2.4.4. Разрушение озонового слоя.

Озоновый слой (озоносфера) – это зона повышенной концентрации озона, расположенная на высоте 22-24 км. Основной его функцией является защита всего живого от жесткого ультрафиолетового излучения Солнца, которое способно разрушать молекулы ДНК.

Начиная с 1980-х годов над полюсами (сперва над Антарктидой, потом и над Арктикой) стали наблюдаться так называемые «озоновые дыры» - области с пониженной концентрацией озона. Позже озоновые дыры были обнаружены и в других местах. Несомненно, это опасная тенденция для биосферы.

К уменьшению концентрации озона в атмосфере ведёт совокупность факторов, главными из которых является гибель молекул озона в реакциях с различными веществами антропогенного и природного происхождения, отсутствие солнечного излучения в течение полярной зимы, особо устойчивый полярный вихрь, который препятствует проникновению озона из приполярных широт, и образование полярных стратосферных облаков (ПСО), поверхность частиц которого катализируют реакции распада озона. Эти факторы особенно характерны для Антарктики, в Арктике полярный вихрь намного слабее ввиду отсутствия континентальной поверхности, температура выше на несколько градусов, чем в Антарктике, а ПСО менее распространены, к тому же имеют тенденцию к распаду в начале осени. Будучи химически активными, молекулы озона могут реагировать со многими неорганическими и органическими соединениями. Главными веществами, вносящими вклад в разрушение молекул озона, являются простые вещества (водород, атомы кислорода, хлора, брома), неорганические (хлороводород, моноксид азота) и органические соединения (метан, фторхлор- и фторбромфреоны, которые выделяют атомы хлора и брома).

Таким образом, к возникновению «озоновых дыр» могут вести как природные, так и антропогенные процессы.

Основной антропогенной причиной снижения концентрации озона в атмосфере является значительное содержание в атмосфере фреонов. Фреоны (галогенуглероды) – высоколетучие, химически инертные у земной поверхности вещества, которые широко применяются в качестве хладагентов, пенообразователей и распылителей. Для разрушения озонового слоя наибольшее значение имеют хлор- и бром-содержащие фреоны. Фтор практически не оказывает влияние на озоносферу. Поднимаясь в верхние слои атмосферы фреоны подвергаются фотохимическому разложению с образованием оксида хлора, который интенсивно разрушает озон.

Для борьбы с дальнейшим разрушением озонового слоя еще в 1987 году был принят Монреальский протокол, согласно которому производство и применение фреонов должно быть ограничено. Он регулярно уточняется и пересматривается. В настоящее время его ратифицировали 196 стран.

2.4.5. Кислотные осадки.

Кислотными называют любые осадки (дожди, туманы, снег), кислотность которых выше нормальной. К ним также относится выпадение сухих кислых частиц. Впервые термин «кислотный дождь» был введен в 1872 году английским учёным Робертом Смитом в книге «Воздух и дождь: начало химической климатологии».

При нормальных условиях чистая дождевая вода, содержащая растворенный атмосферный диоксид углерода, образующий угольную кислоту, имеет рН = 5,6. Таким образом, кислотными считаются осадки, имеющие величины рН ниже этого показателя. Максимальная зарегистрированная в Западной Европе кислотность осадков – рН=2,3, в основном же осадки, выпадающие в городах, имеют значение рН – 4,5-5,5.

В настоящее время считается, что кислотные осадки на 2/3 обусловлены выбросами диоксида серы (SO₂) и на 1/3 выбросами оксидов азота (NO_x). Небольшой вклад в образование кислотных осадков вносят пары различных кислот, аммиак и летучие органические соединения. 88 % диоксида серы поступает от тепловых электростанций (ТЭС) и промышленных энергетических объектов, оставшиеся 12 % – от производства серной кислоты, переработки сульфидных руд и ряда других производств. Оксиды азота поступают в атмосферу в основном от ТЭС и промышленных энергетических объектов – 51 % и с выхлопными газами автомобилей - 44 %, на остальные источники приходится всего около 5 %.

Кислотные осадки оказывают негативное воздействие на экосистемы. Во-первых, кислая среда отрицательно влияет на деятельность практически всех ферментов, гормонов и других белков в организмах, регулирующих метаболизм, рост и развитие. Во-вторых, просачиваясь сквозь почву, кислые осадки выщелачивают алюминий и тяжелые металлы. Пока они связаны в нерастворимые соединения, растения и животные не способны их поглощать. Однако при низких значениях рН алюминий и тяжелые металлы переходят в растворимую форму и становятся доступными для растений и животных. Поэтому, попадая в почву или водные объекты, кислотные осадки наносят огромный вред. Некоторые виды озерной фауны в Швеции, Норвегии, Канаде и ряде других стран погибли, а это значит, что погибло много птиц и других животных, питающихся рыбой. Алюминий и тяжелые металлы крайне вредны для растений и животных, кроме того, их мобилизация приводит к загрязнению не только поверхностных, но и подземных вод, почв. При этом гибнут крайне необходимые почвенные бактерии и другие живые организмы. В-третьих, при прямом контакте кислотные осадки разрушают восковой покров на листьях и хвое, которые становятся более уязвимыми для любых внешних воздействий. Растительность начинает болеть, а затем и гибнуть. В-четвертых, кислотные осадки разрушают известковые породы, что приводит к снижению буферной емкости экосистем. Истощение буферной емкости происходит постепенно, но если не будут приняты своевременные меры для исправления неблагоприятной ситуации, последствия могут оказаться для отдельных регионов катастрофическими.

Кроме того, кислотные осадки в ряде случаем могут приводить к разрушению памятников архитектуры, трубопроводов, портить автомобили и т.д. Кислотные осадки вызывают повышение кислотности почв. В результате этого снижается эффективность применения минеральных удобрений. Из видового состава трав на долголетних культурных сенокосах и пастбищах выпадают наиболее ценные виды. Кислотные осадки несут летальные последствия для озер, рек и других водоемов. Гибнут леса, в первую очередь елово – пихтовые и дубовые. Во всех средах обитания отмечается гибель растений и животных, прямо или косвенно воды загрязняются токсичными металлами, экстрагированными из почвы, разрушается гумус - плодородный слой почв.

Очень опасно подкисление океанических мелководий, ведущее к невозможности размножения многих морских беспозвоночных животных, что может вызвать разрыв пищевых цепей и глубокое нарушение экологического равновесия в Мировом океане.

Подсчитано, что сокращение кислотных осадков на 50 % позволило бы приостановить дальнейшее подкисление окружающей среды. Это, конечно, не исправит сложившегося положения, но, как предполагают ученые, не допустит ухудшения ситуации. Поскольку большая часть кислых газов выбрасывается в атмосферу энергетическими установками, необходимо сосредоточить главное внимание на экономии энергии, переходе с угля на другие виды топлива, содержащие меньше серы (возможна предварительная подготовка угля и нормирование в нем содержания серы), на разработке и внедрении эффективных систем очистки газовых выбросов.