспада 1,82 ч, появляющийся в результате воздействия нейтронных потоков на теплоноситель так называемого первого контура, согласно конструктивным особенностям ядерных установок в АЭС, и на окружающий воздух с находящейся в нем механической пылью;

* загрязненный воздух, выделяющийся при разрушении оболочек тепловыделяющих элементов (ТВЭЛов) или при наличии изотопов йода, активных инертных газов и аэрозолей при протечках теплоносителей.

На АЭС существует значительное число различных газообразных технологических так называемых «сдувок», наблюдается повышенная газовая активность, требующая организации специальной дезактивации газообразных выбросов.

Источниками радиоактивности являются и многие вспомогательные сооружения и элементы (бассейны выдержки, системы продувки реактора, баки сброса радиоактивных протечек и др.), в некоторых из них также выделяются радиоактивные инертные газы.

Долговременное радиационное загрязнение создают обогатительные производства по подготовке ядерного «топлива»; в процессе переработки, например, урановых руд образуется огромное количество отходов - «хвостов». Так, по данным американских специалистов, уже сейчас объемы этих «хвостов» в США достигают почти 500 млн. т. Главным же является не колоссальный объем отходов, а то, что они будут оставаться радиоактивными миллионы лет, когда никакого производства дивно уже не будет, а загрязнение, в первую очередь атмосферного воздуха, будет продолжаться.

Наиболее же опасным является аварийный выход из строя основного оборудования АЭС, что показала ядерная катастрофа на Чернобыльской АЭС (4, с.288).

Повышение концентрации радиоактивных веществ до пределов, потенциально угрожающих здоровью, наблюдалось в радиусе более 2 тыс. км от аварийного блока ЧАЭС на территории, по крайней мере, 20 стран. По некоторым данным, радиоактивное загрязнение от этой аварии затронуло до 30 млн. человек этих стран. Схема выпадения радиоактивных осадков, их окончательная «география» и интенсивность до последнего времени остались до конца невыясненными в силу различных причин. Так, немецкие специалисты, например, обнаружили, что в точках замера радиоактивного загрязнения, отстоявших друг от друга примерно на расстоянии 100 км, уровень радиации отличался в 15 раз, в то же время в других точках при больших расстояниях различие в уровнях радиации было гораздо меньше. Оценки показывают, что сегодняшняя вероятность таких же тяжелых аварий на современных АЭС составляет 1 событие на 10³ - 10⁴ реакторо-лет.

Анализ ожидаемых темпов развития мировой и отечественной ядерной энергетики, оценки экологических и социальных ущербов от происшедших тяжелых аварий показывают, что вероятность повреждения активной зоны без превышения допустимого санитарными правилами и нормами уровня не должна быть выше 1 события на 10⁵ реакторо-лет, а с радиоактивностью выше установленных пределов - 10⁶ - 10⁷ реакторо-лет. Иными словами, целью работ по повышению устойчивости к тяжелым авариям ядерных энергоустановок является разработка радикальных мер по снижению вероятности этих аварий в 100 раз.

В последние годы в связи с ростом числа радио- и телепередающих станций, использующих ультракороткий диапазон радиоволн, широкое распространение радиотелефонов и другой радиотехники, а главное персональных ЭВМ и других электронных устройств иногда значительной мощности, появился еще один вид загрязнения, так называемый «электронный смог», заключающийся в высокой концентрации микроволн, которая способна оказывать негативное влияние на здоровье человека. Особо опасно действие электромагнитных излучений от линий электропередач: данными, полученными специалистами США, где более 3 млн. км ЛЭП, установлено отрицательное влияние излучений на биологические процессы в организмах, активность гормональных реакций, синтез генетического материала, поток химических веществ и т. д. Это вызывает необходимость пересмотра планируемых трасс ЛЭП, их перемещение, исключение строительства жилья около ЛЭП.

Во всех развитых странах мира приняты законы об охране атмосферного воздуха. Такой законопроект, внесенный Правительством России, сейчас рассматривается Федеральным собранием. Улучшение качества воздуха на территории России имеет не только экологическое, но и очень важное социально-экономическое значение. Это обусловлено прежде всего неблагополучным состоянием воздушного бассейна мегаполисов, крупных городов и промышленных центров, в которых проживает основная часть квалифицированного и трудоспособного населения страны.

Заключение

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.

Антропогенные загрязнения (загрязнения под влиянием деятельности человека) могут оказывать воздействие на атмосферу различным образом: непосредственно на состояние атмосферы (нагревание, изменение влажности и др.), воздействие на физико-химические свойства атмосферы (изменение coстава, увеличение концентрации диоксида углерода, аэрозолей, фреонов и пр.); воздействие на свойства подстилающей поверхности (изменение величины альбедо, на систему «океан - атмосфера» и др.)

Значительная доля различных загрязнений по крупным городам мира связана с эксплуатацией автомобильного транспорта.

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 земную поверхность способны загрязнить обширные территории и проникнуть при дыхании в живые организмы и в том числе человека.

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.

Отрицательное влияние загрязненной атмосферы на почвенно-pacтительный покров связано как с выпадением кислотных атмосферных осадков, вымывающих кальций, гумус и микроэлементы из почв, и с нарушением процессов фотосинтеза, приводящих к замедлении роста и гибели растений.

Список литературы

1. Вронский В.А. Прикладная экология. - Ростов н/Д.: Феникс, 1996.

2. Израэль Ю.А. Экология и контроль состояния природной среды. - М., 1984.

3. Петросова Р.А., Голов В.П., Сивоглазов В.И. и др. Естествознание и основы экологии.- М., 1998.

4. Потапов А.Д. Экология: Учеб. для строит. спец.вузов. - М.: Высшая школа, 2002.

5. Тетиор А.Н. Строительная экология. - Киев, 1992.

6. Хотунцев Ю.Л. Экология и экологическая безопасность. - М.: Академия, 2004.

7. Яншин А.Л. , Мелуа А.И. Уроки экологических просчетов. - М., 1981.

Размещено на Allbest.ru