Реферат: Антропогенные воздействия на атмосферу

АНТРОПОГЕННЫЕВОЗДЕЙСТВИЯ НА АТМОСФЕРУ

Вопрос о воздействии человека на атмосферу находитсяв центре внимания специалистов и экологов всего мира. И это не случайно, таккак крупнейшие глобальные экологические про­блемы современности — «парниковыйэффект», нарушение озо­нового слоя, выпадение кислотных дождей, связаны именнос антропогенным загрязнением атмосферы.

Охрана атмосферного воздуха — ключевая проблемаоздо­ровления окружающей природной среды. Атмосферный воз­дух занимает особоеположение среди других компонентов био­сферы. Значение его для всего живого наЗемле невозможно переоценить. Человек может находиться без пищи пять недель,без воды — пять дней, а без воздуха всего лишь пять минут. При этом воздухдолжен иметь определенную чистоту и любое отклонение от нормы опасно дляздоровья.

Атмосферный воздух выполняет и сложнейшую защитнуюэкологическую функцию, предохраняя Землю от абсолютно хо­лодного Космоса ипотока солнечных излучений. В атмосфере идут глобальные метеорологическиепроцессы, формируются климат и погода, задерживается масса метеоритов.

Атмосфера обладает способностью к самоочищению.Оно происходит при вымывании аэрозолей из атмосферы осадка­ми, турбулентномперемешивании приземного слоя воздуха, отложении загрязненных веществ наповерхности земли и т. д. Однако в современных условиях возможности природныхсис­тем самоочищения атмосферы серьезно подорваны. Под мас­сированным натискомантропогенных загрязнений в атмосфере стали проявляться весьма нежелательныеэкологические по­следствия, в том числе и глобального характера. По этойпричине атмосферный воздух уже не в полной мере выполняет свои защитные,терморегулирующие и жизнеобеспечивающие экологические функции.

§ 1. Загрязнение атмосферного воздуха

Под загрязнением атмосферного воздуха следует по­ниматьлюбое изменение его состава и свойств, которое оказы­вает негативноевоздействие на здоровье человека и животных, состояние растений и экосистем.

Загрязнение атмосферы может быть естественным(природ­ным) и антропогенным (техногенным).

Естественное загрязнение воздуха вызваноприродными процессами. К ним относятся вулканическая деятельность, вы­ветриваниегорных цород, ветровая эрозия, массовое цветение растений, дым от лесных истепных пожаров и др. Антропо­генное загрязнение связано с выбросом различныхзагрязняю­щих веществ в процессе деятельности человека. По своим мас­штабам онозначительно превосходит природное загрязнение атмосферного воздуха.

В зависимости от масштабов распространениявыделяют различные типы загрязнения атмосферы: местное, региональ­ное иглобальное. Местное загрязнение характеризуется повы­шенным содержаниемзагрязняющих веществ на небольших территориях (город, промышленный район,сельскохозяйствен­ная зона и др.) (рис. 13.1). При региональном загрязнении всферу негативного воздействия вовлекаются значительные про­странства, но не всяпланета. Глобальное загрязнение связано с изменением состояния атмосферы вцелом.

По -агрегатному состоянию выбросы вредных веществв атмосферу классифицируются на: 1) газообразные (диоксид серы, оксиды азота,оксид углерода, углеводороды и др.); 2) жидкие (кислоты, щелочи, растворы солейи др.); 3) твер­дые (канцерогенные вещества,, свинец и его соединения, ор­ганическаяи неорганическая пыль, сажа, смолистые вещест­ва и прочие).

Главные загрязнители (поллютанты) атмосферноговоздуха, образующиесяв процессе производственной и иной дея­тельности человека — диоксид серы (SO2), оксид углерода (СО) итвердые частицы. На их долю приходится около 98% в об­щем объеме выбросоввредных веществ. Помимо главных за­грязнителей, в атмосфере городов и поселковнаблюдается еще более 70 наименований вредных веществ, среди которых —формальдегид, фтористый водород, соединения свинца, ам­миак, фенол, бензол,сероуглерод и др. Однако именно кон­центрации главных загрязнителей (диоксидсеры и др.) наи­более часто превышают допустимые уровни во многих горо­дахРоссии.

Суммарный мировой выброс в атмосферу четырехглавных загрязнителей (иоллютантов) атмосферы составил в 1990 г. — 401 млн т, а в России в 1991 г. — 26,2 млн т (табл. 13.1; The worM..., Национальный...,1992). Кроме указанных главных загрязнителей в атмосферу попадает много другихочень опас­ных токсичных веществ: свинец, ртуть, кадмий и другие тяже­лыеметаллы (источники выброса: автомобили, плавильные за­воды и др.); углеводороды(С^^, среди них наиболее опасен бенз(а)пирен. обладающий канцерогеннымдействием (выхлоп­ные газы, топка коглов и др.), альдегиды и в первую очередь формальдегид,сероводород, токсичные летучие растворители (бензины, спирты, эфиры) и др.

Выброс в атмосферу главных загрязнителей(поллютантов) в мире и в России

Вещества, млнт Диок­сид серы Окси­ды азота Оксид угле­рода Твер­дые части­цы Всего Суммарный мировой выброс 99 68 177 57 401 Россия (только стационарные источники) 9,2

З1

7,6 6,4 26,2 % 9,2 4,4 4,3 11,2 6,5

Россия (с учетом всех источников),

%

12 5,8 5,6 12,2 13,2

Наиболее опасное загрязнение атмосферы —радиоактив­ное. В настоящее время оно обусловлено в основном глобальнораспределенными долгоживущими радиоактивными изотопа­ми — продуктами испытанияядерного оружия, проводивших­ся в атмосфере и под землей. Приземный слойатмосферы за­грязняют также выбросы в атмосферу радиоактивных веществ сдействующих АЭС в процессе их нормальной эксплуатации и другие источники.

Особое место занимают выбросы радиоактивныхвеществ из четвертого блока Чернобыльской АЭС в апреле — мае-1986 г. Если при взрыве атомной бомбы над Хиросимой (Япония) в атмосферу было выброшено 740 г радионуклидов, то в резуль­тате аварии на Чернобыльской АЭС в 1986 г. суммарный вы­брос радиоактивных веществ в атмосферу составил 77 кг.

Еще одной формой загрязнения атмосферы являетсяло­кальное избыточное поступление тепла от антропогенных ис­точников. Признакомтеплового (термического) загрязнения ат­мосферы служат так называемыетермические юны, например, «остров тепла» в городах-, потепление водоемов и т п

В целом, если судить по официальным данным на1997— 1999 гг., уровень загрязнения атмосферного возуха в нашей стране,особенно в городах России, остается высоким, несмот­ря на значительный спадпроизводства, что связывают прежде всего с увеличением количества автомобилей,в том числе — неисправных.

§ 2. Основные источники загрязнения атмосферы

В настоящее время основной вклад в загрязнениеатмосфер­ного воздуха на территории России вносят следующие отрас­ли:теплоэнергетика (тепловые и атомные электростанции, про­мышленные и городскиекотельные и др.), далее предприятия черной металлургии, нефтедобычи инефтехимии, автотранс­порт, предприятия йветной металлургии и производствострой­материалов.

Роль различных отраслей хозяйства в загрязненииатмо­сферы в развитых промышленных странах Запада несколько иная. Так,например, основное количество выбросов вредных веществ в США, Великобритании иФРГ приходится на авто­транспорт (50—60%), тогда как на долю теплоэнергетикизна­чительно меньше, всего 16—20%.

Тепловые и атомные электростанции. Котельные уста­новки.В процессесжигания твердого или жидкого топлива в атмосферу выделяется дым, содержащийпродукты полного (ди­оксид углерода и пары воды) и неполного (оксиды углерода,серы, азота, углеводороды и др.) сгррания. Объем энергетиче­ских выбросов оченьвелик. Так, современная теплоэлектро­станция мощностью 2,4 млн кВт расходует до20 тыс. т угля в сутки и выбрасывает в атмосферу в сутки 680 т SO2 и SO3,120— 140 т твердыхчастиц (зола, пыль, сажа), 200 т оксидов азота.

Переводустановок на жидкое топливо (мазут) снижает вы­бросы золы, но практически неуменьшает выбросы оксидов серы и азота. Наиболее экологично газовое топливо,которое в три раза меньше загрязняет атмосферный воздух, чем мазут, и в пятьраз меньше, чем уголь.

Источники загрязнения воздуха токсичными веществамина атомных электростанциях (АЭС) — радиоактивный йод, ра­диоактивные инертныегазы и аэрозоли. Крупный источник энергетического загрязнения атмосферы —отопительная сис­тема жилищ (котельные установки) дает мало оксидов азота, номного продуктов неполного сгорания. Из-за небольшой вы­соты дымовых трубтоксичные вещества в высоких концентра­циях рассеиваются вблизи котельныхустановок.

Черная и цветная металлургия. При выплавке одной тон­ныстали в атмосферу выбрасывается 0,04 т твердых частиц, 0,03 т оксидов серы и до0,05 т оксида углерода, а также в небольших количествах такие опасныезагрязнители1, как мар­ганец, свинец, фосфор, мышьяк, пары ртути идр. В процессе сталеплавильного производства в атмосферу выбрасываются па­рогазовыесмеси, состоящие из фенола, формальдегида, бен­зола, аммиака и других токсичныхвеществ. Существенно за­грязняется атмосфера также на агломерационных фабриках,при доменном и ферросплавном производствах.

Значительные выбросы отходящих газов и пыли,содержа­щих токсичные вещества, отмечаются на заводах цветной ме­таллургии припереработке свинцово-цйнгавых, медных, суль­фидных руд, при производствеалюминия и др.

Химическое производство. Выбросы этой отрасли хотяи невелики по объему (около 2% всех промышленных выбросов), тем не менее, ввидусвоей весьма высокой токсичности, значи­тельного разнообразия иконцентрированности представляют значительную угрозу для человека и всей биоты.На разнооб­разных химических производствах атмосферный воздух загряз­няютоксиды серы, соединения фтора, аммиак, нитрозные га­зы (смесь оксидов азота),хлористые соединения, сероводород, неорганическая пыль и т. п.).

Выбросы автотранспорта. В мире насчитываетсянесколь­ко сот миллионов автомобилей, которые сжигают огромное ко­личествонефтепродуктов, существенно загрязняя атмосферный воздух, прежде всего вкрупных городах. Выхлопные газы дви­гателей внутреннего сгорания (особеннокарбюраторных) содер­жат огромное количество токсичных соединений —бенз(а)пи-рена, альдегидов, оксидов азота и углерода и особо опасных соединенийсвинца (в случае применения этилированного бен­зина).

Наибольшее количество вредных веществ в составеотрабо­тавших газов образуется при веотрегулнрованной топливной системеавтомобиля. Правильная ее регулировка позволяет сни­зить их количество в 1,5раза, а специальные нейтрализаторы снижают токсичность выхлопных газов в шестьи более раз.

Интенсивное загрязнение атмосферного воздухаотмечает­ся также при добыче и переработки минерального сырья, на нефте- игазоперерабатывающих заводах (рис. 13.2), при вы­бросе пыли и газов изподземных горных выработок, при сжи­гании мусора и горении пород в отвалах(терриконах) и т. д. В сельских районах очагами загрязнения атмосферноговоздуха являются животноводческие и птицеводческие фермы, промыш­ленныекомплексы по производству мяса, распыление пести­цидов и т. д.

«Каждый житель Земли — это и потенциальная жертвастра­тегических (трансграничных) загрязнений», — подчеркивает

so, s + o24so -»h2so4

H,S.  

-А. Гор в книге «Земля на чаше весов» (1993). Подтрансгранич­ными загрязнениями понимают загрязнения, перенесенные с территорииодной страны на площадь другой. Только в 1994 г. на европейскую часть России из-за невыгодного, ее географиче­ского положения выпало 1204 тыс. т соединений серыот Ук­раины, Германии, Польши и других стран. В то же время в других странах отроссийских источников загрязнения выпало только 190 тыс. т серы, т. е. в 6,3раза меньше.

§ 3. Экологические последствия загрязненияатмосферы

Загрязнение атмосферного воздуха воздействует наздо­ровье человека и на окружающую природную среду различ­ными способами — отпрямой и немедленной угрозы (смог и др.) до медленного и постепенногоразрушения различ­ных систем жизнеобеспечения организма. Во многих слу­чаяхзагрязнение воздушной среды нарушает структурные компоненты экосистемы до такойстепени, что регулятор-ные процессы не в состоянии вернуть их в первоначальноесостояние и в результате механизм гомеостаза не срабаты­вает.

Сначала рассмотрим, как влияет на окружающуюприрод­ную среду локальное (местное) загрязнение атмосферы, а затем глобальное.

Физиологическое воздействие на человеческийорганизм главных загрязнителей (поллютантов) чревато самыми серь­ёзнымипоследствиями. Так, диоксид серы, соединяясь с вла­гой, образует сернуюкислоту, которая разрушает легочную ткань человека и животных. Особенно четкоэта связь про­слеживается при анализе детской легочной патологии и сте­пениконцентрации диоксида серы в атмосфере крупных го­родов. Согласно исследованиямамериканских ученых, при уровне загрязнения SO2 до 0,049 мг/м3показатель заболе­ваемости (в человека-днях) населения Нэшвилла (США) со­ставлял8,1 %, при 0,150—0,349 мг/м3 — 12 и в районах с загрязнением воздухавыше 0,350 мг/м3 — 43,8%. Особенно опасен диоксид серы, когда оносаждается на пылинках и в этом виде проникает глубоко в дыхательныепути.

Пыль, содержащая диоксид кремния (SiO2), вызывает тя­желоезаболевание легких — силикоз. Оксиды азота раздра­жают, а в тяжелых случаях иразъедают слизистые оболоч­ки, например, глаз, легких, участвуют в образованииядови­тых туманов и т. д. Особенно опасны они, если содержатся в загрязненномвоздухе совместно с диоксидом серы и дру­гими токсичными соединениями. В этихслучаях даже при малых концентрациях загрязняющих веществ возникает эф­фектсинергизма, т. е. усиление токсичности всей газооб­разной смеси.

Широко известно действие на человеческий организмок­сида углерода (угарного газа). При остром отравлении появ­ляется общаяслабость, головокружение, тошнота, сонли­вость, потеря сознания, возможенлетальный исход (даже спустя три—семь дней). Однако из-за низкой концентрацииСО в атмосферном воздухе он, как правило, не вызывает мас­совых отравлений,хотя и очень опасен для лиц, страдаю­щих анемией и сердечно-сосудистымизаболеваниями.

Среди взвешенных твердых частиц наиболее опаснычас­тицы размером менее 5 мкм, которые способны проникать в лимфатические узлы,задерживаться в альвеолах легких, за­сорять слизистые оболочки.

Весьма неблагоприятные последствия, которые могутска­зываться на огромном интервале времени, связаны и с таки­ми незначительнымипо объему выбросами, как свинец, бенз(а)пирен, фосфор, кадмий, мышьяк, кобальти др. Они угнетают кроветворную систему, вызывают онкологический заболевания,снижают сопротивление организма инфекци­ям и т. д. Пыль, содержащая соединениясвинца и ртути, обладает мутагенными свойствами и вызывает генетическиеизменения в клетках организма.

Последствия воздействия на организм человекавредных веществ, содержащихся в выхлопных газах автомобилей, весьма серьезны иимеют широчайший диапазон действия: от кашля до летального исхода (табл. 13.2).Тяжелые по­следствия в организме живых существ вызывает и ядовитая смесь дыма,тумана и пыли — смог. Различают два типа смога: зимний смог (лондонский тип) илетний (лос-андже­лесский тип).

Таблица 13.2

Влияние выхлопных газов автомобилей на здоровьечеловека ( по X.Ф. Френчу, 1992 )

Вредные ве­щества Последствия воздействия на организм человека Оксид углеро­да Препятствует абсорбированию кровью кислорода, что ослабляет мыслительные способности, замед­ляет рефлексы, вызывает сонливость и может быть причиной потери сознания и смерти Свинец Влияет на кровеносную, нервную и мочеполовую системы; вызывает, вероятно, снижение умствен­ных способностей у детей, откладывается в костях и других тканях, поэтому опасен в течение дли­тельного времени Оксиды азота Могут увеличивать восприимчивость организма к вирусным заболеваниям (типа гриппа), раздража­ют легкие, вызывают бронхит и пневмонию Озон Раздражает слизистую оболочку органов дыхания, вызывает кашель, нарушает работу легких; снижа­ет сопротивляемость к простудным заболеваниям; может обострять хронические заболевания сердца, а также вызывать астму, бронхит Токсичные вы­бросы (тяжелые ме­таллы) Вызывают рак, нарушение функций половой сис­темы и дефекты у новорожденных

Лондонский тип смога возникает зимой в крупныхпромыш­ленных городах при неблагоприятных погодных условиях (от­сутствие ветраи температурная инверсия). Температурная ин­версия проявляется в повышениитемпературы воздуха с высо­той в некотором слое атмосферы (обычно в интервале300— 400 м от поверхности земли) вместо обычного понижения. В результатециркуляция атмосферного воздуха резко нарушается, дым и загрязняющие веществане могут подняться вверх и не рассеиваются. Нередко возникают туманы.Концентрации оксидов серы, взвешенной пыли, оксида углерода.достигают опасныхдля здоровья человека уровней, приводят к расстрой­ству кровообращения,дыхания, а нередко и к смерти. В 1952 г. в Лондоне от смога с 3 по 9 декабряпогибло более 4 тыс. чело­век, до 10 тыс. человек тяжело заболели. В конце 1962 г. в Руре (ФРГ) смог убил за три дня 156 человек. Рассеять смог может только ветер, а сгладитьсмогоопасную ситуацию — со­кращение выбросов загрязняющих веществ. \Лос-анджелесский тип смога, или фотохимический смог, не менее опасен, чемлондонский. Возникает он летом при ин­тенсивном воздействии солнечной радиациина воздух, насы­щенный, а вернее перенасыщенный выхлопными газами авто­мобилей.В Лос-Анджелесе, выхлопные газы более четырех миллионов автомобилей выбрасываюттолько оксидов азота в количестве более чем тысяча тонн в сутки. При оченьслабом движении воздуха или безветрии в воздухе в этот период идут сложныереакции с образованием новых высокотоксичных за­грязнителей — фотооксидантов (озон,органические переки­си, нитриты и др.), которые раздражают слизистые оболочкижелудочно-кишечного тракта, легких и органов зрения. Толь­ко в одном городе(Токио) смог вызвал отравление 10 тыс. че­ловек в 1970 г. и 28 тыс. — в 1971 г. По официальным данным, в Афинах в дни смога смертность в шесть развыше, чем в дни относительно чистой атмосферы. В некоторых наших городах(Кемерово, Ангарск, Новокузнецк, Медногорск и др.), особен­но в тех, которыерасположены в низинах, в связи с ростом числа автомобилей и увеличением выбросавыхлопных газов, содержащих оксид азота, вероятность образования фотохими­ческогосмога увеличивается.

Антропогенные выбросы загрязняющих веществ вбольших концентрациях и в течение длительного времени наносят боль­шой вред нетолько человеку, но отрицательно влияют на жи­вотных, состояние растений иэкосистем в целом.

В экологической литературе описаны случаимассового от- равления диких животных, птиц, насекомых при выбросах вред­ныхзагрязняющих веществ большой концентрации (особенно залповых). Так, например,установлено, что при оседании на медоносных растениях некоторых токсичных видовпыли наблюдается заметное повышение смертности пчел. Что касает­ся крупныхживотных, то находящаяся в атмосфере ядовитая пыль поражает их в основном черезорганы дыхания, а также поступая в организм вместе со-съеденными запыленнымирас­тениями.

В растения токсичные вещества поступаютразличными спо­собами. Установлено, что выбросы вредных веществ действу­ют какнепосредственно на зеленые части растений, попадая через устьица в ткани,разрушая хлорофилл и структуру кле­ток, так и через почву на корневую систему.Так, например, загрязнение почвы" пылью токсичных металлов, особенно в со­единениис серной кислотой, губительно действует на корне­вую систему, а через нее и навсе растение.

Загрязняющие газообразные вещества по-разномувлияют на состояние растительности. Одни лишь слабо повреждают листья, хвоинки,побеги (окись углерода, этилен и др.), другие действуют на растения губительно(диоксид серы, хлор, пары ртути, аммиак,.цианистый водород и др.) (табл. 13.3).Особен­но опасен для растений диоксид серы (SO2), под воздействиемкоторого гибнут многие деревья, и в первую очередь хвойные — сосны, ели, пихты,кедр.

Таблица 13.3

Токсичность загрязнителей воздуха для растений (Бондаренко, 1985)

Вредные вещества

Диоксид серы

Фтористый водород и

четырехфтористый

кремний

Хлор, хлористый во-дород_______

Соединения свинка, углеводороды; оксид углерода,оксиды азо­та

сероводород

Аммиак

Характеристика

Основной загрязнитель, яд для ассимиля­ционныхорганов растений, действует на расстоянии до 30 км

Токсичны даже в небольших количествах, склонны кобразованию аэрозолей, дейст-'вуют на расстоянии до 5 ум

Повреждают в основном на близком рас­стоянии

Заражают растительность в районах высо­койконцентрации промышленности и транспорта

Клеточный и ферментный яд

В результате воздействия высокотРксичныхзагрязнителей на растения отмечается замедление их роста, образование нек­розана концах листьев и хвоинок, вы*од из строя органов ас­симиляции и т. д.Увеличение поверх#ости поврежденных ли­стьев может привести кснижению расхода влаги из почвы, общей ее переувлажненности, что неизбежноскажется на сре­де ее обитания.

Способна ли растительность восстановиться послесниже­ния воздействия вредных загрязнякш*их веществ? Во многом этобудет зависеть от восстанавливающей способности остав­шейся зеленой массы иобщего состояния природных экоси­стем. В то же время следует заметить» чт0невысокие концен­трации отдельных загрязнителей не т0лькойевредят растени­ям, но и, как, например, кадмиевая corfb» стимулируют прорас­таниесемян, прирост древесины, рост некоторых органов рас­тений.

§ 4. Экологические последствия глобальногозагрязнения атмосферы

К важнейшим экологическим последствиямглобального за­грязнения атмосферы относятся:

1)            возможное потепление климата(«парниковый эффект»);

2)              нарушение озонового слоя;

3)              выпадение кислотных дождей.

Большинство ученых в мире рассматривают их каккруп­нейшие экологические проблемы современности.

Возможное потепление климата («парниковыйэффект»)

В настоящее время наблюдаемое климата, кото­роевыражается в постепенном повышении среднегодовой тем­пературы, начиная совторой половины прошлого века, боль­шинство ученых связывают с накоплениями ватмосфере так называемых «парниковых газов» — диоксида углерода (СО) метана (СН4),хлорфторуглеродов (фреонов), озона (О3), окси­дов азота и др.

Парниковые газы, и в первую очередь СО2,препятствуют длинноволновому тепловому излучению с поверхности Земли. По Г.Хефлингу (1990), атмосфера, насыщенная парниковыми газами, действует как крышатеплицы. Она, с одной стороны, пропускает внутрь большую часть солнечногоизлучения, с дру­гой — почти не пропускает наружу тепло, переизлучаемое Зем­лей.

В связи с сжиганием человеком все большегоколичества ископаемого топлива: нефти, газа, угля и др. (ежегодно более 9 млрдт условного топлива) — концентрация СО2 в атмосфере постоянноувеличивается. За счет выбросов в атмосферу при промышленном производствен вбыту растет содержание фре­онов (хлорфторуглеродов). На 1—1,5% в годувеличивается со­держание метана (выбросы из подземных горных выработок,сжигание биомассы, выделения крупным рогатым скотом и др.). В меньшей степенирастет содержание в атмосфере и ок­сида азота (на 0,3% ежегодно).

Следствием увеличения концентраций этих газов,создаю­щих «парниковый эффект» является рост средней глобальной • температурывоздуха 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 °Свыше, 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 ООНмеждународной груп­пой по проблемам климатических изменений, утверждается, чток 2100 г. температура на Земле увеличится на 2—4 градуса. Масштабы потепленияза этот относительно короткий срок бу­дут сопоставимы с потеплением,произошедшим на Земле по­сле ледникового периода, а значит, экологическиепоследствия могут быть катастрофическими. В первую очередь это связано спредполагаемым повышением уровня Мирового океана, вслед-ствии таяния полярныхльдов, сокращения площадей горного оледенения и т. д. Моделируя экологическиепоследствия 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, деградациимноголетнемерзлых пород, заболачиванию обширных территорий и к другимнеблагопри­ятным последствиям.

Однако ряд ученых видят в предполагаемомглобальном потеплении климата и положительные экологические послед­ствия(Вронский, 1993; Парниковый эффект..., 1989). Повы­шение концентрации СО2в атмосфере и связанное с ним уве­личение фотосинтеза, а также возрастаниеувлажнения клима­та могут, по их мнению, привести к увеличению продуктивно­стикак естественных фитоценозов (лесов, лугов, саванн и др.), так и агроценозов(культурных растений, садов, виноградни­ков и др.).

По вопросу о степени влияния парниковых газов нагло­бальное потепление климата также нет единства во мнениях. Так, в отчетеМежправительственной группы экспертов по про­блеме изменения климата (1992)отмечается, что наблюдаю­щееся в последнее столетие потепление климата на0,3—0,6 °С могло быть обусловлено преимущественно природной измен­чивостью рядаклиматических факторов.

В связи с этими данными академик К. Я. Кондратьев(1993) считает, что нет никаких оснований для одностороннего увле­чениястереотипом «парникового» потепления и выдвижения задачи по сокращению выбросовпарниковых газов как централь­ной в проблеме предотвращения нежелате^льныхизменений гло­бального климата.

По его мнению, важнейшим фактором антропогенноговоз­действия на глобальный климат является деградация биосфе­ры, аследовательно, в первую очередь необходимо заботиться о сохранении биосферы какосновного фактора глобал 1.ной эко­логической безопасности. Человек, используямощность поряд­ка 10 ТВт разрушил или сильно нарушил на 60% суши нор­мальноефункционирование естественных сообществ организ­мов (Данилов-Данильян, Горшкови др., 1995). В результате из биогенного круговорота веществ изъятазначительная их мас­са, которая ранее затрачивалась биотой на стабилизацию кли­матическихусловий. На фоне постоянного сокращения площа­дей с ненарушенными сообществамидеградированная, резко снизившая свою ассимилирующую емкость, биосфера, стано­витсяважнейшим источником повышенного выброса в атмо­сферу диоксида углерода Ядругих парниковых газов.

На международной конференции в Торонто (Канада) в 1985 г. перед энергетикой всего мира поставлена задача сокра­тить к 2005 г. на 20% промышленные выбросы углерод* в ат­мосферу. Но очевидно, что ощутимый экологическийэффект может быть получен лишь при сочетании этих мер с глобаль­нымнаправлением экологической политики — максимально возможным сохранениемсообществ организмов, природных экосистем и всей биосферы Земля.

Нарушение озонового слоя

Озоновый слой (озоносфера) охватывает весь земной шар ирасполагается на высотах от 10 до 50 км с максимальной кон­центрацией озона навысоте 20—25 км. Насыщенность атмо­сферы озоном постоянно меняется % любойчасти планеты, дос­тигая максимума весной в приполярной области.

Впервые истощение озонового слоя привлекловнимание широкой общественности в 1985 г., когда над Антарктидой бы­ло обнаружено пространство с пониженным (до 50%) содержа­нием озона, получившееназвание «озоновой дыры». С тех пор результаты измерений подтверждаютповсеместное 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 слояпризнано все­ми как серьезная угроза глобальной экологической безопасности.Снижение концентрации озона ослабляет способность ат­мосферы защищать все живоена Земле от жесткого ультра­фиолетового излучения (УФ-радиация). Живыеорганизмы весь­ма уязвимы для ультрафиолетового излучения, ибо энергии да­жеодного фотона из этих лучей достаточно, чтобы разрушить химические связи вбольшинстве органических молекул. Не слу­чайно поэтому в районах с пониженнымсодержанием озЪва многочисленны солнечные ожоги, наблюдается увеличение за-> болевания людей раком кожи и др. Так, например, по мнению рядаученых-экологов, к 2030 г. в России при сохранении ны­нешних темпов истощенияозонового слоя заболеют раком ко­жи дополнительно 6 млн человек. Кроме кожныхзаболеваний возможно развитие глазных болезней (катаракта и др.), подав­лениеиммунной системы и т. д.

Установлено также, что растения под влияниемсильного ультрафиолетового излучения постепенно теряют свою способ­ность кфотосинтезу, а нарушение жизнедеятельности планк-тша приводит к разрыву трофическихцепей биоты водных эко­систем, и т. д.

Наука еще до конца не установила, каковы жеосновные процессы, нарушающие озоновый слой. Предполагается как ес­тественное,так и антропогенное происхождение «озоновых дыр». Последнее, по мнениюбольшинства ученых, более веро-тро и связано с повышенным содержанием хлорфторуглеро-дов^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 намолекулы озона.

По данным международной экологической организации«Гринпис», основными поставщиками хлорфторуглеродов (фре-онов) являются США—30,85%, Япония — 12,42%, Велико­британия — 8,62% и Россия — 8,0%. США пробили возоновом 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 вряде западных стран построены заводы по про­изводству новых видовхладореагентов (гидрохлорфторуглеро-дов) с низким потенциалом разрушенияозонового слоя.

Согласно протоколу Монреальской конференции (1990 г.), пересмотренному затем в Лондоне (1991 г.) и Копенгагене (1992 г.), предусматривалось снижение выбросов хлорфторуг-лерода к 1998 г. на 50%. Согласно ст. 56 Закона Российской Федерации об охране окружающей природной среды, всоот­ветствии с международными соглашениями, все организации и предприятияобязаны сократить и в последующем полностью прекратить производство ииспользование озоноразрушающих веществ. Даже если протокол будет выполнен всемистранами, необходимо продолжать решать проблему защиты людей от УФ-радиации,поскольку многие из хлорфторуглеродов мо­гут сохраняться в атмосфере сотни лет.

Ряд ученых продолжают настаивать на естественномпро­исхождении «озоновой дыры». Причины ее возникновения одни видят вестественной изменчивости озоносферы, циклической активности Солнца, другиесвязывают эти процессы с рифто-генезом и дегазацией Земли,

Кислотные дожди

Одна из важнейших экологических проблем, скоторой свя­зывают окисление природной среды, —кислотные дожди. Об­разуются онипри промышленных выбросах в атмосферу диок­сида серы и оксидов азота, которые,соединяясь с атмосферной влагой, образуют серную и азотную кислоты (рис. 13.3).В ре­зультате дождь и снег оказываются подкисленными (число рН ниже 5,6). ВБаварии (ФРГ) в августе 1981 г. выпадали дожди в почву Повышение кислотности почвы угле и нефти, сгорает нарушаетв ней биологическое с образованием SO2    равновесие

Вода открытых водоемов закисляется. Рыба гибнет скислотностью рН=3,5. Максимальная зарегистрированная ки­слотность осадков вЗападной Европе — рН=2,3.

Суммарные мировые антропогенные выбросы двух глав­ныхзагрязнителей воздуха — виновников подкисления ат­мосферной влаги — SO2 и N0^ составляютежегодно — бо­лее 255 млн т (1994 г.). На огромной территории природная средазакисляется, что весьма негативно отражается на со­стоянии всех экосистем.Выяснилось, что природные экоси­стемы подвергаются разрушению даже при меньшемуровне загрязнения воздуха, чем тот, который опасен для человека. «Озера иреки, лишенные рыбы, гибнущие леса — вот пе­чальные последствияиндустриализации планеты» (X. Френч, 1992).

Опасность представляют, как правило, не самикислот­ные осадки, а протекающие под их влиянием процессы. Под действиемкислотных осадков из почвы выщелачиваются не только жизненно необходимыерастениям питательные веще­ства, но и токсичные тяжелые и легкие металлы —свинец, кадмий, алюминий и др. Впоследствии они сами или обра­зующиесятоксичные соединения усваиваются растениями и другими почвенными организмами,что ведет к весьма нега­тивным последствиям. Например, возрастание в подкислен­нойводе содержания алюминия всего лишь до 0,2 мг на один литр летально для рыб.Резко сокращается развитие фито­планктона, так как фосфаты, активизирующие этотпроцесс, соединяются с алюминием и становятся менее доступными для освоения.Алюминий снижает также прирост древесины. Токсичность тяжелых металлов (кадмия,свинца и др.) про­является еще в большей степени.

Пятьдесят миллионов гектаров леса в 25европейских стра­нах страдают от действия сложной смеси загрязняющих ве­ществ,включающей кислотные дожди, озон, токсичные ме­таллы и др. Так, например,гибнут хвойные горные леса в Ба­варии. Отмечены случаи поражения хвойных илиственных ле­сов в Карелии, Сибири и в других районах нашей страны.

Воздействие кислотных дождей снижает устойчивостьле­сов к засухам, болезням, природным загрязнениям, что приводит к еще болеевыраженной нх деградации как природных эко­систем.

Ярким примером негативного воздействия кислотныхосад­ков на природные экосистемы является закисление озер. Осо­бенно интенсивнооно происходит в Канаде, Швеции, Норве­гии и на юге Финляндии (табл. 13.4).Объясняется это тем, что значительная часть выбросов серы в таких промышленноразвитых странах, как США, ФРГ и Великобритании, выпа­дают именно на ихтерритории (pnct 13.4); Наиболее уязвимы в этих странах озера, таr  как коренные породы,слагающие их ложе, обычно представлены гранитб-гнейсами и гранитами, неспособными нейтрализовать кислотные осадки, в отличие, например, отизвестняков, которые создают щелочную среду и препятствуют закислению. Сильнозекислены и многие озера на севере США.

Закисление озер опасно не только для популяцийразлич­ных видов рыб (в том числе лососевых, сиговых и др.), но часто влечет засобой постепенную гибель планктона, многочис­ленных видов водорослей и другихего обитателей. Озера ста­новятся практически безжизненными.

Таблица 13.4 Закисление озер в мире (по данным «XX век; последние 10 лет»,1992)

Страна Состояние озер Канада Более 14 тыс. озер сильно закислены; каждому седь­мому озеру на востоке страны нанесен биологический ущерб Норвегия

В водоемах общей площадью 13 тыс. км2 уничтожена рыба и еще на 20 тыс. км2 — поражена

Швеция В 14 тыс. озер уничтожены наиболее чувствительные к уровню кислотности виды; 2 200 озер практически без­жизненны Финлян­дия 8 % озер не обладают способностью к нейтрализации кислоты. Наиболее закисленные озера -в южной части страны    ^ США В стране около 1 тью. подкисленных озер и 3 тыс. поч­ти кислотных (данные фонда охраны окружающей сре­ды). Исследования АООС в 1984 г. показали, что 522 озера имеют сильную кислотную среду и 964 находятся на грани этого

В нашейстране площадь значительного закисления от вы­падения кислотных осадковдостигает несколько десятков мил­лионов гектаров. Отмечены и частные случаизакисления озер (Карелия и др.). Повышенная кислотность осадков наблюдает­сявдоль западной границы (трансграничный перенос серы и других загрязняющих веществ)и на территории ряда крупных промышленных районов, а также фрагментарно напобережье Таймыра и Якутии.