2 Источники загрязнения атмосферы и последствия ее загрязнения (парниковый эффект, озоновая дыра, ядерная зима, смоги, кислотные осадки)

Загрязнение атмосферы происходит в результате привнесения в воздух или

образования в нем физических агентов, химических веществ или организмов, которые неблагоприятно влияют на среду жизни или наносящих ущерб материальным ценностям. Среди антропогенных источников загрязнения наибольшего давления на атмосферу наносят топливно-энергетический комплекс, металлургия, химическая промышленность и автомобильный транспорт. Во многих промышленных городах Украины загрязнение достигло опасного для жизни человека уровня.

Последствия загрязнения атмосферы следующие: парниковый эффект, кислотные дожди, разрушение озонового экрана, смоги.

Парниковый эффект. Климат Земли, который зависит в основном от состояния ее атмосферы, на протяжении геологической истории периодически изменялся: чередовались эпохи существенного похолодания и эпохи потепления. И в последнее время ученые-метеорологи бьют тревогу: сегодня атмосфера Земли разогревается намного быстрее, чем когда-либо в прошлом. Это обусловлено деятельностью человека: во-первых, человек подогревает атмосферу, сжигая большое количество традиционного топлива и вводя в действие атомные электростанции; во-вторых, в результате сжигания органического топлива, а также вследствие уничтожения лесов в атмосфере накапливается углекислый газ, содержание которого за последние 100 лет в воздухе увеличилось на 17%. В земной атмосфере углекислый газ действует как стекло в теплице или парнике: он свободно пропускает солнечные лучи к поверхности Земли, но удерживает ее тепло. Это приводит разогрева атмосферы, известное как парниковый эффект. В чем же заключается его опасность? Расчеты и моделирование на ЭВМ свидетельствуют: повышение среднегодовой температуры повлечет изменения таких важнейших климатических параметров, как количество осадков, облачный покров, океанические течения, размеры полярных ледяных шапок. Внутренние районы континентов станут суше, а побережье - влажными, зима будет короче и теплее, а лето - длительным и жарче. Основные климатические зоны в северном полушарии сместятся на север примерно на 400 км. Это обусловит потепление в зоне тундры, таяние слоя вечной мерзлоты и полярных ледяных шапок. В средних широтах, то есть в главных «хлебных» районах климат станет полупустынным и урожаи зерна резко сократятся. Глобальное потепление приведет к таянию ледников Гренландии, Антарктиды и гор, уровень Мирового океана повысится на 6-10 метров, при этом будет затоплено около 20% суши, где живут сотни миллионов людей.

В последнее время тревога ученых по поводу парникового эффекта еще усилилась. Оказалось, что кроме углекислого газа, парниковый эффект вызывают также некоторые другие газы: метан, оксиды азота, фреоны - содержание которых через антропогенное воздействие стремительно растет.

Разрушение озонового слоя атмосферы. Жизнь на Земле зависит от энергии Солнца. Поступает эта энергия на Землю в виде света видимого излучения, а также инфракрасного, или теплового и ультрафиолетового излучений. Ультрафиолетовое несет наибольшую энергию и является физиологически активным, то есть интенсивно действует на живое вещество. Одним из составляющих УФ является, так называемый, «жесткий ультрафиолет», чрезвычайно вреден для всего живого: они приводят к нарушению структуры белков и нуклеиновых кислот и в конце концов к гибели клеток. От этого излучения все живое на Земле защищает озоновый щит Земли. В последнее время ученые чрезвычайно обеспокоены снижением содержания озона в озоновом слое атмосферы. Этот нежелательный и опасный процесс под действием некоторых химических веществ - хлор и бром- производных углерода (фреонов), которые широко применяются в технике и быту в качестве хладагентов, розпорошувачи в аэрозольных упаковках и т.д.. Мировое производство фреонов в начале 90-х годов ХХ века превысило 1,4 млн т в год. Под действием УФ излучения фреоны разлагаются с выделением атомарного хлора, который является эффективным катализатором расщепления озона на молекулярный и атомарный кислород. Так, один атом хлора приводит к разложению 100 тыс. Атомов озона. Разрушение озонового слоя вызывают также ракетная и космическая техника и современные сверхзвуковые самолеты. Выбросы продуктов сжигания топлива из их двигателей также раскладывают озон.

По оценкам НАСА (США), с 1978 по 1990 год количество озона в озоновом слое уменьшилось на 45%. Этот процесс уменьшения концентрации озона постоянно продолжается и скорость этого процесса составляет 0,224% в год. Как показали спутниковые наблюдения, за последние 15 лет УФ излучения на поверхности Земли выросло более чем на 10%, а в районах Антарктиды - более чем на 40%. И это приводит к снижению иммунитета и увеличение частоты инфекционных заболеваний людей и животных. Как утверждает «Гринпис»,, уменьшение толщины озонового слоя на 10% приводит к увеличению заболеваний раком кожи 300 тыс. Населения.

С целью предотвращения дальнейшего разрушения озонового слоя атмосферы правительства многих стран подписали в 1985 в Вене (Австрия) Конвенцию об охране атмосферного озона и сокращения производства фреонов и других веществ, разрушающих озон.

Ядерная зима. Чрезвычайно опасны загрязнения атмосферы радионуклидами, встречающимся при аварийная атомных электростанциях и других ядерных объектах и испытаний ядерного оружия. Особенно опасной, даже катастрофической, была бы ядерная война, которая привела бы к гибели не лишь человечества, но и всего живого на Земле. Расчеты, выполненные на ЭВМ учеными, свидетельствуют, что в случае ядерного конфликта с использованием ядерных зарядов мощностью 1000 Мт тротила, независимо от месяца взрыва, возникнут огромные пожары, которые повлекут потепление на 1 С. Это будет сопровождаться ураганами и приведет к значительным разрушениям зданий и растительного покрова. Радионуклиды течениями воздуха быстро распространятся по всему земному шару. Вследствие пожаров и разрушения нефтяных и газовых скважин в атмосферу выделится много «парниковых газов», значительное количество пыли и сажи. Это приведет к повышению температуры еще на 4-5 С, таяние ледников и повышение уровня поды в Мировом океане, в результате чего будут затоплены огромные территории суши. Поступления в стратосферу большого количества оксидов азота повлечет существенное разрушение озонового слоя, что значительно увеличит УФ облучения Земли. В воздух поднимется более 5 млрд т мелкодисперсных частиц пыли и пепла, которые черной тучей затянут все небо над землей, прозрачность атмосферы уменьшится в 200 раз. Наступит ядерная ночь, что приведет к полной гибели растительного покрова биосферы.

При этом будет происходить нагрев тропосферы и охлаждения приземного слоя воздуха на 15-30 С в течение первого месяца конфликта. Локальные снижения температуры достигать -40 ... -50 С. Наступит ядерная зима, которая продлится несколько месяцев. После оседания пыли и сажи атмосфера прогреется на 20-30 С выше нормы, что повлечет наводнения на больших площадях и селе в горных районах, которые будут сопровождаться ураганами и снегопадами, массовой гибелью растений, животных и людей. Распространятся эпидемии болезней. Таким образом, локальный ядерный конфликт может привести к гибели человечества, а, возможно, и вообще жизнь на Земле.

Смоги (фотохимические туманы). Атмосферный воздух благодаря неравномерному нагреву солнечными лучами в разных широтах, особенно между полярными и экваториальными зонами, интенсивно циркулирует. Циркуляция воздуха усредняет состав компонентов в нем и способствует перемещению водяного пара из океанов континентальные районы и загрязнений на большие расстояния. Кроме перемещения загрязнений происходят их разнообразные химические превращения. В атмосфере под действием ионизирующих излучений происходят фотохимические процессы с образованием оксидов азота, серы, молекул озона и др .. озон образуется в воздухе под воздействием УФ-излучения с длиной волны 253 нм, а оксид азота - до 100 нм. При взаимодействии углеводородов с озоном или атомарным оксисеном образуются свободные пероксидные высокоактивные вещества, способные вступать в реакцию с оксидами азота и другие соединения с окислительными свойствами - оксид анты. Наличие свободных радикалов в атмосферном воздухе приводит к образованию смога. Основными продуктами фотохимических реакций являются альдегиды, кетоны, оксиды углерода, органические нитраты и оксид анты. В загрязненной атмосфере за одновременным наличием SO3, NO, NO2 и углеводородов, при облучении олефинов и ароматических соединений образуются значительные количества аэрозолей. Количество аэрозолей уменьшается с повышением относительной влажности воздуха.

Атмосферные загрязнения вызывают острые и хронические отравления, оказывают метатоксичну и промоторной действие. Широко известны случаи массовых отравлений людей вследствие кратковременного повышения уровня загрязнения атмосферного воздуха. Так, в 1930 году в Бельгии в долине реки Маас вследствие возникновения токсического тумана заболели тысячи людей, умерло 60 человек. В 1948 году в США в г.. Донора заболело 50% населения, 20 человек умерли. В 1952 году вследствие образования токсического тумана в Лондоне умерло 4 тыс. Человек.

В случае образования смога резко увеличивается загрязнение воздуха сажей и сернистыми соединениями, углеводородами, озоном и окислами азота. Образованию смога способствует температурная инверсия, следующего в ясные солнечные дни при охлаждении земли за счет излучения. При этом в безветренную погоду все загрязнения распространяются в поверхностном слое. При смога особенно страдают и чаще погибают люди с хроническими респираторными и сердечно-сосудистыми заболеваниями.

Кислотные осадки. Оксиды серы и азота, попавшие в атмосферу, окисляются и, сочетаясь с водой, образуют туманообразного капли серной и азотной кислот. Переносясь ветрами на значительные расстояния, они впоследствии выпадают вместе с дождем, который имеет кислую реакцию. Кислотными называют вообще любые осадки (дождь, снег, туман), если значение их рН составляет менее 7,0.

Под влиянием кислотных осадков происходит ущемление водоемов и почв, вымывание из почвы калия, магния, кальция и уменьшение урожайности сельскохозяйственных культур на 3-8%, деградация флоры и фауны. В закиснених водоемах гибнет рыба и многочисленные виды насекомых. Вследствие выпадения кислотных дождей гибнут леса, особенно буковые, тисовые и кедровые. Гибель лесов приводит горные оползни и сели. Кислотные осадки ускоряют разрушение жилых домов и архитектурных памятников, украшенных мрамором и известняком. Кислотный снег наносит еще больший вред, чем дождь, поскольку он может накапливаться в течение длительного времени, что приводит к значительному зажатия почвы при таянии снега весной. Кислотность талой воды в десятки раз выше кислотности дождевой. Во многих странах кислотные дожди наносят значительный ущерб. Так, в Украине за последние 35 лет площадь кислых почв увеличилась на 33%. Эти почвы нуждаются в известковании, что повышает себестоимость сельскохозяйственной продукции.