Проблемы загрязнения атмосферы

Глобальными загрязнениями атмосферы на­зываются те виды загрязнения, которые оказы­вают воздействие не на одно государство или регион, а на всю планету в целом. В возникно­вении глобального загрязнения принимают участие многие страны. Глобальными проблемами загрязнения атмосферы являются следующие:

1. Проблема деградации атмосферного озона. Трехатом­ный кислород (03), озон, в основном образуется в страто­сфере путем присоединения атомарного кислорода к моле­куле кислорода под воздействием солнечной радиации. В при­земном слое воздуха он формируется под влиянием случай­ных факторов (грозовые разряды, окисление органического вещества).

Слой максимальной концентрации озона на высоте 20— 25 км называется озоновым экраном. Если весь имеющийся озон собрать в один слой, то толщина его составит 3 мм, при нормальном давлении атмосферы (101,3 мПа) и темпе­ратуре 0°С на поверхности Земли.

Слой озона служит своеобразным щитом, предохраняю­щим живые организмы, в том числе и человека, от губи­тельного действия ультрафиолетового излучения Солнца.

Естественный процесс образования и разрушения озона нарушается при наличии в стратосфере оксидов азота, а также легкокипящих органических соединений, содержащих в своем составе атомы фтора, или хлора, или фреона, который выбрасывается в атмосферу при демонтаже и разрушении холодильных установок, использовании аэрозольных устройств.

Космические ракеты, высотная авиация и испытание атомного оружия в атмосфере вместе с промышленным и бытовым загрязнением атмосферного воздуха вызвали раз­рушение озонового экрана и образование озоновых дыр. В озоновой дыре содержание озона меньше, чем в самом эк­ране. При полном исчезновении озона из дыры под ней по­гибает все живое.

В настоящее время озоновые дыры наблюдаются над Ан­тарктидой, Сибирью, Западной и Центральной Европой.

2. Проблема «парникового эффекта». Средняя температура воздуха у поверхности Земли составляет 14,6°С. Однако многолетние наблюдения метеорологов показывают, что в настоящее время климат изменяется в сторону потепления. Этот процесс связан с увеличением в атмосфере концентрации парниковых газов. К парниковым газам относят углекислый газ, метан, пары воды, оксиды азота, фреоны.

Основным газом, вызывающим парниковый эффект, является углекислый. Он, подобно стеклу парника, пропус­кает лучистую энергию Солнца к поверхности Земли, но задерживает исходящие от Земли инфракрасные (тепловые) лучи и в результате создает тепличный (парниковый) эф­фект.

Повышение средней температуры на 5 °С (в среднем до 21 °С) может вызвать таяние ледников и зон вечной мерз­лоты, которое приведет к повышению уровня Мирового океана, затоплению территорий островных и прибрежных государств, а также районов вечной мерзлоты.

Основным техногенным источником поступления угле­кислого газа в атмосферу является процесс сжигания орга­нического топлива. В настоящее время только от тепловой энергетики в атмосферу поступает примерно 1 т углерода на человека в год, или около 6 млрд т на земном шаре. Прогно­зируется, что в первой половине XXI ст. выброс возрастет до 10 млрд т в год. Климатологи крайне опасным считают выброс порядка 15—20 млрд т/год.

Основным фактором вывода углерода из атмосферы яв­ляются фотосинтез и поглощение океаном.

Так, в эксперименте было показано, что увеличение в концентрации С02 в воздухе в два раза обусловило повы­шение урожайности испытуемых сельскохозяйственных куль­тур на 25 — 50%.

3. Проблема кислотных дождей. В процессе производственной деятельности промышленных предприятий, ТЭС и ТЭЦ, работы двигателей внутреннего сгорания в атмосферу выбрасываются диоксиды серы и азота. Соединяясь в тропосфере с парами воды, они превращают выпадающие дожди в слабые растворы кислот (рН—3—4). Самый кислый дождь с рН 2,4 (приблизительно соответствует столовому уксусу) был зарегистрирован в Шотландии (г. Питлхорн).

Выпадение кислотных дождей приводит к засыханию лесов, закислению почв, водоемов, гибели рыбы, ускорен­ному разрушению архитектурных сооружений и металлических конструкций.

Проблему кислотных дождей часто относят к региональ­ным, а не к глобальным проблемам. Например, в Республи­ке Беларусь средний уровень кислотности дождей равен 5,5— 6,0, хотя есть случаи, когда выпадали и более кислые осад­ки. Дело в том, что основные производственные мощности в нашей стране в качестве топлива используют природный газ, который дает малое количество кислотных выбросов. Однако резкое увеличение численности автомобилей, а зна­чит, и их выбросов увеличивает опасность появления кис­лотных дождей на территории нашей страны.

Проблема кислотных дождей стоит очень серьезно в Гер­мании, Польше и, отчасти, на Украине, где имеются боль­шие месторождения угля, который используется в качестве дешевого энергетического источника. Уголь, особенно бу­рый, большие месторождения которого находятся в Польше и Германии, при сжигании дает большое количество окси­дов серы и азота. Поэтому большое количество случаев выпа­дения кислотных дождей имеется именно в этих странах. Кроме того, в Северной Европе ветер имеет преимущественно севе­ро-восточное направление, поэтому основная часть кислот­ных осадков, образующихся над Польшей и Германией, вы­падает в странах Прибалтики, над Балтийским морем и в Южной Швеции. Именно эти регионы и страдают больше всего от кислотных осадков. Частично кислотные дожди за­носятся из Польши и на территорию нашей страны.

К локальному загрязнению атмосферы относят те выбро­сы, которые оказывают воздействие только недалеко от ме­ста их образования. В нашей стране к таким видам загрязнения можно отнести образование приземного озона, загряз­нение атмосферы в районе животноводческих комплексов, промышленных предприятий и городов.

Образование приземного озона (фотохимический смог) происходит в результате фотохимической реакции продук­тов неполного.сгорания топлива автомобилей и загрязняю­щих выбросов предприятий в условиях инверсии температу­ры. Поскольку озон (03) почти в два раза тяжелее воздуха, то он скапливается в придорожных полосах и низинах. В результате этого вдоль автомобильных трасс, а иногда и в городах скапливается достаточно большое количество озо­на, который как сильнейший окислитель оказывает нега­тивное воздействие на живые организмы. Высокие концент­рации озона являются одной из причин более частой гибели растений вдоль дорог. Если в зоне загрязнения длительный период находятся люди (например, постоянное проведение дорожных работ), фотохимический смог может вызвать по­ражение дыхательных путей, рвоту, раздражение слизистой оболочки глаз и общую вялость. В ряде случаев в фотохими­ческом смоге могут присутствовать соединения азота, кото­рые повышают вероятность возникновения раковых заболе­ваний.

Большая концентрация животных на крупных животно­водческих комплексах (особенно свиноводческие комплек­сы) обусловливает сильную степень загрязнения воздуха вокруг них. Здесь накапливаются высокие концентрации аммиака, сероводорода, метана, оксидов серы и азота, ко­торые оказывают неблагоприятное воздействие на живот­ных, работающих людей, а часто и окружающий раститель­ный мир. При воздействии смеси газов с животноводческих комплексов отмечаются рост заболеваний у людей и живот­ных, снижение продуктивности скота, ослабление и гибель деревьев.

Таким образом, загрязнение атмосферы приводит к разнообразным экологическим проблемам, которые по своему масштабу можно подразделить на глобальные (парниковый эффект, разрушение озонового слоя, кислотные дожди), региональные (загрязнение территории соседних государств) и локальные (загрязнение вокруг источника загрязнения).