Влияние кислотных осадков и смога на экосистемы
Значение рН среды чрезвычайно важно, так как от него зависит деятельность практически всех ферментов, гормонов и других белков в организме, регулирующих метаболизм, рост и развитие. На крупные виды незначительные изменения рН внешней среды могут и не оказывать сильного влияния, однако яйцеклетки, сперма и молодь водных обитателей защищены недостаточно. Когда среда водных экосистем подкислена, практически все организмы быстро вымирают, если не из-за прямого воздействия кислоты, то из-за невозможности размножения.
Ущерб не ограничивается гибелью рыбы и других водных обитателей. Многие пищевые цепи, охватывающие почти всех диких животных, начинаются в водоемах.
Дополнительный ущерб возникает в связи с тем, что кислотные осадки, просачиваясь сквозь почву, способны выщелачивать (вымывать) алюминий и тяжелые металлы. При низких значениях рН их исходно инертные соединения растворяются, становятся химически активными и оказывают сильное токсическое воздействие как на растения, так и на животных.
Наряду
с гибелью озер становится очевидной и
деградация лесов (рис. 13). Деревья,
испытывающие воздействие одного или
нескольких из показанных на рисунке
стрессовых факторов, легче поражаются
вредителями и патогенами.
Снижение буферной емкости и прогноз на будущее
Многие районы получают примерно одинаковое количество кислотных осадков, но последствия их выпадения различны. Причина этому - различная буферная емкость территорий.
Защитить систему от изменения рН при добавлении кислоты может буфер. Так называют вещество, способное поглощать ионы водорода при данном значении рН. Многие, но далеко не все водоемы и почвы содержат в качестве буфера известняк, т.е. карбонат кальция (СаСО3). Однако возможности любого буфера ограничены. Известь, например, просто расходуется, реагируя с кислотой. Поэтому говорят о буферной емкости системы. Когда она исчерпана, дополнительные ионы водорода остаются в растворе и происходит соответствующее понижение рН среды. После истощения буферной емкости системы изменение рН происходит не постепенно. При добавлении совсем небольшого количества кислоты рН резко падает. Следовательно, катастрофические изменения могут не оставить времени на исправление ситуации.
Парниковый эффект
Люди тысячелетиями стремились воздействовать на погоду. А сейчас мы внезапно оказались на пороге крупнейшего изменения климата, вызванного человеком. К сожалению, оно незапланированное, неуправляемое и может оказаться катастрофическим. Его причина - увеличение содержания в атмосфере углекислого и некоторых других газов, что приведет к потеплению климата, а значит, к повышению уровня моря и резкому изменению погодных условий во всем мире.
Улавливание тепла углекислым газом
Вам знакомо, как нагревается воздух внутри парника. Причина в том, что солнечный свет (световая энергия) проникает через стекла и поглощается землей. При этом световая энергия переходит в тепловую, земля нагревается и выделяет тепло в виде инфракрасного, или теплового, излучения. В отличие от света оно не проникает сквозь стекла наружу, т.е. улавливается внутри парника. Это и называется парниковым эффектом.
В глобальном масштабе содержащийся в воздухе углекислый газ играет ту же роль, что и стекло. Он поглощает выделяемое землей инфракрасное излучение, нагревается сам и нагревает атмосферу в целом. Значит, чем больше в ней углекислого газа, тем теплее она станет.
В результате антропогенного вмешательства концентрация углекислого газа в атмосфере, составляющая в начале XX века около 0.029%, к настоящему времени достигла 0.035%, т.е. выросла на 20%. Чем дальше, тем быстрее это увеличение.
Значительно усугубляют проблему некоторые другие газы, выбрасываемые человеком в атмосферу, особенно метан, хлорфторуглероды (ХФУ) и оксиды азота, поглощающие инфракрасное излучение в 50 - 100 раз сильнее, чем углекислый газ.