55. Парниковый эффект и погода. Кислотные осадки. Разрушение озонового слоя и проблемы его сохранения. Водные ресурсы. Способы сохранения водных ресурсов.

Парниковый эффект. В результате многогранной деятельности человека в атмосфере возрастает содержание многих газов и газообразных примесей. Некоторые из них (в основном диоксид углерода и водяной пар) приводят к нагреванию поверхности Земли. Диоксид углерода и водяной пар пропускают идущий к Земле солнечный свет, нагревающий ее поверхность, и экранируют длинноволновое тепловое излучение Земли. Так возникает парниковый эффект.

С течением времени температура поверхности нашей планеты колеблется, но прослеживается тенденция к ее повышению. Нагревание атмосферы может привести к ощутимому потеплению и, как следствие, к наводнению от таяния полярных ледников и превращению плодородных почв в пустыню. В результате массового сжигания различного вида топлива и биомассы образуется громадное количество диоксида углерода. При восстановлении нормального состава атмосферы важное значение имеет биогеохимический круговорот углерода с участием растительности. Различные растения, в том числе и крупные лесные массивы, поглощают диоксид углерода и поставляют кислород, столь необходимый всему живому. Однако в наше время этим легким нанесены серьезные, опасные раны, и их необходимо залечивать. Вырубка леса превысила все возможные границы.

Кислотные осадки. Кислотные осадки – один из ощутимых источников загрязнения окружающей среды. Кислотные соединения – преимущественно производные оксидов серы и азота. Они образуются естественным образом во время грозы, при извержении вулканов, в результате жизнедеятельности бактерий. Но все же основной источник оксидов серы и азота – выбрасываемые газы автомобильного транспорта, теплоэлектростанций, различных плавильных печей и т. п.

Содержащаяся в угле сера окисляется в газообразный диоксид и в таком виде выбрасывается из дымовых труб. Перемещаясь в атмосфере, диоксид медленно реагирует с водой, образуя серную кислоту. Образовавшийся таким образом серный кислотный осадок может выпасть на почву не только рядом с потребителем угля, но и унестись ветром за сотни километров от него.

Сохранение озонового слоя. Существуют два основных вида источников оксида азота в стратосфере. Первый из них – естественный – обусловливается бактериями: в природе оксиды азота образуются в основном в виде N3O при жизнедеятельности почвенных и морских бактерий. Второй источник – различного рода газы искусственного происхождения, а также газы, образовавшиеся при ядерных взрывах. С деятельностью человека связан еще один существенный источник загрязнения стратосферы – галогенпроизводные углероды, широко применяемые в качестве хладагентов и аэрозольных наполнителей.

Современные методы исследований аналитической химии, разработанные для обнаружения чрезвычайно малых количеств реакционноспособных молекул в лабораторных условиях, применяются для определения в естественной стратосфере таких веществ как О, ОН и С1, концентрация которых составляет около триллионных долей. Ученые-естествоиспытатели своевременно подготовили необходимую и научно обоснованную базу для законодательных актов, ограничивающих применение хлорфторметанов

Водные ресурсы и проблемы их сохранения.

Можно выделить несколько способов сохранения водных ресурсов:

• оптимальная комбинация химической и биологической чистки сточных вод;

• применение дополнительных средств очистки сточных вод, содержащих особо стойкие вещества;

• окисление загрязняющих веществ при высокой температуре и высоком давлении;

• высокотемпературное сжигание отходов и обработка их адсорбентами и ионообменными смолами;

• возвращение в производственный цикл ценных веществ, например, металлов, вызывающих загрязнение почвы и воды;

• создание быстроразлагающихся заменителей пестицидов, широко применяемые как средство борьбы с болезнями и вредителями растений.

Успешное решение проблемы сохранения окружающей среды зависит не только от ученых, специально занимающихся данной проблемой, но во многом и от всех людей, бережно относящихся к природе, в том числе и к водным ресурсам.

56. Потребление энергии и среда нашего обитания. Радиоактивное воздействие на биосферу. Воздействие излучения на организмы. Защита от облучения. Жизненно необходимая радиация. Естественно-научные проблемы защиты окружающей среды.

Потребление энергии и среда нашего обитания. Последнее столетие непременно войдет в историю как эпоха стремительного роста городов, количества грузовых и легковых автомобилей, интенсивного строительства новых дорог и расширения автострад, и многого другого, чего не мог себе представить самый образованный человек не такого уж далекого.

Стало привычным пользоваться благами энергии. Нажимая кнопку и поворачивая кран мы имеем и другую сторону медали: затопленные большие площади полезных земель, затопленные села и даже города, громадные горы отходов, кислотные дожди, загрязнение природной среды нефтью и отходами нефтяной и газовой промышленности, аэрозоли в атмосфере и т. п.

Описание мрачной картины последствий производства энергии можно было бы продолжить. Но и без того понятно: сберегая энергию, мы сохраняем природную среду нашего обитания. Проблемы производства энергии и ее сбережения не новы: ими занимались всегда и в первую очередь ученые.

Сложная проблема производства энергии и сохранения окружающей среды волнует всех людей и в первую очередь специалистов и ученых, которые предлагают разные способы ее решения. Один из способов предложили ученые США. В штате Нью-Йорк организована экспериментальная ферма, на которой выращивают гибридную иву, специально выведенную для того, чтобы служить топливом для электростанций. «Энергетическая» ива не похожа ни на одну из естественных разновидностей, это плотный куст с гибкими ветками, длина которых за год увеличивается почти на 3,5 м. Большая скорость роста – основная особенность гибрида. За год ивовый лес производит в 5–10 раз больше древесины, чем любой природный лес. Собирать урожай прутьев можно каждые три года на протяжении 20 лет. Для сжигания ветки рубят на куски длиной 5 см. Хотя такое топливо обходится не дешевле угля, зато дым от ивовых дров гораздо менее токсичен.

Радиоактивное воздействие на биосферу. В текущем столетии в связи с активной деятельностью человека, связанной с производством ядерного оружия и бурным развитием атомной энергетики, появился новый вид воздействия на биосферу – радиоактивный.

В нашем лексиконе появились термины «острая лучевая болезнь», «отдаленные последствия облучения», тревожно звучащее слово «радиация». Раньше эти термины применялись преимущественно в узком круге специалистов, занимающихся разработкой способов использования атомной энергии в первую очередь для мирных целей. Вряд ли найдется человек, который не слышал бы об успешном применении облучения в терапии опухолей, при стерилизации продуктов питания и медицинских препаратов, для предпосевной стимуляции семян и в других отраслях человеческой деятельности вплоть до криминалистики и искусствоведения.

Один из важных уроков из аварии в Чернобыле состоит в том, что изучение основ дозиметрии ионизирующих излучений и радиационной биологии – неотъемлемый элемент современной цивилизации и культуры. Нам известны многие виды излучений, которые могут взаимодействовать с облучаемой средой, не обязательно вызывая ионизирующее действие. Основная цель – количественно обосновать безопасные и допустимые уровни воздействия на живые организмы и оценить степень опасности облучения человека.

Взаимодействие излучения на организмы. Первая характеристика из используемых в практической дозиметрии – это ионизационный эффект. В начальный период развития радиационной дозиметрии чаще всего приходилось иметь дело с проникающим рентгеновским излучением, распространяющимся в воздухе. Поэтому в качестве количественной меры излучения многие годы применяли результат измерения ионизации воздуха вблизи рентгеновских трубок и аппаратов. Единицей таких измерений условились считать количество пар ионов, которые излучение образует в 1 см3 сухого воздуха, находящегося при атмосферном давлении. Позднее было установлено, что такой единице экспозиционной дозы, названной рентгеном, соответствует 2,08•109 пар ионов, т. е. примерно 2 млрд пар ионов в 1 см3 воздуха. То есть экспозиционная доза – количественная характеристика поля ионизирующего излучения, основанная на величине ионизации сухого воздуха при атмосферном давлении. Единицей измерения экспозиционной дозы является рентген .

В качестве меры глубинных доз и радиационного воздействия проникающих излучений было предложено определять энергию, поглощенную облучаемым веществом. Поглощенная доза – количество энергии, поглощенной единицей массы облучаемого вещества. Единицей поглощенной дозы является рад; 1 рад= 100 эрг/г. В системе СИ новой единицей поглощенной дозы является грэй (Гр) 1 Гр= 100 рад.

Из приведенных определений однозначно следует, что поглощенная доза – универсальное понятие, характеризующее результат взаимодействия поля ионизирующего излучения и среды, на которую оно воздействует.

Защита от облучения. Защита временем – ограничение продолжительности работы в поле излучения. Второй способ защиты от гамма-излучения - защита расстоянием. Третий способ – защита экранированием или поглощением.

Жизненно необходимая радиация. Положительный эффект малых доз радиации подтвержден многими экспериментами на растениях и животных – от насекомых до млекопитающих. И ничего в этом удивительного нет, поскольку жизнь на Земле возникла, развивалась и существует ныне в условиях постоянной атомной радиации.

Все знают, что чрезмерное повышение радиоактивного фона наносит немалый вред всему живому, и принятие всех возможных мер к тому, чтобы снизить его до нуля, кажется вполне естественным. Но проведенные в последние годы опыты с растениями и животными показали, что изоляция организма от естественной радиации вызывает в нем замедление самых фундаментальных жизненных процессов.

Земная колыбель человечества всегда была радиоактивной, и биологические объекты, развиваясь в поле ионизирующих излучений, не могли к этому не приспособиться. В этом отношении показательны опыты радиобиологов по выращиванию растений внутри камер, изготовленных из радиационно чистых материалов, которые практически не содержат в своем составе естественных радионуклидов. Оказалось, что в таких условиях побеги появляются позже, развитие растений замедлено, а урожай существенно ниже, чем в условиях естественного радиационного фона.

Естественно-научные проблемы защиты окружающей среды. Нарушение естественного состояния окружающей среды, ведущее к деградации всего живого и представляющее угрозу здоровью человека – явление не новое: оно прослеживается с древнейших времен и стало заметно проявляться на самой начальной стадии урбанизации. Население земного шара постоянно растет, продолжается стремительный рост городов – появляются мегаполисы. Потребление различных материальных ресурсов, товаров и энергии на душу населения непрерывно увеличивается. Рост населения, урбанизация, массовое производство промышленной и сельскохозяйственной продукции – все это неизбежно ведет к активному вторжению человека в окружающую среду. И в этой связи ее защита в настоящее время, как никогда, чрезвычайно важна.