Тема 4. Деякі риси екологічної системи «Земля». Атмосфера. Гідросфера. Літосфера План

1. Стан атмосфери та раціональне використання повітря.

2. Раціональне використання води.

2. Раціональне використання суходолу.

1. Стан атмосфери та раціональне використання повітря

Внаслідок надмірного забруднення атмосфери людиною нині виникає можливість розвитку в біосфері явищ, які відзначаються загрозою реальної небезпеки навіть для самого існування життя на Землі. Ці явища розглядаються нижче.

Парниковий ефект. Останнім часом в результаті збільшення в атмосфері концентрації вуглекислого газу, закису азоту, метану, фреонів та водяної пари розвивається так званий парниковий ефект. Він полягає в поступовому розігріванні поверхні нашої планети. Справа в тому, що повітря, до складу якого входять перелічені гази, набуває властивостей парникового скла: сонячне світло пропускає, але затримує тепло розігрітої Сонцем поверхні Землі у приземному шарі атмосфери.

Небезпечність цього явища полягає, перш за все, у тому, що воно збільшить посушливість клімату в середніх широтах, які є основними зерновими регіонами планети (Україна, чорноземна зона в Росії, Кубані, «зернові штати» США). Крім того, парниковий ефект спричинить танення льодовиків Гренландії, Антарктиди, Арктики й в горах, внаслідок чого рівень Світового океану підвищиться на 6-10 метрів, стане причиною затоплення значної території суходолу в прибережній зоні (близько 20%) і навіть деяких країн, наприклад, Бангладеш.

Глобальне підвищення температури на поверхні Землі спричинюється не лише парниковим ефектом, а й безпосереднім підігріванням атмосфери внаслідок спалювання людиною величезної кількості палива в котельнях, на теплових електростанціях, а також в результаті експлуатації атомних електростанцій.

Деяке уявлення про парниковий ефект в масштабах планети може дати клімат на Венері. Її щільна атмосфера, що на 98% складається з вуглекислого газу, розжарена до 500°С, коли залізо стає червоним.

Кислотні опади. Оксиди сірки і азоту, які потрапляють в атмосферу внаслідок роботи теплоелектростанцій і автотранспорту, сполучаються з атмосферною вологою, утворюють сірчану та азотну кислоти. Ці кислоти у складі атмосферних опадів попадають на поверхню Землі.

Такі опади, особливо дощі, вкрай шкідливо діють на довкілля:

• знижується врожайність більшості сільськогосподарських культур внаслідок ушкодження листя кислотами;

• вимиваються з ґрунту кальцій, калій і магній, що викликає деградацію флори та фауни;

• гинуть ліси (у першу чергу чутливі до кислотних дощів кедр, бук і тис);

• отруюється вода озер і ставків, де гине риба, зникають комахи;

• зникають водоплавні птахи й тварини, що живляться комахами;

• гинуть ліси у гірських районах (наприклад, у Карпатах), що викликає гірські зсуви й грязєві потоки;

• прискорюється руйнування пам'ятників архітектури й житлових будинків, особливо тих, що оздоблені мармуром і вапняком;

• збільшується кількість захворювання людей та тварин (подразнення очей, хвороби дихальних шляхів тощо).

Забруднення повітря у приміщеннях тютюновим димом.

Тут варто зупинитися також на шкідливості для людини тютюнового диму, який містить близько 200 особливо отруйних речовин (чадний газ, бензопірен, нікотин тощо). Наукові дослідження показали, що вдихати цей дим у 4 рази шкідливіше, ніж вихлопні гази автомобіля безпосередньо з вихлопної труби. Визначено, що щорічно на Землі від хвороб, спричинених курінням тютюну, вмирає близько 1,5 млн. людей. Не менш небезпечне так зване «пасивне куріння», коли тютюновий дим вдихає людина, яка сама не курить, але знаходиться поблизу курія.

Особливої шкоди завдає куріння жіночому організму. Як показали дослідження американських медиків, 80% обстежених ними жінок, що протягом 20 років випалювали понад 25 сигарет щодня, померли від хвороб серця. Навіть 1-4 сигарети в день збільшують ризик захворювань серця жінок у 12 разів. Абсолютно неприпустиме паління для вагітних жінок – це в 100% випадків приводить до ненормального розвитку дитини, народження мертвих дітей або дітей із розумовими й іншими відхиленнями тощо.

На сьогодні викликає тривогу значне поширення куріння в нашій країні серед молоді, особливо дівчат, і навіть дітей, чому сприяє реклама та доступність сигарет. А між тим на Заході курити стало не модно.

Озонові дірки. Останнім часом вчені дуже занепокоєні поступовим, але неухильним збільшенням двох зон в атмосфері (над Антарктидою та островом Шпіцбергеном), щільність озонового шару в яких неухильно зменшується. Цей шар, що розміщений на висоті у межах 20-50 км, захищає все живе на Земній поверхні від надзвичайно шкідливого ультрафіолетового випромінювання. Точні причини утворення цих «озонових дірок» поки що не встановлені, але відомо, що деякі хімічні речовини (окиси азоту, фреони тощо) викликають це явище. Джерелом оксидів азоту у верхніх шарах атмосфери є вихлопні гази літаків та ракет. Фреони – холодоагенти, що застосовуються в холодильних агрегатах.

Наслідки руйнування озонового шару показав науковий експеримент, здійснений американськими вченими ще в 60-тих роках XX століття. Над одним із тихоокеанських атолів під дією спеціальної речовини, яка була розсіяна в атмосфері за допомогою ракети, на декілька годин було зруйновано озоновий шар. У результаті цього від потужної ультрафіолетової радіації на даній території загинули всі живі організми: рослини, тварини і навіть бактерії.

Зниження вмісту озону в атмосфері загрожує зменшенням врожаїв сільськогосподарських рослин, захворюваннями тварин і людей, збільшенням шкідливих мутацій тощо. Такі тенденції вже спостерігаються в країнах Південної півкулі, ближче до Антарктиди, перш за все, в Новій Зеландії.

Ядерна ніч та зима. Останнім часом ми майже зовсім не говоримо про загрозу ядерної війни. Але вона не зникла, бо ряд країн (Франція, Китай та інші) не підписали міжнародну угоду про заборону випробувань ядерних бойових пристроїв. Вони продовжують розробляти нові види цієї зброї масового знищення та випробовувати їх. Ряд тоталітарних арабських країн (Ірак, Іран, Лівія) намагаються придбати таку зброю.

Моделювання на ЕОМ, проведене американськими та незалежно від них російськими вченими, свідчать, що навіть локальний ядерний конфлікт може спричинити глобальну екологічну катастрофу, яка матиме такі наслідки:

• теплове нагрівання атмосфери на 1°С, що спричинює ураганні вітри;

• забруднення атмосфери радіоактивними речовинами, які за короткий час поширяться по всій земній кулі;

• виділення горючих газів внаслідок пожеж і руйнування промислових нафтових і газових свердловин та проводів, що викличе підвищення глобальної температури атмосфери Землі на 4-5°С у перші ж дні після катастрофи;

• утворення під час ядерних вибухів великої кількості оксидів азоту; їх надходження в стратосферу зумовить руйнування від 40 до 60% озонового шару, що викличе різке збільшення ультрафіолетового випромінювання поверхні Землі;

• забруднення атмосфери величезною кількістю пилу, сажі й попелу внаслідок ядерних вибухів та пожеж.

Найстрашнішим наслідком конфлікту буде саме останній. Пил, попіл і сажа за один-два тижні затягнуть небо «над усією Землею». У результаті цього прозорість атмосфери зменшиться у 200 разів. У цей же час температура приземного шару повітря знизиться на 15-30°С, а в окремих регіонах – на 40-50°С. Настане «ядерна ніч та зима», які триватимуть декілька місяців. Таке явище спричинить загибель більшості рослин, а потім тварин і людини. Ймовірно, що біосфера взагалі припинить своє існування.

Поступово пил та сажа осядуть. Охолодження зміниться нагріванням атмосфери на 20-30°С вище норми, що спричинить повені і грязеві потоки, перш за все в гірських місцевостях. Неоднорідні температурні зміни над сушею та океаном викличуть ураганні вітри й снігопади в прибережних районах материків.

Забруднення атмосфери та погода. Рівень забруднення повітря залежить не тільки від обсягу викидів промислових підприємств і автотранспорту, а й від метеорологічних умов. Жаркі безвітряні літні дні, або безвітряна погода восени та взимку, коли майже немає циркуляції повітря, сприяють виникненню застійних явищ біля земної поверхні та різкому зростанню тут концентрації шкідливих та отруйних домішок. У районах великих міст з інтенсивним рухом автотранспорту за таких умов утворюється смог, що є результатом хімічного забруднення атмосфери.

Про раціональне використання повітряного середовища ми поки-що можемо говорити лише як про його захист від забруднення шкідливими та отруйними речовинами. Найбільш дієвими важелями такого захисту є економічні, хоча існують також організаційні, технологічні та деякі інші заходи. Прикладами технологічних заходів можуть бути заміна теплоелектростанцій екологічно «чистішими» джерелами електроенергії (сонячною енергією, енергією вітру, хвиль, припливів і відпливів, теплом Землі, біоенергетикою), очищення вугілля від піриту (сірчаного колчедану), заміна вугілля та мазуту на газ, удосконалення автодвигунів і т. і.