Природа парниковых газов и кислотных дождей. Учебное пособие

ры), полярные, иранские, китайские, а также муссоны и пассаты и местные ветры. Тяжелые металлы загрязняют, как правило, почвы, а соединения серы и азота, углеводороды чаще образуют кислотные дожди. Следует отметить, что кислотные дожди обычно выпадают в местах их происхождения, но при проявлении воздушных потоков переносятся на значительные расстояния. Например, М. Ю. Семенов (2003, с. 86) указывает на загрязнение Южной Сибири кислотными выпадениями, источники которых находятся на территории Китая.

Обмен загрязнениями стал обычным явлением между государствами и континентами: Канада, США, Европа, Китай, Корея, Монголия, Таиланд, Филиппины, Океания и др. (В. Н. Башкин, 2004, с. 450). До 40 % всех загрязнений европейской части России поступает от европейских государств благодаря действию западных воздушных масс. На востоке России ответственными за выпадение кислотных дождей, насыщенных серой и азотом, являются монгольские и северокитайские источники загрязнений. Эти выпадения из атмосферы отмечаются даже на крайнем востоке России: на Курильских островах и Сахалине – до 7 т на 1 км2 в год. На востоке остался чистым лишь г. Сингапур, в котором налажен контроль за атмосферными выпадениями загрязнений и их обеззараживанием, а ранее (до 2020 г.) в состав «чистых» территорий входила и Япония. В Европе наиболее значительным источником серы, азота, а также тяжелых металлов стали Польша, Чехия и Германия, куда США и Англия перенесли свое промышленное производство. Юго-восток Азии занял ведущее место в мире по выработке серы и азота, а также тяжелых металлов, загрязняющих Восточную Азию поллютантами.

Влияние CO2, серы, азота и других поллютантов на экосистемы сдерживалось международными соглашениями, экономическими затратами, действие которых оказалось малоэффективным в

111

связи с ростом производства в развивающихся и развитых странах. Сложилась ситуация бесконтрольного масштабного сжигания природного газа и нефти, в результате чего произошла глобальная эмиссия серы, связанная с диоксидом серы, а эмиссия азота была связана с его окисленными NOx и восстановленными NHx формами.

Следует отметить, что экология США 1950 – 1980-х гг. представляла собой классический пример загрязнения воздуха, почв, озер тяжелыми металлами и кислотными дождями: SO2, CO2, N2 и др. Озера на границе с Канадой оказались кислыми, а рыба в них и все живое погибло от ртути. Знаменитые кленовые канадские леса испытали на себе воздействие кислотных дождей (Дж. Е. Джирард, 2008). Согласно данным ESCAP, США с 1980 по 2000 г. поставляли

ввоздух ежегодно более 30 млн т SO2, затем последовало резкое снижение до 15 млн т. С 2000 г. наблюдается резкий подъем выбросов SO2 в воздух Китаем (до 80 млн т в год), что, очевидно, связано с переводом промышленного производства из США в Китай. В Европе сохранились высокие выбросы SO2 в атмосферу (до 50 млн т

вгод).

География загрязнений России поллютантами очень разная. Тяжелые металлы в почвах России присутствуют практически на всей ее территории, но особенно много установлено их в местах добычи полезных ископаемых: Курская магнитная аномалия, Печенга, Никель, Средний и Южный Урал, Южная Сибирь, Алтай и восток России (В. В. Добровольский, 1998; М. А. Глазовская, 1988; В. А. Алексеенко, 2000 и др.). Кислотные дожди в России чаще проявляются на территориях, где находятся предприятия горнообогатительного комплекса: Карелия, Средний и Южный Урал, Алтай и Южная Сибирь (В. А. Алексеенко, 2000; И. А. Карлович, 2003). Выпадение из атмосферного воздуха тяжелых металлов в регионах, значительно удаленных от мест их добычи и обогащения,

112

можно объяснить переносом поллютантов воздушными массами. Например, в Центральной России ветры разных румбов приносят во Владимирский регион различные загрязнения (табл. 4.3).

Таблица 4.3

Главные элементы атмосферных выпадений, принесенные с воздушными потоками в 2007 г. (по И. А. Карловичу, 2020)

Результаты работ геохимиков на территории СССР (России) и сопредельных государств за период с 1950 по 2020 гг. свидетельствуют о глобальных масштабах загрязнения атмосферного воздуха

ипочв континентов тяжелыми металлами и соединениями серы, азота, углеводородами и др. (В. В. Добровольский, В. А. Алексеенко, Н. С. Касимов, А. И. Перельман, В. Н. Башкин, М. А. Глазовская, В. А. Исидоров, Дж. Джирард и др.). При анализе загрязнений регионов и мест их производства сложилась ситуация, при которой мировой общественности пришлось выявить основных поставщиков загрязнений воздуха и обозначить критические нагрузки поллютантов на атмосферный воздух. Существует предположение, что все загрязнения из воздуха попадают на почвы и здесь мигрируют по площади

ина глубину.

113

Наиболее распространена латеральная миграция (А. И. Перельман, М. А. Глазовская, В. В. Добровольский и многие другие ученые). Загрязнения не «исчезают», а накапливаются и формируют геохимические барьеры. Пришло время обозначить очаги загрязнений территорий тяжелыми металлами и кислотными дождями: США, Западная Европа, Россия (Средний и Южный Урал, Южная Сибирь), Южный Китай, Индокитай, Индия. Вслед за этим ученые предложили определить критические нагрузки загрязнений. Почти все определения критических нагрузок, а их много, имеют общую методологию: максимальное поступление поллютантов (сера, азот, тяжелые металлы, стойкие органические соединения), которое не сопровождается необратимыми изменениями в биогеохимической структуре, биоразнообразии и продуктивности экосистем в течение длительного времени, т. е. 50 – 100 лет (В. Н. Башкин, 2008).

Контрольные вопросы и задания

1.Назовите основные загрязняющие вещества в воздухе.

2.Какие основные загрязняющие вещества образуются в металлургии, электроэнергетике и при работе транспорта?

3.В чем причина выпадения кислотных дождей в окрестностях промышленных центров?

4.В чем причина образования черного и оранжевого смогов?

5.Назовите основные химические вещества, вызывающие фотохимический смог.

6.Найдите величину выпадения кислотных дождей в регионах Южной Сибири, удаленных от промышленных источников загрязнения воздуха.

Библиографический список

1.Аллисон, А. Геология / А. Аллисон, Д. Пальмер. – М. : Недра, 1989. – 584 с.

114

2.Башкин, В. Н. Биогеохимия / В. Н. Башкин. – М. : Науч. мир, 2004. – 584 с. ‒ ISBN 5-89176-267-6.

3.Карлович, И. А. Основы региональной геоэкологии : учеб. пособие / И. А. Карлович ; Владим. гос. ун-т им. А. Г. и Н. Г. Столе-

товых. – Владимир : Изд-во ВлГУ, 2020. – 100 с. ‒ ISBN 978-5-9984- 1164-9.

4.Прокачева, В. Г. Техногенно-загрязняемые земли по государствам и континентам / В. Г. Прокачева, В. Ф. Усачев. – СПб. : Недра, 2002. ‒ 56 с. ‒ ISBN 5-94365-039-3.

5.Семенов, М. Ю. Кислотные выпадения на территории Сибири / М. Ю. Семенов. – Новосибирск : Наука, 2003. – 143 с. ‒ ISBN 5-02- 032015-3.

6.ESCAP. State of the environment in Asia and Pacific. New York: United Nations, 2002. 905 p.

115

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Доказательств глобального потепления несколько. Например, в конце XX и начале XXI века отмечается обрушение ледников в Северном Ледовитом и Южном океанах. Происходит скол крупных частей ледников вдоль берегов, которые в виде глыб (айсбергов) уносит течением в океаны. Следующим серьезным доказательством,

очевидно, служит продление навигационного периода в Северном Ледовитом океане. Не менее важным явлением в пользу потепле-

ния может стать процесс отступления зоны многолетнемерзлых пород в Якутии на север почти на 1000 км. М. И. Будыко обобщил данные по замеру температуры воздуха за последние сто лет и пришел к выводу о потеплении климата на 0,97°. Имеются данные о поднятии уровня Мирового океана от 10 до 25 см за счет таяния ледников. Очевидно, по этой причине состоятельные жители островной Океании стали покупать участки в Африке и переезжать туда.

Доказательной базой в пользу потепления климата может стать наличие теплых газов, в результате которых горели торфяники и леса, например в 1998 г. (самое теплое лето). В 2010 г. выгорели почти все верховые торфяники в Подмосковье. Доказательством потепления могут являться пульсирующие ледники в горах, в частности, ледники Дидаль и Медвежий на Памире, а также ледник в Кармадонском ущелье на Кавказе, в процессе схода которого погибла съемочная группа во главе с С. Бодровым.

Классическим подтверждением потепления климата является

уменьшение ледника Федченко со 100 до 70 км за последние сто лет.

Следствием потепления климата Земли можно назвать систематические лесные пожары, обилие теплых дождей, наводнений, проявлений теплых селей (в горах), оползней, карстовых процессов.

Назовем причины потепления климата, вызывающие все перечисленные факторы. Исследователи разделились на две группы. Первая группа называет такие причины потепления: космические, галак-

116

тические, астрономические, геологические, а также биологические циклы разной продолжительности, ссылаясь на книгу «Земное эхо солнечных бурь» А. Л. Чижевского. Вторая группа ‒ это сторонники проблемы антропогенеза и его следствия – техногенеза (загрязнения). Известно, что с ростом добычи угля появилась возможность использовать паровые машины в Англии (начало первой технологической революции), затем – нефть, газ, ядерное топливо – выход в космос. В настоящее время почти каждый житель планеты мечтает иметь свой автомобиль, дом, свою квартиру, т. е. материальные блага, на которые ушли или тратятся добытые из недр Земли полезные ископаемые

(до 120 Гт/г.).

Анализ геологического прошлого Земли свидетельствует о титанической работе живых организмов в течение 2,5 млрд лет в процессе эволюции окружающего мира (среды) от простейших организмов до современного высокоразвитого социального общества, обладающего «разумом», т. е. ноосферы (Учение о биосфере В. И. Вернадского, 1945). Геологическая история Земли рассматривает 24 эпохи рудообразования, нефтенакопления, газонакопления в разные периоды ее эволюции. В эти эпохи Земля тщательно «упаковывала» металлы, уголь, нефть, газ в осадочную оболочку, в литосферу и «готовила» плацдарм для существования современного разумного общества ‒ очищала атмосферу и литосферу от природных загрязнителей. Содержание кислорода за эти годы в атмосфере выросло с 0,2 до 21%, вода океанов «очистилась» от карбонатов и сульфатов путем перехода их в твердое состояние.

Сложилась ситуация, при которой современный («разумный») человек стал производить поллютанты и поставлять их в окружающую среду в объемах, соизмеримых с геологической деятельностью Земли и с продуктивностью биосферы в соотношении 6:65 Гт/г. (И. А. Карлович, 2021). Антропогенная деятельность по своим объемам стала превышать действия вулканов и антропогенных сил по поставке тепла и поллютантов в природу. Причин этому несколько:

117

–неуправляемый процесс поступления парниковых газов в воздух и, как следствие, потепление климата;

–сведение лесов, пожары, которые приведут к потере лесами основной экологической функции – поставщика в атмосферу очищенного от CO2 воздуха;

–глобальное выпадение кислотных дождей за счет техногенеза приведет к деградации почв и снижению их продуктивности.

Происходит искусственное снижение продуктивности биосферы Земли в результате площадных вырубок леса (Бразилия, США, Канада, Россия), лесных пожаров (Россия, Европа, Центральная Америка),

атакже за счет глобального загрязнения поверхности Земли тяжелыми металлами (В. В. Добровольский, 2000; В. А. Алексеенко, 2003). Следует отметить, что основным источником поллютантов от техносферы в атмосферу являются США, на которые приходится 2/3 всех накоплений загрязняющих веществ планеты (Дж. Е. Джирард, 2008). С учетом сказанного напрашивается вывод, что биопродуктивность планеты может снизиться до 25 – 35 Гт/г., это равносильно потере ее экологического потенциала.

118

РЕКОМЕНДАТЕЛЬНЫЙ БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1.Башкин, В. Н. Биогеохимия / В. Н. Башкин. – М. : Науч. мир, 2004. – 584 с. ‒ ISBN 5-89176-267-6.

2.Джирард, Дж. Е. Основы химии окружающей среды /

Дж. Е. Джирард. ‒ М. : Физматлит, 2008. ‒ 640 с. ‒ ISBN 978-5-9221- 1013-6.

3.Карлович, И. А. Основы региональной геоэкологии : учеб. пособие / И. А. Карлович ; Владим. гос. ун-т им. А. Г. и Н. Г. Столето-

вых – Владимир : Изд-во ВлГУ, 2020. ‒ 160 с. ‒ ISBN 978-5-9984- 1164-9.

4.Карлович, И. А. Основы техногенеза : Кн. 2. Факторы загрязнения окружающей среды / И. А. Карлович. – Владимир : ВГПУ, 2003. – 544 с. ‒ ISBN 5-8291-0480-6.

5.Карлович, И. А. Современный техногенез : учеб. пособие / И. А. Карлович ; Владим. гос. ун-т им. А. Г. и Н. Г. Столетовых. ‒

Владимир : Изд-во ВлГУ, 2015. ‒ 165 с. ‒ ISBN 978-5-9984-0614-0.

6.Кондратьев, К. Я. Антропогенные воздействия на слой озона. Обзор новых результатов / К. Я. Кондратьев. – М. : ВИНИТИ, 1989. – 120 с.

7.Семенов, М. Ю. Кислотные выпадения на территории Сибири / М. Ю. Семенов. – Новосибирск : Наука, 2003. – 143 с. ‒ ISBN 5-02- 032015-3.

8.Фелленберг, Г. Загрязнение природной среды / Г. Феллен-

берг. ‒ М. : Мир, 1997. – 232 с.

119

Учебное издание

КАРЛОВИЧ Игорь Анатольевич ПЕТРОВА Елена Викторовна

ПРИРОДА ПАРНИКОВЫХ ГАЗОВ И КИСЛОТНЫХ ДОЖДЕЙ

Учебное пособие

Редактор А. П. Володина Технические редакторы Ш. Ш. Амирсейидов, Н. В. Пустовойтова

Компьютерная верстка Е. А. Кузьминой Выпускающий редактор А. А. Амирсейидова

Подписано в печать 19.06.23 Формат 60×84/16. Усл. печ. л. 6,98. Тираж 30 экз.

Заказ

Издательство Владимирского государственного университета

имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых. 600000, Владимир, ул. Горького, 87.

120