Антропогенні впливи на атмосферу

ВСТУП

Питання про вплив людини на атмосферу знаходиться в центрі уваги фахівців і екологів всього світу. І це не випадково, так як найбільші глобальні екологічні проблеми сучасності ¾ «парниковий ефект», порушення озонового шару, випадання кислотних дощів, пов'язані саме з антропогенним забрудненням атмосфери.

Охорона атмосферного повітря ¾ ключова проблема оздоровлення навколишнього природного середовища. Атмосферне повітря займає особливе положення серед інших компонентів біосфери. Значення його для всього живого на Землі неможливо переоцінити. Людина може перебувати без їжі п'ять тижнів, без води ¾ п'ять днів, а без повітря всього лише п'ять хвилин. При цьому повітря повинне мати певну чистоту і будь-яке відхилення від норми небезпечно для здоров'я.

Атмосферне повітря виконує і найскладнішу захисну екологічну функцію, оберігаючи Землю від абсолютно холодного космосу і потоку сонячних випромінювань. В атмосфері йдуть глобальні метеорологічні процеси, формуються клімат і погода, затримується маса метеоритів.

Атмосфера має здатність до самоочищення. Воно відбувається при вимиванні аерозолів з атмосфери опадами, турбулентному переміщенні приземного шару повітря, відкладенні забруднених речовин і т. Д.

Однак в сучасних умовах можливості самоочищення природних систем атмосфери серйозно підірвані. Під масованим натиском антропогенних забруднень в атмосфері стали виявлятися вельми небажані екологічні наслідки, в тому числі і глобального характеру. З цієї причини атмосферне повітря вже не повною мірою виконує свої захисні, теплорегулюючі і життєзабезпечення екологічні функції.

13.1. Забруднення атмосферного повітря

Під забрудненням атмосферного повітря слід розуміти будь-яка зміна його складу і властивостей, яке негативно впливає на здоров'я людини і тварин, стан рослин і екосистем.

Забруднення атмосфери може бути природним (природним) і антропогенним (техногенним).

Природне забруднення повітря викликано природними процесами. До них відносяться вулканічна діяльність, вивітрювання гірських порід, вітрова ерозія, масове цвітіння рослин, дим від лісових і степових пожеж та ін.

Антропогенне забруднення пов'язане з викидом різних забруднюючих речовин в процесі діяльності людини. За своїми масштабами воно значно перевершує природне забруднення атмосферного повітря.

Залежно від масштабів виділяють різні типи забруднення атмосфери. Місцеве (локальне) забруднення характеризується підвищеним вмістом забруднюючих речовин на невеликих територіях (місто, промисловий район, сільськогосподарська зона та ін.) (Рис. 13.1).

Мал. 13.1. Місцеве (локальне) забруднення атмосферного повітря

При регіональному забрудненні в сферу негативного впливу залучаються значні простору, але не вся планета. Глобальне забруднення пов'язане зі зміною стану атмосфери в цілому.

По агрегатному стані викиди шкідливих речовин в атмосферу класифікуються на:

1) газоподібні (діоксид сірки, оксиди азоту, оксид вуглецю, вуглеводні і ін.);

2) рідкі (кислоти, луги, розчини солей і ін.);

3) тверді (канцерогенні речовини, свинець та його сполуки, органічна і неорганічна пил, сажа, смолисті речовини та інші).

Головні загрязнтелі (поллютанти) атмосферного повітря, які утворюються в процесі виробничої та іншої діяльності людини ¾ діоксид сірки (SO2), оксиди азоту (NOX), оксид вуглецю (CO) і тверді частинки. На їх частку припадає близько 98% в загальному обсязі викидів шкідливих речовин. Крім головних забруднювачів в атмосфері міст і селищ спостерігається ще більш 70 найменувань інших шкідливих речовин, серед яких відзначені формальдегід, фтористий водень, сполуки свинцю, аміак, фенол, бензол, сірковуглець та інші. Однак саме концентрації головних забруднювачів (діоксид сірки та ін.) Найбільш часто перевищують допустимі рівні в багатьох містах Росії.

Сумарний світової викид в атмосферу чотирьох головних забруднювачів (полютантів) атмосфери склав в 1990 р ¾ 401 млн т, а в Росії в 1991 р ¾ 26,2 млн т (табл. 13.1).

Таблиця 13.1

Викид в атмосферу головних забруднювачів (полютантів) в світі та в Росії

Крім зазначених у таблиці основних забруднювачів в атмосферу потрапляє багато інших дуже небезпечних токсичних речовин: свинець, ртуть, кадмій та інші важкі метали (джерела викиду: автомобілі, плавильні заводи і ін.); вуглеводні (CnHm), серед них найбільш небезпечний бенз (а) пірен, що володіє канцерогенну дію, альдегіди і в першу чергу формальдегід, сірководень, токсичні леткі розчинники (бензини, спирти, ефіри) і ін.

Найбільш небезпечне забруднення атмосфери ¾ радіоактивне. В даний час воно обумовлено в основному глобально розподіленими довгоживучими радіоактивними ізотопами ¾ продуктами випробувань ядерної зброї, що проводилися в атмосфері і під землею. Приземний шар атмосфери забруднюють також викиди в атмосферу радіоактивних речовин з діючих АЕС в процесі їх нормальної експлуатації та інші джерела.

Особливе місце займають викиди радіоактивних речовин з четвертого блоку Чорнобильської АЕС в квітні - травні 1986 г. Якщо під час вибуху атомної бомби над Хіросімою (Японія) в атмосферу було викинуто 740 г радіонуклідів, то в результаті аварії на Чорнобильській АЕС у 1986 р сумарний викид радіоактивних речовин в атмосферу склав 77 кг.

Ще однією формою забруднення атмосфери є локальне надмірне надходження тепла від антропогенних джерел. Ознакою теплового (термічного) забруднення атмосфери служать так звані термічні зони, наприклад, «острів тепла» в містах, потепління водойм і т. П.

В цілому, якщо судити за офіційними даними на 2001 рік, рівень забруднення атмосферного повітря, особливо в містах Росії, залишається високим, незважаючи на значний спад виробництва, що пов'язують, перш за все, зі збільшенням кількості автомобілів, в тому числі ¾ несправних. Так, із загального сумарного викиду забруднюючих речовин в атмосферу в 2001 р ¾ 41,8 млн т, на частку автотранспорту доводиться 14 млн т (34%).

13.2. Основні джерела забруднення атмосфери

В даний час основний внесок у забруднення атмосферного повітря на території Росії вносять наступні галузі: теплоенергетика (теплові та атомні електростанції, промислові та міські котельні тощо.), Далі ¾ підприємства чорної металургії, нафтовидобутку і нафтохімії, автотранспорт, підприємства кольорової металургії, виробництво будматеріалів .

Роль різних галузей господарства в забрудненні атмосфери в розвинених промислових країнах Заходу інша. Так, наприклад, основна кількість викидів шкідливих речовин в США, Великобританії та ФРН припадає на автотранспорт (50-60%), тоді як на частку теплоенергетики значно менше, всього 16-20%.

Теплові та атомні електростанції. Котельні установки. В процесі спалювання твердого або рідкого палива в атмосферу виділяється дим, що містить продукти повного (діоксид вуглецю і пари води) і неповного (оксиди вуглецю, сірки, азоту, вуглеводні і ін.) Згоряння. Обсяг енергетичних викидів дуже великий. Так, сучасна теплоелектростанція потужністю 2,4 млн кВт витрачає до 20 тис. Т вугілля на добу і викидає в атмосферу в добу 680 т SO2 і SO3; 120-140 т твердих частинок (зола, пил, сажа); 200 т оксидів азоту.

Переклад установок на рідке паливо (мазут) знижує викиди золи, але практично не зменшує викиди оксидів сірки і азоту. Найбільш екологічно газове паливо, яке в 3 рази менше забруднює атмосферне повітря, чим мазут, і в п'ять разів менше, ніж вугілля.

Джерела забруднення повітря токсичними речовинами на атомних електростанціях (АЕС) ¾ радіоактивний йод, радіоактивні інертні гази та аерозолі.

Великий джерело енергетичного забруднення атмосфери ¾ опалювальна система жител (котельні установки), дає мало оксидів азоту, але багато продуктів неповного згоряння. Через невеликої висоти димових труб токсичні речовини у високих концентраціях, як правило, розсіюються поблизу котельних установок.

Чорна та кольорова металургія. При виплавці однієї тонни сталі в атмосферу викидається 0,04 т твердих частинок, 0,03 т оксидів сірки і до 0,05 т оксиду вуглецю, а також в невеликих кількостях такі небезпечні забруднювачі, як марганець, свинець, фосфор, миш'як, пари ртуті і ін. в процесі сталеплавильного виробництва в атмосферу викидаються парогазові суміші, що складаються з фенолу, формальдегіду, бензолу, аміаку та інших токсичних речовин. Істотно забруднюється атмосфера також на агломераційних фабриках, при доменному і феросплавному виробництвах.

Значні викиди газів, що відходять і пилу, що містять токсичні речовини, відзначаються на заводах кольорової металургії при переробці свинцево-цинкових, мідних, сульфідних руд, при виробництві алюмінію і ін.

Хімічне виробництво. Викиди цієї галузі хоча і невеликі за обсягом (близько 2% всіх промислових викидів), проте, зважаючи на свою досить високу токсичність, значної різноманітності і сконцентрованості становлять значну загрозу для людини і всієї біоти. На різноманітних хімічних виробництвах атмосферне повітря забруднюють оксиди сірки, сполуки фтору, аміак, нітрозні гази (суміш оксидів азоту), хлористі сполуки, сірководень, неорганічна пил і т. П.

Викиди автотранспорту. У світі налічується кілька сот мільйонів автомобілів, які спалюють величезну кількість нафтопродуктів, істотно забруднюючи атмосферне повітря, особливо в великих містах. Так, в Москві на частку автотранспорту доводиться 80% від загальної кількості викидів в атмосферу.

Вихлопні гази двигунів внутрішнього згоряння (особливо карбюраторних) містять величезну кількість токсичних сполук ¾ бенз (а) пірену, альдегідів, оксидів азоту і вуглецю і особливо небезпечних сполук свинцю (у разі застосування етилованого бензину).

Найбільша кількість шкідливих речовин в складі відпрацьованих газів утворюється при неврегульованою паливній системі автомобіля. Правильна її регулювання дозволяє знизити їх кількість в 1,5 рази, а спеціальні нейтралізатори знижують токсичність вихлопних газів в шість і більше разів.

Інтенсивне забруднення атмосферного повітря наголошується також при видобутку та переробки мінеральної сировини, на нафто- і газопереробних заводах (рис. 13.2), при викиді пилу і газів з підземних гірничих виробок, при спалюванні сміття та горінні порід у відвалах (териконах) і т. Д . У сільських районах вогнищами забруднення повітря є тваринницькі і птахівницькі ферми, промислові комплекси з виробництва м'яса, розпорошення пестицидів і т. д.

Мал. 13.2. Шляхи поширення викидів сполук сірки в районі Астраханського
газопереробного заводу (АГПЗ) (Ю. А. Федоров, 1995)

«Кожен житель Землі ¾ це і потенційна жертва стратегічних (транскордонних) забруднень», ¾ підкреслює Е. Гор в книзі «Земля на чаші терезів», 1993. Під транскордонними забрудненнями розуміють забруднення, перенесені з території однієї країни на площу інший.

Тільки в 1994 р на Європейську частину Росії через невигідного її географічного положення випало 1204 тис. Т сполук сірки від України, Німеччини, Польщі та інших країн. У той же час в інших країнах від російських джерел випало тільки 190 тис. Т сірки, т. Е. В 6,3 рази менше.

13.3. Екологічні наслідки забруднення атмосфери

Забруднення атмосферного повітря впливає на здоров'я людини і на навколишнє природне середовище різними способами ¾ від прямої і негайної загрози (зміг і ін.) До повільного і поступового руйнування різних систем життєзабезпечення організму. У багатьох випадках забруднення повітряного середовища порушує структурні компоненти екосистеми до такої міри, що регуляторні процеси не в змозі повернути їх до попереднього стану і в результаті механізм гомеостазу не спрацьовує.

Спочатку розглянемо, як впливає місцеве (локальне) забруднення атмосфери на екологію живих істот і стан рослин, а потім глобальне забруднення.

Фізіологічний вплив на людський організм головних забруднювачів (полютантів) багате самими серйозними наслідками. Так, діоксид сірки, з'єднуючись з вологою, утворює сірчану кислоту, яка руйнує легеневу тканину людини і тварин. Особливо чітко цей зв'язок простежується при аналізі дитячої легеневої патології і ступеня концентрації діоксиду сірки в атмосфері великих міст. Згідно з дослідженнями американських вчених при рівні забруднення SO2до 0,049 мг / м3 показник захворюваності (в людино-днях) населення Нешвілла (США) становив 8,1%, при 0,150 ¾ 0,349 мг / м3 ¾ 12% і в районах із забрудненням повітря вище 0,350 мг / м3 ¾ 43,8%. Особливо небезпечний діоксид сірки, коли він осідає на порошинки і в цьому виді проникає глибоко в дихальні шляхи.

Пил, що містить діоксид кремнію (SiO2), викликає важке захворювання легенів ¾ силікоз.

Оксиди азоту дратують, а у важких випадках і роз'їдають слизові оболонки, наприклад, очей, легенів, беруть участь в утворенні отруйних туманів і т. Д. Особливо небезпечні вони, якщо вони є в забрудненому повітрі спільно з діоксидом сірки та іншими токсичними сполуками. У цих випадках навіть при малих концентраціях забруднюючих речовин виникає ефект синергізму, тобто. Е. Посилення токсичності всій газоподібної суміші.

Широко відомо дію на людський організм оксиду вуглецю (чадного газу). При гострому отруєнні з'являється загальна слабкість, запаморочення, нудота, сонливість, втрата свідомості, можливий летальний результат (навіть через три - сім днів). Однак, через низьку концентрації CO2 в атмосферному повітрі він, як правило, не викликає масових отруєнь, хоча і дуже небезпечний для осіб, які страждають на анемію і серцево-судинними захворюваннями.

Серед зважених твердих частинок найбільш небезпечні частинки розміром менше 5 мкм, які здатні проникати в лімфатичні вузли, затримуватися в альвеолах легенів, засмічувати слизові оболонки.

Вельми несприятливі наслідки, які можуть позначатися на величезному інтервалі часу, пов'язані і з такими незначними за обсягом викидами, як свинець, бенз (а) пірен, фосфор, кадмій, миш'як, кобальт і ін. Вони пригнічують кровотворну систему, викликають онкологічні захворювання, знижують опір організму інфекціям і т. д. пилу, що містять сполуки свинцю і ртуті, мають мутагенні властивості і викликають генетичні зміни в клітинах організму.

Наслідки впливу на організм людини шкідливих речовин, що містяться у вихлопних газах автомобілів, дуже серйозні і мають найширший діапазон дії: від кашлю до летального результату (табл. 13.2).

Таблиця 13.2

Вплив вихлопних газів автомобіля на здоров'я людини
(по Х. Ф. Френч, 1992)

Важкі наслідки в організмі живих істот викликає і отруйна суміш диму, туману і пилу ¾ зміг.

Розрізняють два типи смогу: зимовий зміг (лондонський тип) і літній (лос-анджелеський тип).

Лондонський тип смогу виникає взимку у великих промислових містах при несприятливих погодних умовах (відсутність вітру і температурна інверсія).

Температурна інверсія проявляється в підвищенні температури повітря з висотою в деякому шарі атмосфери (зазвичай в інтервалі 300-400 м від поверхні Землі) замість звичайного зниження. В результаті циркуляція атмосферного повітря різко порушується, дим і забруднюючі речовини не можуть піднятися вгору і не розсіюються. Нерідко виникають тумани. Концентрації оксидів сірки, зваженої пилу, оксиду вуглецю досягають небезпечних для здоров'я людини рівнів, призводять до розладу кровообігу, дихання, а нерідко і до смерті. У 1952 р в Лондоні від смогу з 3 по 9 грудня загинуло понад чотири тисячі осіб, до десяти тисяч чоловік тяжко захворіли. В кінці 1962 року в Рурі (ФРН) зміг вбив за три дні 156 осіб. Розсіяти зміг може тільки вітер, а згладити смогоопасную ситуацію ¾ скорочення викидів забруднюючих речовин.

Лос-анджелеській тип зможу, або фотохімічній зміг, чи не Менш небезпечний, чем лондонський. Вінікає ВІН влітку при інтенсівній Дії Сонячної радіації на Повітря, насічене, а вірніше, перенасіченій Вихлопна газами автомобілів. У Лос-Анджелесі віхлопні гази понад Чотири Мільйони автомобілів викидають только оксидів азоту в кількості понад тисячу тонн на добу. При дуже Слабкий Русі Повітря або безвітрі в повітрі в цею период йдут СКЛАДНІ Реакції з Утворення Нових вісокотоксічніх забруднювачів ¾ фотооксидантами (озон, Органічні перекису, нітрити та ін.), Які подразнюють слізові оболонки шлунково-кишково тракту, легенів и ОРГАНІВ зору. Тільки в одному городе (Токіо) зміг віклікав Отруєння десяти тисяч чоловік в 1970 р і 28 тис. ¾ в 1971 р За офіційнімі данімі, в Афінах в дні зможу смертність в Шість разів вищє, чем в дні відносно Чистої атмосфери. У деяких наших містах (Кемерово, Ангарськ, Новокузнецьк, Медногорск і ін.), Особливо в тих, які розташовані в низинах, в зв'язку з ростом числа автомобілів і збільшенням викиду вихлопних газів, що містять оксид азоту, ймовірність утворення фотохімічного смогу збільшується.

Антропогенні викиди забруднюючих речовин у великих концентраціях і протягом тривалого часу завдають великої шкоди не тільки людині, але негативно впливають на тварин, стан рослин і екосистем в цілому.

В екологічній літературі описані випадки масового отруєння диких тварин, птахів, комах при викидах шкідливих забруднюючих речовин великій концентрації (особливо залпових). Так, наприклад, встановлено, що при осіданні на медоносних рослинах деяких токсичних видів пилу спостерігається помітне підвищення смертності бджіл. Що стосується тварин, то що знаходиться в атмосфері отруйна пил вражає їх в основному через органи дихання, а також потрапляючи в організм разом з з'їденими запиленими рослинами.

У рослини токсичні речовини надходять різними способами. Встановлено, що викиди шкідливих речовин діють як безпосередньо на зелені частини рослин, потрапляючи через продихи в тканини, руйнуючи хлорофіл і структуру клітин, так і через грунт на кореневу систему. Так, наприклад, забруднення грунту пилом токсичних металів, особливо в поєднанні з сірчаною кислотою, згубно діє на кореневу систему, а через неї і на всю рослину.

Забруднюючі газоподібні речовини по-різному впливають на стан рослинності. Одні лише слабо пошкоджують листя, хвоїнки, пагони (окис вуглецю, етилен і ін.), Інші діють на рослини згубно (діоксид сірки, хлор, пари ртуті, аміак, ціаністий водень та ін.) (Табл. 13.3).

Таблиця 13.3

Токсичність забруднення повітря для рослин (Бондаренко, 1985)

Особливо небезпечний для рослин діоксид сірки (SO2), під впливом якого гинуть багато дерев, і в першу чергу, хвойні ¾ сосни, ялини, ялиці, кедр.

В результаті впливу високотоксичних забруднювачів на рослини відзначається уповільнення їх зростання, освіта некрозу на кінцях листя і хвоїнок, вихід з ладу органів асиміляції і т. Д. Збільшення поверхні пошкоджених листя може привести до зниження витрати вологи з ґрунту, загальної її перезволоження, що неминуче позначиться на середовищі її проживання.

Чи здатна рослинність відновитися після зниження впливу шкідливих забруднюючих речовин? Багато в чому це буде залежати від видового складу залишилася зеленої маси і загального стану природних екосистем.

У той же час слід зауважити, що невисокі концентрації окремих забруднювачів не тільки шкодять рослинам, але і, як наприклад кадмієва сіль, стимулюють проростання насіння, приріст деревини, зростання деяких органів рослин.

13.4. Екологічні наслідки глобального забруднення атмосфери

До найважливіших екологічних наслідків глобального забруднення атмосфери відносяться:

1) можливе потепління клімату ( «парниковий ефект»);

2) порушення озонового шару;

3) випадання кислотних дощів.

Більшість вчених в світі розглядають їх як найбільші екологічні проблеми сучасності.

Можливе потепління клімату ( «парниковий ефект»)

Спостережуване в даний час зміна клімату, яке виражається в поступовому підвищенні середньорічної температури, починаючи з другої половини минулого століття, більшість учених пов'язують з накопиченнями в атмосфері так званих «парникових газів» ¾ діоксиду вуглецю (СО2), метану (CH4), хлорфторуглеродов (фреонів ), озону (O3), оксиду азоту та ін.

Парникові гази, і в першу чергу CO2, перешкоджають довгохвильовому тепловому випромінюванню з поверхні Землі. За Г. Хефлинг (1990), атмосфера, насичена парниковими газами, діє як дах теплиці. Вона, з одного боку, пропускає всередину велику частину сонячного випромінювання, з іншого ¾ майже не пропускає назовні тепло, перєїзлучать Землею.

У зв'язку з спалюванням людиною все більшої кількості викопного палива: нафти, газу, вугілля та ін. (Щорічно більше 9 млрд т умовного палива) ¾ концентрація CO2 в атмосфері постійно збільшується. За рахунок викидів в атмосферу при промисловому виробництві і в побуті зростає вміст фреонів (хлорфторвуглеців). На 1-1,5% в рік збільшується вміст метану (викиди з підземних гірничих виробок, спалювання біомаси, виділення великою рогатою худобою і ін.). У меншій мірі зростає вміст в атмосфері та оксиду азоту (на 0,3% щорічно).

Наслідком збільшення концентрацій цих газів, що створюють «парниковий ефект», є зростання середньої глобальної температури повітря біля земної поверхні.

За останні 100 років найтеплішими були 1980, 1981, 1983, 1987 і 1988 рр. У 1988 р середньорічна температура виявилася на 0,4 ° С вище, ніж в 1950-1980 рр. Розрахунки деяких вчених показують, що в 2005 році вона буде на 1,3 ° С, а 2050-го на 2-4 ° С більше, ніж в 1950-1980 рр. Масштаби потепління за цей відносно короткий термін будуть порівнянні з потеплінням, що відбулося на Землі після льодовикового періоду, а значить, екологічні наслідки можуть бути катастрофічними. В першу чергу це пов'язано з передбачуваним підвищенням рівня Світового океану, внаслідок танення полярних льодів, скорочення площ гірського заледеніння і т. Д. Моделюючи екологічні наслідки підвищення рівня океану всього лише на 0,5-2,0 м до кінця ХХІ ст., Вчені встановили, що це неминуче призведе до порушення кліматичної рівноваги, затоплення приморських рівнин в більш ніж 30 країнах, деградації багаторічномерзлих порід, заболочування великих територій та до інших несприятливих наслідків.

Однак ряд вчених бачать в передбачуваному глобальному потеплінні клімату і позитивні екологічні наслідки (Вронський, 1993; Парниковий ефект ..., 1989). Підвищення концентрації CO2 в атмосфері і пов'язане з ним збільшення фотосинтезу, а також зростання зволоження клімату можуть, на їхню думку, привести до збільшення продуктивності як природних фітоценозів (лісів, луків, саван і ін.), Так і агроценозів (культурних рослин, садів, виноградників і ін.).

З питання про ступінь впливу парникових газів на глобальне потепління клімату так само немає єдності в думках. Так, у звіті Міжурядової групи експертів з проблеми зміни клімату (1992) зазначається, що спостерігається в останнє сторіччя потепління клімату на 0,3-0,6 ° С могло бути обумовлено переважно природного мінливістю ряду кліматичних факторів.

У зв'язку з цими даними, акад. К. Я. Кондратьєв (1993) вважає, що немає ніяких підстав для однобічного захоплення стереотипом «парникового» потепління і висування завдання по скороченню викидів парникових газів як центральної в проблемі запобігання небажаних змін глобального клімату.

На його думку, найважливішим фактором антропогенного впливу на глобальний клімат є деградація біосфери, а отже, в першу чергу необхідно піклуватися про збереження біосфери як основного фактора глобальної екологічної безпеки. Людина, використовуючи потужність близько 10 ТВт, зруйнував або сильно порушив на 60% суші нормальне функціонування природних спільнот організмів (Данилов-Данільян, Горшков і ін., 1995). В результаті з біогенного круговороту речовин вилучено значна їх маса, яка раніше витрачалося биотой на стабілізацію кліматичних умов. На тлі постійного скорочення площ з непошкодженими спільнотами, деградированная, різко знизила свою асимілюючу ємність біосфера стає найважливішим джерелом підвищеного викиду в атмосферу діоксиду вуглецю та інших парникових газів.

На Міжнародній конференції в Торонто (Канада) в 1985 р перед енергетикою всього світу була поставлена ​​задача скоротити до 2005 р на 20% промислові викиди вуглецю в атмосферу. На Конференції ООН в Кіото (Японія) в 1997 р урядами більшості країн світу було підписано Кіотський протокол ¾ міжнародна угода про контроль за викидами парникових газів в 2008-2012 рр. Мета протоколу ¾ протягом 5 років створити новий економічний механізм зниження викидів ¾ торгівлю квотами. Передбачено, що країни, які підписали протокол, можуть перерозподіляти (наприклад, перепродувати) між собою дозволені їм обсяги викидів.

До початку 2005 р Кіотський протокол ратифікували 124 держави, в тому числі і Російська Федерація, після чого він вступив в силу. Але очевидно, що відчутний екологічний ефект може бути отриманий лише при поєднанні цих заходів з глобальним напрямком екологічної політики ¾ максимально можливим збереженням співтовариств організмів, природних екосистем і всієї біосфери Землі.

Порушення озонового шару

Озоновий шар (озоносфера) охоплює всю земну кулю і розташовується на висотах від 10 до 50 км з максимальною концентрацією озону на висоті 20-25 км. Насиченість атмосфери озоном постійно міняється в будь-якій частині планети, досягаючи максимуму навесні в приполярної області.

Вперше виснаження озонового шару привернуло увагу широкої громадськості в 1985 р, коли над Антарктидою було виявлено простір зі зниженим (до 50%) вмістом озону, що отримало назву «озонової діри». З тих пір результати вимірювань підтверджують повсюдне зменшення озонового шару практично на всій планеті. Так, наприклад, в Росії за останні 10 років концентрація озонового шару знизилася на 4-6% в зимовий час і на 3% ¾ в літній.

В даний час виснаження озонового шару визнано всіма як серйозна загроза глобальної екологічної безпеки. Зниження концентрації озону послаблює здатність атмосфери захищати все живе на Землі від жорсткого ультрафіолетового випромінювання (УФ-радіація). Живі організми дуже вразливі для ультрафіолетового випромінювання, бо енергії навіть одного фотона з цих променів досить, щоб зруйнувати хімічні зв'язки в більшості органічних молекул (Воронов, 1993). Тому не випадково в районах зі зниженим вмістом озону численні сонячні опіки, спостерігається збільшення захворювання людей на рак шкіри та ін. Так наприклад, на думку ряду вчених-екологів, до 2030 р в Росії при збереженні нинішніх темпів виснаження озонового шару захворіють на рак шкіри додатково шість мільйонів чоловік. Крім шкірних захворювань можливий розвиток очних хвороб (катаракта та ін.), Придушення імунної системи і т. Д.

Встановлено також, що рослини під впливом сильного ультрафіолетового випромінювання поступово втрачають свою здатність до фотосинтезу, а порушення життєдіяльності планктону призводять до розриву трофічних ланцюгів біоти водних екосистем і т. Д.

Наука ще до кінця не встановила, які ж основні процеси, що порушують озоновий шар.

Передбачається як природне, так і антропогенне походження «озонових дір». Останнє, на думку більшості вчених, більш імовірно і пов'язане з підвищеним вмістом хлорфторвуглеців (фреонів). Фреони широко застосовуються в промисловому виробництві і в побуті (хладоагрегати, розчинники, розпилювачі, аерозольні упаковки та ін.). Піднімаючись в атмосферу, фреони розкладаються з виділенням оксиду хлору, згубно діє на молекули озону.

За даними міжнародної екологічної організації «Грінпіс», основними постачальниками хлорфторвуглеців (фреонів) є США ¾ 30,85%, Японія ¾ 12,42%, Великобританія ¾ 8,62% і Росія ¾ 8,0%. США пробили в озоновому шарі «дірку» площею 7 млн ​​км2, Японія ¾ 3 млн км2, що в сім разів більше, ніж площа самої Японії. Останнім часом в США та низці західних країн побудовані заводи по виробництву нових видів хладореагентов (гідрохлорфторвуглеводів) з низьким потенціалом руйнування озонового шару.

Згідно з протоколом Монреальської конференції (1987 р), переглянутому потім в Лондоні (1991) і Копенгагені (1992), передбачалося значне зниження викидів хлорфторуглерода. У відповідності з Законом РФ «Про охорону навколишнього середовища» (2002) охорона озонового шару атмосфери від екологічно небезпечних змін забезпечується за допомогою регулювання виробництва і використання речовин, що руйнують озоновий шар атмосфери, на основі міжнародних договорів Російської Федерації і її законодавства. У майбутньому необхідно продовжувати вирішувати проблему захисту людей від УФ-радіації, оскільки багато хто з хлорфторуглеродов можуть зберігатися в атмосфері сотні років.

Ряд вчених продовжують наполягати на природне походження «озонової діри». Причини її виникнення вони бачать в природної мінливості озоносфери, циклічної активності Сонця, інші пов'язують ці процеси з рифтогенезом і дегазацією Землі, т. Е. З проривом глибинних газів (водень, метан, азот і ін.) Через рифтові розломи земної кори.

Кислотні дощі

Одна з найважливіших екологічних проблем, з якою пов'язують окислення природного середовища, ¾ кислотні дощі. Утворюються вони при промислових викидах в атмосферу діоксиду сірки та оксидів азоту, які, з'єднуючись з атмосферною вологою, утворюють сірчану і азотну кислоти (рис. 13.3). В результаті дощ і сніг виявляються підкисленим (число рН нижче 5,6). У Баварії (ФРН) в серпні 1981 р випадали дощі з кислотністю рН = 3,5. Максимальна зареєстрована кислотність опадів у Західній Європі ¾ рН = 2,3.

Мал. 13.3. Кислотні опади: їх утворення та шкідливий вплив на екосистеми
(по Б. небілих)

Сумарні світові антропогенні викиди двох головних забруднювачів повітря ¾ винуватців підкислення атмосферної вологи ¾ SO2 і NОx ¾ становлять щорічно більше 255 млн т (1994). На величезній території природне середовище закісляется, що вельми негативно відбивається на стані всіх екосистем. З'ясувалося, що природні екосистеми піддаються руйнуванню навіть при меншому рівні забруднення повітря, ніж той, який небезпечний для людини. «Озера і річки, позбавлені риби, що гинуть ліси ¾ ось сумні наслідки індустріалізації планети» (Х. Френч, 1992).

Небезпеку становлять, як правило, не самі кислотні опади, а що протікають під їх впливом процеси. Під дією кислотних опадів з грунту вилуговуються не тільки життєво необхідні рослинам поживні речовини, а й токсичні важкі і легкі метали ¾ свинець, кадмій, алюміній і ін. Згодом вони самі або утворюються токсичні сполуки засвоюються рослинами та іншими грунтовими організмами, що веде до дуже негативних наслідків. Наприклад, зростання в підкисленою воді вмісту алюмінію всього лише до 0,2 мг на один літр летально для риб. Різко скорочується розвиток фітопланктону, так як фосфати, які активізують цей процес, з'єднуються з алюмінієм і стають менш доступними для освоєння. Алюміній знижує також приріст деревини. Токсичність важких металів (кадмію, свинцю і ін.) Проявляється ще більшою мірою.

П'ятдесят мільйонів гектарів лісу в 25 європейських країнах страждають від дії складної суміші забруднюючих речовин, що включає кислотні дощі, озон, токсичні метали і ін. Гинуть хвойні гірські ліси на північних Аппалачах і в Баварії. Відзначено випадки ураження хвойних і листяних лісів в Карелії, Сибіру і в інших районах нашої країни.

Вплив кислотних дощів знижує стійкість лісів до посух, хвороб, природних забруднень, що призводить до ще більш вираженою їх деградації як природних екосистем.

Яскравим прикладом негативного впливу кислотних опадів на природні екосистеми є закислення озер. Особливо інтенсивно воно відбувається в Канаді, Швеції, Норвегії та на півдні Фінляндії (табл. 13.4). Пояснюється це тим, що значна частина викидів сірки в таких промислово розвинених країнах, як США, ФРН і Великобританія, випадають саме на їх території (рис. 13.4). Озера в цих країнах найбільш уразливі і тому, що корінні породи, що складають їх ложе, зазвичай представлені гранітогнейсамі і гранітами, які не здатні нейтралізувати кислотні опади, на відміну, наприклад, від вапняків, які створюють лужне середовище і перешкоджають закислению. Сильно забруднені і багато озера на півночі США.

Таблиця 13.4

Закислення озер в світі (за даними «XX століття останні 10 років», 1992)

Мал. 13.4. Забруднення (окислення) грунту в країнах Північної Європи внаслідок випадання
кислотних дощів, що переносять з промислових районів Англії, ФРН і Польщі велике
кількість оксидів сірки (SO2). Цифрами показана кислотність поверхневих вод

Закислення озер небезпечно не тільки для популяцій різних видів риб (в тому числі лососевих, сигових і ін.), Але часто тягне за собою поступову загибель планктону, численних видів водоростей і інших його мешканців. Озера стають практично млявими.

У нашій країні площа значного закислення від випадання кислотних опадів досягає кілька десятків мільйонів гектарів. Відзначено і часті випадки закислення озер (Карелія та ін.). Підвищена кислотність опадів спостерігається вздовж західного кордону (транскордонний перенос сірки та інших забруднюючих речовин) і фрагментарно на узбережжі Таймиру і Якутії. У районі м Норильська і на Північному Уралі величезні площі тайги і лісотундри стали майже млявими через викиди діоксиду сірки Норильским гірничо-хімічним комбінатом.

Контрольні питання

1. Чому охорона природного повітря є ключовою проблемою оздоровлення навколишнього середовища?

2. Назвіть головні забруднювачі (поллютанти) атмосферного повітря.

3. Оцініть роль різних галузей господарства у забрудненні атмосфери.

4. Наведіть приклади згубного впливу високотоксичних забруднювачів (полютантів) на живі організми.

5. Як називається отруйна суміш диму, туману і пилу? До яких екологічних наслідків вона приводить?

6. Який забруднювач атмосферного повітря найбільш небезпечний для хвойних дерев? Розкрийте механізм проникнення токсичної речовини в рослини.

7. Які найважливіші екологічні наслідки глобального забруднення атмосфери?

8. Чим викликані кислотні дощі? Яке їхнє вплив на природні екосистеми?

9. Чому виснаження озонового шару Землі відноситься до числа найважливіших екологічних проблем?

10. Що розуміють під закислением озер?