Поступлением некоторых веществ в воздух

 

Вещество	Природное поступление, т/год	Антропогенное поступление, т/год
Озон	2х109	незначительно

Продолжение таблицы 5

 

Вещество	Природное поступление, т/год	Антропогенное поступление, т/год
Двуокись углерода	7x1010	1,5x1010
Окись углерода	-	2х108
Сернистый газ	1,42х108	7,3х107
Соединения азота	1,4х109	1,5х107
Взвешенные вещества	(770-2200)х 106	(960-2615) х 106

 

Газы поступают в атмосферу вследствие испарения жидкостей с по­верхности земли. Если воды загрязнены, то над ними в зоне аэрации обра­зуется облако пара этой загрязненной воды, представляющей собой смесь различных ингредиентов. Пар включает наиболее легкие, летучие вещест­ва, содержащиеся в загрязненной воде. Пролитые на грунт нефть и нефте­продукты также частично испаряются и загрязняют атмосферный воздух. Над поверхностью нефти и нефтепродуктов формируется облако газооб­разных углеводородов.

 

СМОГ

«Одно из двух: или люди сделают так, что в воздухе станет меньше дыма, или дым сделает так, что на Земле станет меньше людей».

Луис Баттан

Смог (англ. «smoke» - дым и «fog» - туман) - одно из опаснейших «завоеваний» цивилизации.

Примеры:

В 1257 году жители Лондона одними из первых испытали последствия загряз­нения атмосферы, называемого «смогом». Многие лондонцы испытывали недомо­гание от загрязнения воздуха угольной пылью. В связи с этим король Эдуард I в 1276 г. был вынужден принять суровый закон, запрещающий сжигать уголь в английской столице. Даже был повешен один нарушитель закона. Но интересы экономики отодвинули на второй план природоохранные интересы. С XVII века уголь становится основным видом топлива, и Лондон вновь приобрел славу одно­го из самых задымленных городов мира.

Отрезвление пришло 5 декабря 1952 г. Лондон покрылся густым туманом, в котором содержалось огромное количество угольной копоти и сернистого газа (5—10 мг/м³ и выше). На этот раз смог стал причиной смерти четырех тысяч го­рожан, страдавших сердечно-сосудистыми заболеваниями.

В июле и августе 1970 года город Токио окутывал «фотохимический смог» - густая молочная дымка. Она образовалась вследствие воздействия ультрафиолетовых лучей солнца на накопившиеся в воздухе соединения оксидов азота, углево­дорода и двуокиси серы. Только 18 июля к врачам обратились шесть тысяч то­кийцев с жалобами на головную боль, тошноту, жжение в глазах и подкашивание ног. В течение 1972-1978 годов от фотохимического смога погибли 395 токий­цев.

ТЕХНОГЕННОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ АТМОСФЕРЫ ПЫЛЬЮ

 

Для промышленных и горнодобывающих районов характерно распро­странение отходов в виде угольной, породной, кварцевой, асбестовой и других пылей, загрязняющих атмосферу.

Обильное пылевыделение происходит при разработке месторождений карьерным способом с применением взрывных работ, особенно в засуш­ливых и подверженных действию ветров районах. При взрывании 200-300 тонн взрывчатых веществ объём пылевого облака достигает 20-25 млн. м³. Общий объём образующейся при одном массовом взрыве пыли достигает до 300 тонн. Угольная пыль разносится ветром при транспортировке угля по железной дороге.

Минеральные частицы загрязняют воздушное пространство непродол­жительное время, главным образом вблизи предприятий, оседая на почву, поверхность водоемов и других объектов. На более далекие расстояния распространяется действие техногенных пыльных бурь. Причиной их яв­ляется ветровая эрозия почв, вызванная хозяйственной деятельностью че­ловека. Так, в районе Арала в 1980-е годы бури ежегодно переносили с обнаженного морского дна площадью 29000 км² от 90 до 140 млн. тонн соли и песка. Они оседали на огромном пространстве - от снежников Афгани­стана в юго-западном направлении до Белоруссии почти за две тысячи километров к северо-западу.

Твердые пылевидные частицы с поверхности Земли заносятся в атмо­сферу на значительную высоту. Так, пыль, поднятая тяжелой сельскохо­зяйственной техникой, обнаружена в тропосфере на высоте 10 км. Средняя продолжительность пребывания легкой примеси составляет около двух лет в стратосфере, 1-4 месяца в верхней тропосфере и 6-10 суток в ниж­ней тропосфере. При таком времени существования примеси успевают распространиться на многие тысячи километров от тех мест, где они по­ступили в атмосферу.

Общая масса аэрозолей, выбрасываемых ежегодно в воздух в резуль­тате хозяйственной деятельности человека, составляет около 300 млн. тонн. При средней скорости 30-35 м/с западных потоков, наблюдаемых в верхней тропосфере и нижней стратосфере умеренных широт, аэрозоль успевает обогнуть земной шар за 10-12 суток. Скорость движения возду­ха в меридиональном направлении значительно меньше зональной скоро­сти. Вследствие этого из одной широтной зоны в другую, в том числе из северного полушария в южное, аэрозоль распространяется существенно медленнее, чем в зональном направлении.

Продолжительное пребывание в воздухе неосаждающихся пылевых примесей препятствует нормальному проникновению солнечных лучей.

 

РАДИАЦИОННОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ

Источник поступления в атмосферу искусственных радиоактивных веществ - разрабатываемые урановые месторождения, отходы атомной промышленности, ядерные взрывы, аварии на АЭС и пр.

Примеры:

Самое крупное антропогенное радиоактивное заражение атмосферы произо­шло во время чернобыльской катастрофы 26 апреля 1986 г. (см. ниже на стр. 90).

31 января 1995 г. в 11 часов 15 минут произошел выброс радиоактивной парогазовой смеси на территории НИИ атомных реакторов Минатома России в Димитровграде (Ульяновская область). Около тонны радиоактивной смеси с общей активностью до 100 милликюри вырвалось в атмосферу из кипящего под давлени­ем реактора типа ВК-50. Реактор использовался для снабжения тепловой и электрической энергией института и близлежащего жилого массива. В резуль­тате выброса загрязнился производственный участок в 100 м². Максимальная мощность дозы загрязнения составляла 7 миллирентген в час.

С отходами атомной промышленности в атмосферу попадают изотопы ¹³¹I, ¹³³Хе, ⁸⁵Кг и др.; с продуктами ядерных взрывов - ¹⁴С, ³H, ¹³¹I, ⁹⁰Sr, ¹³⁷Сs, ¹⁴⁴Се, ⁹⁵Zr и др. Большая часть их соединяется с аэрозольными час­тицами, переносится воздушными потоками на значительные расстояния, оседает в поле силы тяжести и вымывается осадками. Во время ядерных взрывов в атмосфере, производимых Китаем, радиоактивные примеси, которые переносило воздушными течениями, выпадали на территории России.

Максимальные значения радиоактивности ⁹⁰Sr отмечались весной 1963 г. в Северном полушарии. Здесь в течение ряда предшествующих лет про­водились массовые испытания ядерного оружия в атмосфере. В Южном полушарии содержание ⁹⁰Sr достигло максимума примерно на полгода позже, а значения радиоактивности были в несколько раз меньше по срав­нению с таковыми в Северном полушарии.

По данным специалистов и экспертов Национальной академии США, при взрыве ядерных боеприпасов общей мощностью 104 Мт могут про­изойти следующие изменения в природной среде:

а) выбросы оксидов азота в стратосферу будут сопровождаться умень­шением общего содержания озона на 30-70%;

б) увеличение притока ультрафиолетовой радиации существенно сни­зит продуктивность сельского хозяйства;

в) радиоактивные излучения нанесут большой урон всему живому на Земле, вызовут рост заболеваний раком и генетических болезней.

 

КИСЛОТНЫЕ ДОЖДИ

 

В промышленных зонах загрязняющие атмосферу диоксиды серы, ок­сиды углерода и другие вещества, растворяясь в атмосферной влаге, воз­вращаются на землю в виде кислотных дождей. Кислотные дожди пагуб­но влияют на здоровье людей, снижают плодородие почв, вызывают ги­бель лесов, ускоряют коррозию металлических конструкций. Они, в част­ности, повинны в безжизненности 14 тысяч озер Канады, загрязнении около 85 тысяч озер и 100 тысяч километров рек в Швеции. Ежегодный ущерб, наносимый кислотными дождями, оценивается в миллиарды дол­ларов.

В 1970-е гг., чтобы уменьшить загрязнение воздуха, на предприятиях-загрязнителях стали возводить высокие дымовые трубы. Это значительно улучшило качество воздуха непосредственно в конкретном районе, но вы­звало перенос загрязнений на дальние расстояния, в частности, через на­циональные границы. Воздушные потоки переносят загрязняющие веще­ства из одних слоев атмосферы в другие, и кислотные осадки выпадают за сотни и тысячи километров от места выброса соответствующих газов.

Неэквивалентный трансграничный обмен кислотными дождями сделал весьма уязвимой экологическую безопасность соседних государств. На­пример, в 1991 г. из России на Украину поступило 25 тыс. тонн серни­стых соединений. А на территории России выпало 405 тыс. тонн соедине­ний серы, принесенных из Украины. Из США ветрами переносится свыше половины кислотных осадков, поражающих территорию Канады. Швеция получает около 70% загрязнения со стороны Великобритании, ФРГ и дру­гих соседей.

 

ПАРНИКОВЫЙ ЭФФЕКТ

 

Накапливающиеся в нижних слоях атмосферы углекислый газ и другие газы окутывают Землю наподобие парниковой пленки. Вызываемый ими «парниковый эффект» проявляется в следующем. «Парниковые» газы не поглощают солнечное излучение в оптическом диапазоне, поэтому

большая часть солнечной радиации достигает земной поверхности и на­гревает ее. В то же время «парниковые» газы не пропускают в обратном направлении тепловое (инфракрасное) излучение Земли. Это приводит к повышению температуры в нижних слоях атмосферы планеты. «Парнико­вый эффект» на 45% обусловлен углекислым газом, на 23% - метаном, на 19% - фреоном, на 3% - закисью азота.

Вопрос о возможном влиянии углекислого газа на тепловой бюджет системы «атмосфера - земная поверхность» возник более ста лет назад. Появившаяся в 90-х гг. прошлого столетия гипотеза Аррениуса-Чемберлена связывала изменения климата с колебаниями содержания в атмосфе­ре углекислого газа. И, в частности, объясняла ими происхождение лед­никовых периодов.

Многие тысячелетия средняя температура на планете держалась на уровне + 15 °С. За последние 100 лет она выросла у поверхности Земли на 0,5-0,6 градусов. Ученые считают, что в этом повинен и человек. В ре­зультате его хозяйственной деятельности в атмосфере растет содержание углекислого газа. Ныне процессы выброса парниковых газов и потепле­ния климата идут очень быстро. Каждый год в атмосферу попадает более 7 млрд. тонн «техногенного» углерода: 5,4 млрд. тонн его выбрасывается ежегодно при использовании минерального топлива. Еще до 2,6 млрд. тонн добавляет уничтожение лесов.

Потепление климата на планете было замечено в 60-х годах прошлого века. Сто лет назад, в доиндустриальный период, на миллион частей воз­духа по объему приходилось 280 частей двуокиси углерода. В конце 1980-х годов этот показатель возрос до 348. Он может удвоиться до 560 между серединой и концом XXI века. По оценке ученых, к 2050 г. температура нижней части атмосферы может повыситься на 2,5 градусов. Природная среда, видимо, не сможет приспособиться к столь резким переменам. В результате этого может измениться циркуляция атмосферы, и на месте плодородных земель возникнут пустыни. Для России, 60% территории которой составляет зона вечной мерзлоты, возрастет риск подтоплений.

В 1991 году ученые подсчитали «вклад» каждой страны в производст­во «парниковых газов». Так, почти две трети выбрасываемой в атмосферу планеты углекислоты приходится на такие страны, как США (21,8%), бывший СССР (15,8%), Китай (11,2%), Япония (4,8%), Германия (4,3%), Индия (3,1%) и Великобритания (2,5%).

Учитывая огромный экологический риск, таящийся в «парниковом эф­фекте», Международная конференция (Буэнос-Айрес, Аргентина, 1998 г.) приняла решение о снижении экономически развитыми странами к рубе­жу XXI века выброса двуокиси углерода в атмосферу с нынешних 3,5

тонны (в расчете на одного человека) до 1 тонны в год. Участники конфе­ренции договорились о квотах на выброс углекислоты для каждой из стран. В частности, до 2012 г. страны Европейского Союза и Швейцария должны снизить выброс парниковых газов по сравнению с 1990 годом на 8%, США - на 7%, Япония - на 6%. Учитывая, что Россия в связи с эко­номическим спадом загрязняет атмосферу на 20-25% меньше, чем рань­ше, ее обязали удержаться в исходной точке.

 

ОЗОНОВЫЕ ДЫРЫ

 

Основная масса озона в атмосфере расположена на высоте от 10 до 50 км. Максимум его концентрации отмечается на высоте 20-25 км. Здесь озоновый слой составляет по объёму менее 1/1000000 доли земной атмо­сферы. Но его экологическая роль огромна. Поглощая большую часть вредного ультрафиолетового излучения Солнца, озоновый слой выполня­ет роль экрана, предохраняющего живые организмы от губительного влияния коротковолновой ультрафиолетовой радиации. Земную по­верхность достигают только те ультрафиолетовые лучи, которым мы обя­заны загаром (см. часть 1).

В 1985 г. английский ученый Джозеф Фарман и японский ученый Сигэру Тюбати первыми обнаружили разрыв озонового слоя над Антаркти­кой. За 7 лет содержание озона в «дыре» уменьшилось более чем вдвое. Это вызвало тревогу в мире. Затем «озоновые дыры» наблюдались над Арктикой и другими районами. В связи с этим проблема «озонового слоя» стала одной из острых глобальных проблем человечества. На планете есть места, где слой озона уменьшился на 3%.

По мнению ряда ученых, эти разрушения озонового слоя - следствие поступления в атмосферу фреонов, хлорфторуглеродистых соединений, применяемых в качестве аэрозолей, хладагентов и в производстве пласт­масс, а также при обогащении руд цветных металлов. Исследования НАСА показали: одна молекула газа, используемого в кондиционерах автомоби­лей, разрушает десятки тысяч молекул озона. Пропорционально уменьше­нию озона возрастает ультрафиолетовая радиация, вызывающая у челове­ка рак кожи. Сокращение озонового слоя на 1% вызывает ежегодный рост раковых заболеваний кожи на 6%. При этом снижается продуктивность сельского хозяйства, Мирового океана и т.д.

Некоторые исследователи считают, что выбросы фреонов играют вто­ростепенную роль, и связывают снижение устойчивости озонового слоя с полетами сверхзвуковых самолетов и запусками ракет, увеличивающими поступление водорода в верхние слои атмосферы. Водород рассматрива­ется как катализатор процесса.

Около 10% общего количества озона содержится в нижней части ат­мосферы. Здесь озон играет роль загрязнителя. При больших концентра­циях он воздействует на дыхательные пути, раздражает глаза, может на­рушать рост растений и воздействовать отрицательно на различные мате­риалы (резину, ткани, краски и др.), вызывая их старение. Озон в тропо­сфере, а также метан, окислы азота и хлорфторметаны (хлорфторуглероды), поглощая длинноволновую радиацию атмосферы, способствуют образо­ванию в тропосфере тепличного эффекта, нагревая ее и охлаждая страто­сферу.

 

КОСМИЧЕСКИЙ «МУСОР»

 

В процессе антропогенной деятельности засоряется и околоземное космическое пространство. По некоторым данным, количество антропогенного «мусора» в нем составляет около 3000 тонн. В основном это ос­колки приблизительно 3 тысяч разрушившихся последних ступеней ракет, отработавших спутников. Наибольшая плотность наблюдается на высоте около 800 км, где в полосе шириной 10 км находится до 200 обломков.

Осколочный «мусор» представляет угрозу для космических кораблей и экипажей больше, чем метеориты. Он может оставаться на орбитах сот­ни, тысячи и миллионы лет. Метеориты часто повреждают поверхность космических кораблей, но они представлены частицами размером не бо­лее миллиметра и состоят из материала, похожего на песок. Техногенные осколки, вращающиеся с огромной скоростью вокруг Земли, достигают размеров теннисного мяча. Такие осколки могут повредить обшивку спут­ника. На низких орбитах металлические осколки меньше сантиметра ле­тят с относительной скоростью 10 км/с. Они могут причинить вред обо­лочке корабля и привести к гибели космонавта.

 

ВАРИАЦИИ КЛИМАТА ЗЕМЛИ

 

В результате химического загрязнения атмосферы, «парникового эф­фекта» и разрушения озонового слоя меняется климат планеты. По про­гнозам специалистов, если современные тенденции в развитии энергетики сохранятся, то к середине будущего века рост температуры может при­вести к непредсказуемым изменениям климата Земли.

Самое серьезное последствие ожидаемого потепления - повышение уровня Мирового океана. Если потепление в районе полюсов будет боль­ше, чем в других частях света в 2-3 раза, уровень морей должен повыситься на 25-140 см. При подъеме их уровня, соответствующем верхней части этого интервала, будут затоплены низкорасположенные прибреж­ные города и сельскохозяйственные районы. При этом будет замедлено действие «атмосферного теплового двигателя», который приводится в движение за счет разности между экваториальной и полярной температу­рами. Это может изменить распределение осадков, направления господ­ствующих ветров и океанических течений. Некоторые районы станут су­ше, в других возрастет увлажнение. Границы сельскохозяйственных куль­тур и лесов могут передвинуться в более высокие широты.

Поскольку современное сельское хозяйство формировалось в опреде­ленных климатических условиях Земли, которые практически не меня­лись с момента его зарождения, любые климатические изменения окажут серьезное воздействие на сельскохозяйственное производство. Метеоро­логические модели прогнозируют снижение влагообеспеченности почв в период вегетации растений из-за того, что увеличиваются испарения в та­ких сельскохозяйственных районах мира, как центральные районы Север­ной Америки и зернопроизводящие районы бывшего СССР. А воздейст­вие потепления океанов на морские экосистемы и пищевые цепи просто неизвестны.

Сочетание положительных аномалий температуры и осадков будет способствовать формированию катастрофических селей в очагах форми­рования гляциальных и гляциально-дождевых селей (Хибины, Централь­ный Кавказ, Средняя Азия).

 

⇐ Предыдущая9101112131415161718Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: