12.3. Экологические проблемы атмосферы

Атмосфера играет исключительную роль в жизни ГО. Однако в результате жизнедеятельности человека происходит заметное изменение самой атмосферы. Человек воздействует на все климатические процессы – теплооборот, влагооборот и циркуляцию атмосферы.

Одной из наиболее серьезных проблем, возникшей в последние десятилетия, является проблема глобального потепления климата. Климат испытывал изменения на протяжении всей истории Земли. Изменения климата имели разные временные масштабы – от 10 до 10⁸ лет. Последний масштаб отвечает ледниковым периодам, а первый – современным колебаниям климата. За короткий исторический период климат в северном полушарии претерпел несколько драматических колебаний. Самым значительным из них было заметное потепление Арктики (конец XIX в. – начало XX в.). Еще более мощным явилось последнее потепление климата, природа которого в значительной степени техногенная.

Наиболее существенными факторами техногенного воздействия на климат, связанными в основном с развитием энергетики, промышленности, сельского хозяйства и других отраслей являются следующие:

– изменение газового состава атмосферы вследствие выбросов в нее продуктов сжигания органического топлива – углекислый газ, окислы азота, фреоны, метан, озон и др.;

– изменение аэрозольного состава атмосферы вследствие поступления в нее сажи, продуктов сгорания в виде соединений серы, др. частиц, в результате воздействия на почву и т.д.;

– поступление в атмосферу либо в воды суши и океана непосредственно тепловой энергии – тепловых выбросов;

– изменение структуры (альбедо и свойств шероховатости) подстилающей поверхности.

Наибольшее значение имеет первая из указанных причин техногенного изменения климата. Особенно важен рост содержания в атмосфере за счет техногенной деятельности следующих парниковых газов: водяного пара, двуокиси углерода (CO₂), метана (CH₄), оксида азота (N₂О) и фреонов.

Ежегодно в атмосферу выбрасывается около 60 млн. т твердых частиц, которые способствуют образованию смога и затрудняют видимость в атмосфере. Диоксид серы и оксиды азота служат главным источником образования кислотных осадков. Большое воздействие на газовый состав атмосферы оказывает увеличение концентрации оксида углерода (на 1 % в год) и метана (на 0,5 % в год). Почти ⅔ всех мировых выбросов этих загрязнителей приходится на экономически развитые страны Запада и США.

Но еще более опасный и масштабный эффект экологического кризиса связан с воздействием на нижние слои атмосферы так называемых парниковых газов, и, прежде всего, диоксида углерода и метана. Диоксид углерода поступает в атмосферу как в результате разрушения биоты человеком, при котором она распадается на воду и углекислый газ (⅓ всех поступлений), так и вследствие сгорания минерального топлива (⅔). Уничтожение лесов также действует как источник CO₂.

Источниками поступления в атмосферу метана служат сжигание биомассы, некоторые виды сельскохозяйственного производства (распашка земель, расширение рисовых плантаций), утечка его из нефтяных и газовых скважин. Концентрация CO₂ в атмосфере, по данным конференции в Рио-де-Жанейро, на 2000 г. составляет 0,038 % (в 1960 г. – 0,032 %). При удвоении значений концентрации углерода, в отсутствии каких-либо других изменений, увеличение средней глобальной температуры земной поверхности составит 1,5–4,5° С, что вызовет таяние ледников и полярных льдов, поднимет уровень Мирового океана, создаст угрозу для сотен миллионов жителей прибрежных районов и полностью затопит некоторые острова, обусловит развитие и других негативных процессов, прежде всего – опустынивания земель. По подсчетам ученых средняя температура Земли к 2000 г. составила 15,5º С (в 1970 г. – 14,9° С), наибольший рост температуры отмечен в северной части Тихого океана (0,75º за 100 лет) и в северной Америке (0,57º за 100 лет).

Техногенная гипотеза образования «озоновой дыры» связана с увеличением содержания в атмосфере искусственных химических соединений – фреонов (хлорфторкарбоны). Поступают они из аэрозольных упаковок, бытовых холодильников, рефрижераторов, выбросов химических заводов. Эти соединения поднимаются вверх, при их разложении образуется свободный хлор, разрушающий озон.