Глобальные последствия антропогенного воздействия на атмосферу – кислотные осадки, парниковый эффект, нарушение озонового слоя

Последствиями кислотных  осадков  в 70-х гг. в реках и  озерах скандинавских стран  стало  исчезновение  рыб, снег в горах  окрасился в  серый  цвет,  листва  с  деревьев  раньше  времени  устлала землю. Выяснилось, что  причина  всех этих бед - кислотные дожди.

Показатель рН меняется в разных водоемах, но в ненарушенной  природной среде диапазон этих изменений строго  ограничен.  Природные воды  и почвы обладают буферными возможностями, они способны  нейтрализовать  определенную часть кислоты и сохранить среду. Однако очевидно, что буферные  способности природы не беспредельны.

В водоемы, пострадавшие от кислотных  дождей, новую жизнь могут вдохнуть небольшие количества фосфатных  удобрений; они помогают  планктону  усваивать нитраты, что  ведет  к  снижению  кислотности  воды.  Использование  фосфата дешевле, чем извести, кроме того, фосфат оказывает  меньшее  воздействие  на химию  воды.

Земля и растения, конечно, тоже страдают от кислотных дождей: снижается продуктивность почв, сокращается  поступление питательных  веществ,  меняется состав почвенных микроорганизмов.

Огромный вред наносят  кислотные дожди лесам. Леса высыхают, развивается суховершинность на  больших площадях.  Кислота увеличивает подвижность в почвах алюминия, который токсичен  для мелких  корней,  и это приводит  к угнетению листвы  и хвои,  хрупкости ветвей.  Особенно  страдают  хвойные деревья, потому что хвоя сменяется реже, чем листья, и поэтому накапливает больше вредных веществ за один и тот же период. Хвойные деревья желтеют,  у них изреживаются  кроны,  повреждаются  мелкие  корни.  Но  и у лиственных деревьев изменяется окраска листьев, преждевременно опадает листва,  гибнет часть кроны,  повреждается  кора.  Естественного возобновления хвойных и лиственных лесов не происходит.

Все  больший  ущерб  кислотные   дожди   наносят   сельскохозяйственным культурам: повреждаются покровные ткани растений, изменяется  обмен  веществ в  клетках,   растения   замедляют   рост   и   развитие,   уменьшается   их сопротивляемость к болезням и паразитам, падает урожайность.

Проведены исследования степени  восприимчивости к  кислотным  дождям  18 видов сельскохозяйственных культур  и  11  видов  декоративных  растений  на ранних  стадиях  роста.  Наиболее  подверженными  вредоносному   воздействию оказались листья томатов, сои, фасоли, табака, баклажанов,  подсолнечника  и хлопчатника. Наименее восприимчивыми  -  озимая  пшеница,  кукуруза,  салат, люцерна и клевер.

Кислотные дожди  не  только  убивают  живую  природу,  но  и  разрушают памятники архитектуры. Прочный, твердый мрамор, смесь окислов  кальция  , реагирует с раствором серной кислоты и превращается в гипс. Смена температур, потоки дождя и ветер разрушают этот  мягкий  материал.

Страдают от кислотных  дождей и люди,  вынужденные  потреблять  питьевую воду, загрязненную токсическими металлами - ртутью, свинцом, кадмием  и т.п.

Спасать природу от закисления  необходимо.  Для этого придется  резко снизить выбросы в атмосферу окислов серы  и азота,  но  в первую  очередь сернистого газа,  так как именно  серная  кислота и ее  соли  на  70-80% обусловливают кислотность дождей,  выпадающих  на  больших расстояниях от места промышленного выброса.

Кислотные осадки иллюстрируют пороговый эффект. Большинство почв,  озер и   рек   содержат   щелочные    химические    вещества,    которые    могут взаимодействовать с некоторым  количеством  кислот,  нейтрализуя  их.  Однако регулярное многолетнее  воздействие  кислот  истощает  большинство  из  этих сдерживающих закисление веществ. Затем как бы внезапно  начинается  массовая гибель деревьев и рыб в озерах и реках.  Когда это происходит,  какие-либо  меры  по  предотвращению  серьезного  ущерба   предпринимать   уже   поздно.

Опоздание составляет 10-20 лет.  Большая  часть  кислотообразующих  веществ,  произведенных  в  одной  стране, переносится преобладающими приземными ветрами на территорию  другой.

Всякое загрязнение вызывает у природы защитную реакцию, направленную на его нейтрализацию. Эта способность  природы  долгое  время  эксплуатировалась  человеком бездумно и хищнически. Отходы производства выбрасывались  в  воздух в расчете на то,  что  будут  обезврежены  и  переработаны  самой  природой.

Казалось, что как ни велика общая масса отходов, по  сравнению  с  защитными ресурсами   она   незначительна.   Однако    процесс    загрязнения    резко прогрессирует, и становится очевидным, что  природные  системы  самоочищения рано или поздно не  смогут  выдержать  такой  натиск,  так  как  способность атмосферы  к самоочищению имеет определенные границы.

 

 

3.2.  Парниковый  эффект

 

В настоящее время наблюдаемое  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 метана, хлорфторуглеродов (фреонов), озона, оксидов азота и др.

 Парниковые газы, препятствуют  длинноволновому тепловому излучению  с поверхности Земли. По Г.  Хефлингу (1990), 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 с 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 производствен 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 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 (Вронский, 1993; Парниковый эффект..., 1989). 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.

 В связи с этими  данными академик К. Я. Кондратьев (1993) считает, что нет никаких  оснований для одностороннего  увлечения стереотипом «парникового»  потепления и выдвижения задачи  по сокращению выбросов парниковых  газов как центральной в проблеме  предотвращения нежелательных изменений  глобального климата. 

 По его мнению, важнейшим  фактором антропогенного воздействия  на глобальный климат является  деградация биосферы, а следовательно, в первую очередь необходимо заботиться о сохранении биосферы как основного фактора глобальной экологической безопасности. На фоне постоянного сокращения площадей с ненарушенными сообществами деградированная, резко снизившая свою ассимилирующую емкость, биосфера, становится важнейшим источником повышенного выброса в атмосферу диоксида углерода и других парниковых газов.

 

3.  Нарушение озонового экрана

 

Ещё одним вредным последствием выброса парниковых газов в атмосферу  является разрушение ими озонового  слоя - своеобразного щита от «жёстких»  солнечных лучей. Дело в том, что  наряду с видимым светом Солнце излучает ультрафиолетовые волны. Ультрафиолетовое излучение похоже на световое, но длина его волн несколько короче, чем у фиолетовых волн, самых коротковолновых из воспринимаемых глазом человека. Хотя ультрафиолетовые лучи невидимы, они обладают большей энергией, чем видимые. Проникая сквозь атмосферу и поглощаясь тканями живых организмов, они разрушают молекулы белков и ДНК. Именно это происходит, когда вы загораете. Если бы всё ультрафиолетовое излучение, попадающее на верхние слои атмосферы, достигало поверхности Земли, то вряд ли на ней сохранилась бы жизнь.

Мы защищены от агрессивного воздействия ультрафиолетового  излучения, так как большая его  часть (свыше 99%) поглощается слоем  озона в стратосфере на высоте около 25 километров от поверхности  земли. Этот слой обычно называют озоновым экраном. Необходимость его сохранения не требует доказательств. Однако некоторые антропогенные вещества, в частности парниковые газы, его разрушают.

Большая часть хлора, используемая на земле, например, для очистки воды, представлена его растворимыми в  воде соединениями ионами. Следовательно, ни вымываются из атмосферы осадками задолго до того, как попасть в  стратосферу. Хлорфторуглероды (ХФУ)  не вымываются из атмосферы и, продолжая распространяться в ней, достигают стратосферы. Там они могут разлагаться, высвобождая атомарный хлор, который собственно и разрушает озон. Таким образом, ХФУ наносят ущерб, выступая в роли переносчиков атомов хлора в стратосферу.

Хлорфторуглероды относительно инертны химически, негорючи и ядовиты. Более того, будучи газами при комнатной температуре, они ожигаются при небольшом давлении в выделением тепла, а испаряясь, вновь его поглощают и охлаждаются. Эти свойства позволили применять их в следующих целях.

  Хлорфторуглероды используются практически во всех холодильниках, кондиционерах воздуха и тепловых насосах как хлорагенты. Поскольку эти приспособления рано или поздно ломаются и выбрасываются, содержащиеся в них ХФУ обычно попадают в атмосферу.

  Вторая важнейшая область  их применения – производство  пористых пластмасс. ХФУ подмешивают  в жидкие пластмассы при повышенном  давлении (они растворимы в органических  веществах). Когда давление понижают, они вспенивают пластмассу, как  углекислый газ вспенивает содовую  воду. И при этом улетучиваются  в атмосферу.

  Третья основная область  их применения – электронная  промышленность, а именно очистка  компьютерных микросхем, которая  должна быть весьма тщательной. И опять же, хлорфторуглероды попадают в атмосферу. Наконец, в большинстве стран, кроме США их, до сих пор используют как носители в аэрозольных баллончиках, которые распыляют их в воздухе [11].

 

 

 

 

 

 

 

 

4. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

Охрана природы - задача нашего века, проблема, ставшая социальной.

Каковы же пути преодоления  глобальных экологических проблем?

Для начала, необходимо, чтобы  каждый житель нашей планеты осознал, что экологическая угроза исходит  от каждого конкретного человека, то есть от нас с вами. Главную  роль в решении этой задачи играет экологическое просвещение всех слоев и всех возрастных категорий  общества.

Следующий шаг - создание эффективного природоохранного законодательства. Помимо национальных законов, регулирующих отношения  между предприятиями, государством и его жителями в области ответственности  за загрязнение природной среды, важное значение имеют межгосударственные правовые отношения.

Общая цель национального  и международного природоохранного законодательства достаточно ясна: ни отдельному человеку, ни государству  в целом не должно быть выгодно загрязнять планету сверх заранее согласованной международным сообществом меры и каждый случай сверхнормативного загрязнения должен преследоваться законом.

 Природоохранной экспертизе  должно подвергаться любое действующее  или реконструируемое предприятие,  каждый проект нового строительства  независимо от его социальной  направленности.

И наконец, экологический  компонент среднего, специального и  высшего образования должен стать  неотъемлемой частью подготовки любого специалиста в области техники, естественных наук, медицины, экономики  и даже гуманитарных наук. Особое значение имеет экологическая подготовка учителей. Экологический кризис является наибольшей опасностью, стоящей сегодня  перед человечеством. Анализ показывает, что другие глобальные кризисы - энергетический, сырьевой, демографический - в своей  основе сводятся к проблемам охраны природы. У жителей Земли нет  альтернативы: либо они справятся  с загрязнением, либо загрязнение  расправится с большей частью землян.

 

 

 

 

 

 

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

 

 

1. Глобальное потепление: катастрофа или благо? http://ecoera.ucoz.ua/publ/ globalnoe_poteplenie_katastrofa_ili_blago_chast_1
2. Данилова – Данильян В.И. Экологические проблемы: что происходит, кто виноват, что делать? – М.: Из - во МНЭПУ, 2007.-286с.
3. Ежегодник состояния загрязнения атмосферы в городах на территории России. 2004.– М.: Метеоагентство, 2006. - 216 с.
4. Калверт С. Защита атмосферы от промышленных загрязнений. /под ред. С. Калверта и Г. Инглунда. – М.: «Металлургия», 2008. - 512с.
5. Кривошеин Д.А. Экология и безопасность жизнедеятельности. Д.А. Кривошеин, Л.А. Муравей. - М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2009. - 452с.
6. Монин А. С.. Шишков Ю. А. Глобальные экологические проблемы. - М.: Знание, 2010.-256с.
7. Небел Б. Наука об окружающей среде. М.: Мир, 1993. Т. 1-2.
8. Н. А. Фукс Химия и Жизнь №9, 1971 г, с. 44-49
9. Павлов А.Н. Экология: рациональное природопользование и безопасность жизнедеятельности. –- М.: Высшая школа, 2008. - 348с.
10. Перечень и коды веществ, загрязняющих атмосферный воздух. Изд. 6-е. СПб., 2005.- 290 с.
11. Разрушение озонового слоя Земли хлорфторуглеводородами - http://www.infoecolog.ru/infoes-67-1.html
12. Экология / [электронный ресурс] // www.ecology.ru
13. Экологическое состояние территории России: Учебное пособие для студентов высш. пед. Учебных заведений / В. П. Бондарев, Л.Д. Долгушин, Б.С. Залогин и др.; Под ред. С.А. Ушакова, Я.Г. Каца – 2-е изд. М.: Академия, 2004.