double arrow
Парниковый эффект

Кислотные дожди

Фотохимический смог

Для его образования необходимо наличие в атмосфере в солнечную погоду оксидов азота, углеводородов (их выбрасывают в атмосферу автотранспорт, промышленные предприятия).

Фотохимические смоги, впервые обнаруженные в 40 − х гг. XX в, в Лос −теперь периодически наблюдаются во многих городах мира.

Кислотные дожди известны более 100 лет. Однако проблема кислотных дождей возникла около 20 лет тому назад. Впервые выражение «кислотный дождь» использовал Роберт Ангус Смит (Великобритания) в 1872 г.

Источниками кислотных дождей являются газы, содержащие серу и азот. Наиболее важными среди них являются: SO2, NOх, H2S.

Кислотные дожди возникают из − за неравномерного распределения этих газов в атмосфере.

Различают прямое и косвенное воздействия кислотных осадков на человека. Прямое воздействие обычно не представляет собой опасности, так как концентрации кислот в атмосферном воздухе не превышают 0,1 мг/м3, т. е. находятся на уровне ПДК (ПДКс.с = 0,1 и ПДКм.р = 0,3 мг/м3 для H2SO4). Такие концентрации нежелательны лишь для детей и астматиков.

Прямое воздействие представляет собой опасность для металлоконструкций (коррозия со скоростью до 10 мкг/год), зданий, памятников и т. п., особенно из песчаника и известняка из-за разрушения карбоната кальция.

Наибольшую опасность кислотные осадки представляют при их попадании в водоемы и почву, что приводит к уменьшению рН воды (рН = 7 − нейтральная среда). От значения рН воды зависит растворимость алюминия и тяжелых металлов в ней и, следовательно, их накопление в корнеплодах, а затем и в организме человека. При изменении рН воды меняется структура почвы и снижается ее плодородие. Снижение рН питьевой воды способствует прямому поступлению в организм человека указанных выше металлов и их соединений.




В нашей стране повышенная кислотность осадков (рН = 4...5,5) отмечается в отдельных промышленных регионах. Наиболее неблагополучными являются города Тюмень, Тамбов, Архангельск, Северодвинск, Вологда, Петрозаводск, Омск и др. Плотность выпадения осадков серы, превышающая 4 т/(км2/год), зарегистрирована в 22 городах страны, а в четырех городах − более 8... 12 т/(км /год): Алексин, Новомосковск, Норильск, Магнитогорск.

Состояние и состав атмосферы определяют во многом процессы лучистого теплообмена между Солнцем и Землей. В тепловом балансе Земли теплота солнечной радиации является определяющей, поскольку на ее долю приходится основная часть поглощаемой биосферой теплоты.



Экранирующая роль атмосферы в процессах передачи теплоты от Солнца к Земле и от Земли в Космос влияет на среднюю температуру биосферы, которая длительное время находилась на уровне около + 15 °С. Расчеты показывают, что при отсутствии атмосферы средняя температура биосферы составляла бы приблизительно − 15 °С.

Основная доля солнечной радиации передается к поверхности Земли в оптическом диапазоне излучений, а отраженная от земной поверхности − в инфракрасном. Поэтому доля отраженной лучистой энергии, поглощаемой атмосферой, зависит от количества многоатомных минигазов и пыли в ее составе. Чем больше концентрация минигазов и пыли в атмосфере, тем меньше доля отраженной солнечной радиации уходит в космическое пространство, тем больше теплоты задерживается в биосфере за счет парникового эффекта.

Отраженное ИК − излучение поглощается метаном, фреонами, озоном, оксидом диазота и т. п. в диапазоне длин волн от 1 до 9 мкм, а парами воды и углекислым газом − при длинах волн 12 мкм и более. В последние годы наметилась тенденция к значительному росту концентраций СО2, СН4, N2О и других газов в атмосфере. Аналогично изменяются концентрации метана, оксида диазота, озона и других газов. Рост концентраций СО2 в атмосфере происходит из − за уменьшения биомассы Земли и из − за техногенных поступлений.

Источниками техногенных «парниковых» газов являются: энергетика, промышленность (на их долю приходится до 50 %) и автотранспорт (до 50 %), выделяющие СО2; химические производства, утечки из трубопроводов, гниение мусора и отходов животноводства − СН4; холодильное оборудование, бытовая химия − фреоны;- автотранспорт, ГЭС, промышленность − оксиды азота и т. п.

Техногенные парниковые газы способствуют увеличению теплоты биосферы на величину порядка 70 1020 Дж/год, при этом вклад отдельных газов распределяется следующим образом, %: СО2 − 50; СН4 − 20; фреоны − 15; N20 (оксид диазота) − 10; Оз − 5. Доля парникового эффекта в нагреве биосферы в 16,6 раза больше доли других источников антропогенного поступления теплоты.

Рост концентраций минигазов в атмосфере и, как следствие, повышение доли теплоты ИК − излучения, задерживаемого атмосферой, неизбежно сопровождается ростом температуры поверхности Земли.

В 1880...1940 гг. средняя температура в Северном полушарии возросла на 0,4°С, а в период до 2030 г. она может повыситься еще на 1,5...4,5 °С.

Это весьма опасно для островных стран и территорий, расположенных ниже уровня моря. Есть прогнозы, что к 2050 г. уровень моря может повыситься на 25...40 см, а к 2100 − на 2 м, что приведет к затоплению 5 млн. км суши, т. е. 3 % суши и 30 % всех урожайных земель планеты.

Парниковый эффект в атмосфере − довольно распространенное явление и на региональном уровне. Антропогенные источники теплоты (ТЭС, транспорт, промышленность), сконцентрированные в крупных городах и промышленных центрах, интенсивное поступление парниковых газов и пыли, устойчивое состояние атмосферы создают около городов пространства радиусом до 50 км и более с повышенными на 1...5°С температурами и высокими концентрациями загрязнений. Эти зоны (купола) над городами хорошо просматриваются из космического пространства. Они разрушаются лишь при интенсивных движениях больших масс атмосферного воздуха.

Озоновый слой

Техногенные загрязнения атмосферы не ограничивают свое негативное влияние только приземной зоной. Определенная доля примесей поступает в озоновый слой и разрушает его. Разрушение озонового слоя опасно для биосферы, так как оно сопровождается значительным повышением доли ультрафиолетового излучения с длиной волны менее 290 нм, достигающего земную поверхность. Эти излучения губительны для растительности, особенно для зерновых культур, представляют собой источник канцерогенной опасности для человека, стимулируют рост глазных заболеваний.

Основными веществами, разрушающими озоновый слой, являются соединения хлора и азота. По оценочным данным, одна молекула хлора может разрушить до 105 молекул, а одна молекула оксидов азота − до 10 молекул озона.

Источниками поступления соединений хлора и азота в озоновый слой могут быть: вулканические газы, технологии с применением фреонов; атомные взрывы; самолеты («Конкорд», военные), в выхлопных газах которых содержатся до 0,01 % от общей массы газов соединения NO и NO2; ракеты, содержащие в выхлопных газах соединения азота и хлора.

Значительное влияние на озоновый слой оказывают фреоны, продолжительность жизни которых достигает 100 лет и более. Источниками поступления фреонов являются холодильники при нарушении герметичности контура переноса теплоты; технологии с использованием фреонов; бытовые баллончики для распыления различных веществ и т. п.

По оценочным данным, техногенное разрушение озонового слоя к 1973 г. достигло 0,4...1%; к 2000 г. − 3 %, а к 2050 ожидается 10 %. Ядерная война может истощить озоновый слой на 20...70 %. Заметные негативные изменения в биосфере ожидаются при истощении озонового слоя на уровне 8...10 % от общего запаса озона в атмосфере, составляющего около 3 млрд.т. Заметим, что один запуск ракеты «Шаттл» сопровождается разрушением около 0,3 % озона, что составляет около 10 т озона.

Принудительная гибель людей, занятых в сфере производства, ежегодно находится на уровне 5000 человек, что составляет около 0,24 % от числа умерших естественной смертью в тот же период; из − за загрязнения среды обитания и продуктов питания ежегодно умирает 2,2 %, а в результате техногенных катастроф − 0,06 %.

О чем говорят эти проценты? В экологии для описания устойчивости природных процессов используют правило 1 и 10 % (точки Пастера). Отклонения до 1 % от положения устойчивого равновесия свидетельствуют о возможности сохранения состояния устойчивости процессов. Отклонения в 1 % и более − о начале выхода системы из состояния устойчивости, а при отклонениях более 10 % системы и процессы попадают в ситуацию саморазрушения. Из сказанного следует, что принудительная смертность людей из-за плохого состояния компонент, среды обитания достигла опасных уровней и в случае непринятия экстренных мер грозит потерей устойчивости в процессе выживаемости населения России.






Сейчас читают про: