Висновки

За результатами нашого дослідження можна зробити такі висновки:

1. Основна причина виникнення кислотних опадів – це утворення дрібних крапельок сірчаної та азотної кислоти, внаслідок сполучення окисів сірки та азоту з атмосферною вологою. Причому, окиси сірки та азоту потрапляють в атмосферу через викиди автомобільних двигунів та ТЕС. Вони переносяться вітрами у вигляді кислотного туману й випадають на землю кислотними дощами та кислотним снігом.

2. Негативні наслідки проявляються на всій екосистемі. Руйнується ґрунт, у водоймах гинуть цінні види промислових риб, зникає унікальна рослинність, наявна інтенсивна міграція багатьох хімічних елементів, жовтіють і гинуть хвойні дерева і т. д. Сильно руйнуються цінні історичні пам’ятки. Якщо людина потрапляє під кислотний дощ, подразнюється її шкіра і слизові оболонки, порушується дихальна діяльність, з’являється біль у грудях. Через забруднену воду люди можуть одержувати дуже важкі отруєння.

3. Засоби по запобіганню негативного впливу кислотних опадів – це боротьба із забрудненістю атмосфери, яка має проводитися комплексними заходами об’єднанням країн. Так як сірка та азот потрапляють в атмосферу через ТЕС та двигуни автомобілів, то і способи боротьби із забрудненням атмосфери ґрунтуються на очищенні та утилізацію газів та пилу від ТЕС, і регулюванні двигунів внутрішнього згорання та встановленні на них спеціальних каталізаторів.

Кислотні опади – глобальна екологічна проблема людства, причиною якої і стала сама людина. Будь-хто має нести відповідальність за наслідки своїх дій, тому люди просто зобов’язані зробити все можливе, щоб зменшити негативні наслідки кислотних опадів і запобігти їм.

Озонова проблема

Явище серйозного пошкодження озонового захисту біосфери Землі є типовим прикладом глобальної екологічної проблеми техногенного характеру. Історія “озонової діри” цікава не тільки сама по собі, а й як перший приклад порівняно оперативної і скоординованої дії вчених та урядів більшості країн світу.

Як відомо, терміном “озонова діра” офіційно названо зону стратосфери над Антарктидою з дуже зменшеною від нормального значення для цих висот концентрацією озону. Виникає під час антарктичної зими, досягаючи максимуму розвитку в самому її закінченні. Потім поступово заповнюється, а влітку антарктична стратосфера повертається до норми. В момент найбільшого розміру “озонова діра” останніми роками подекуди навіть виходить за межі континенту Антарктиди, зумовлюючи помітне зменшення кількості озону над Південною Австралією і Новою Зеландією.

Озоносферу над Антарктидою з 1957 р. вивчали вчені Великобританії. Перше невелике зменшення кількості озону відзначено у 1968 p., істотне у 1977 р. Значне посилення цього явища датується 1982-1984 pp., після чого проблема набула світового розголосу, а до досліджень долучилися інші країни. Залучивши чималі фінанси і всю можливу техніку (висотні літаки, ракети і супутники), антарктичної зими 1987 року було зроблено якнайдетальніші вимірювання хімічного складу повітря на багатьох висотах. Так було отримано незаперечне свідчення того, що причиною зникнення озону були сполуки хлору і фтору: всюди, де їх було багато озону мало, і навпаки. Пояснимо коротко механізм утворення озону і причини негативного впливу на нього деяких техногенних хімічних сполук. Озон триатомний кисень (О3), молекула якого формою на диво схожа на молекулу води. її нестійкістю пояснюється швидке зменшення запаху озону після грози. Нестійкість пов’язана з підвищеною хімічною активністю озону. У великих концентраціях він пошкоджує і рослини, і тварини. Відомо, що озон використовується як набагато кращий від хлору реагент для знезараження питної води від усіх патогенних мікроорганізмів.

У процесах і утворення, і розпаду озону в незабрудненій стратосфері найактивнішу роль беруть два з трьох ультрафіолетів А, В і С Всі короткохвильові фотони у сонячному випромінюванні вчені поділяють на:

ультрафіолет А, який непогано проходить крізь атмосферу, має помірну енергію, хімічно (але досить м’яко) діє на клітини нашої шкіри, бере участь в утворенні вітамінів групи Д, провокує характерну засмагу. Шкідливий лише у надмірних дозах;

Ультрафіолет В з більшою на 20-40 % енергією фотонів. На жаль, вона виявляється цілком достатньою для розщеплення зв’язків у біомолекулах, що пошкоджує клітини і провокує небажані мутації (частина яких веде до раку шкіри меланоми). Якщо вилучити з повітря озон, то решта газів погано поглинають цей вид ультрафіолету, його шкідлива дія на біосферу стане дуже небезпечною;

Ультрафіолет С зі ще більшою енергією фотонів. На щастя, їх кількість мала і частина газів атмосфери поглинає цей “третій” ультрафіолет (УФС).

У процесі поглинання УФС “парним” киснем О2 у верхній стратосфері вилучається цей найнебезпечніший фотон і утворюються два атоми кисню. Останні прилучаються до цілих молекул “парного” кисню і утворюють вже триатомну молекулу озону. Максимальна його кількість спостерігається на висотах 20-30 км, зрідка вище.

Озон чудово поглинає УФВ, розпадаючись на атом кисню і молекулу “парного” кисню. Отже, у вічному циклі утвореннярозпаду озону з потоку сонячного випромінювання вилучаються якраз ті фотони, що становлять серйозну небезпеку для рослин і тварин на поверхні Землі. Що це не жарти, а сумна правда, свідчать чимало різноманітних експериментів з дослідження впливу УФВ і УФС на найпростіші, рослини і тварини.

У незабрудненій стратосфері Землі кількість сполук, що є “хімічними ворогами” озону, незначна, тому вже кілька сот мільйонів років “озоновий щит” мав достатню непроникність для надійного захисту життя на суші і у поверхневих шарах океану.

На жаль, з другої половини XX ст. homo tehcnocraticus ненавмисне, але рішуче, розпочав дірявити озоновий щит. Найефективнішим “свердлом” виявилися так звані фреони сполуки з одночасним вмістом і фтору, і хлору (насамперед CFCl3 i CF2Cl2 , які масово використовувалися в холодильних машинах та аерозольних балонах). У нижніх шарах атмосфери вони нешкідливі, бо хімічно доситьтаки інертні. Діставшись до стратосфери і поглинувши один ультрафіолетовий фотон, розпадаються, звільняючи атоми хлору і фтору. Кожен з останніх, до свого вимивання вниз у формі сполуки з воднем (кислоти), встигає каталітичним способом розкласти (знищити!) десятки тисяч молекул озону.

За відсутності молекул озону відповідна кількість УФ-фотонів прорветься до поверхні Землі й зашкодить біосфері. До цієї неприємності додається й та, що час згаданого вимивання хлору і фтору з практично безхмарної стратосфери становить десятки не годин, а років!

Ми б хотіли привернути увагу до ще важливішої, на наш погляд, обставини. Коли після винайдення фреонів вивчали їх дію на людину і довкілля, до цієї справи були залучені медики і біологи. Та жодна людина з цієї групи фахівців, перевіряючи вплив цих речовин на здоров’я людини, не могла передбачити, що на запаморочливій висоті у стратосфері є речовина, якій фреони через багато років завдадуть непоправної шкоди.

А через озон шкодитимуть і людям.

Отже, справді серйозні екологічні питання надто твердий горішок для вузьких спеціалістів навіть найвищої кваліфікації. Чи могли у ті часи передбачити шкоду фреонів для озоносфери екологи? Мабуть, не могли, бо тоді знання про процеси у верхній атмосфері були надто поверховими.

На наш погляд, для запобігання виникненню нових “озонових дір"

(пошкодження інших частин біосфери) необхідний одночасний розвиток екології, як найнеобхіднішої нині інтегральної науки, та ефективне об'єднання зусиль фахівців з усіх природничих наук для спільного аналізу комплексу аспектів впливу дій і технологій людства на біосферу.

В історії з фреонами таке об’єднання відбулося у 80-х роках XX ст. Хоч було доведено, що “озонова діра” такої інтенсивності є суто локальним явищем (зимовий вихор навколо Південного полюсу припиняє контакти антарктичного повітря з довкіллям, тому хлор і фтор мають досить часу для знищення початкової кількості озону, яка потім не поповнюється аж до закінчення полярної ночі), та не можна було заперечити швидкого накопичення фреонів у повітрі всієї Землі.

Навіть оптимісти погоджувалися з тим, що цей процес необхідно рано чи пізно зупинити.

Вимірювання з подальшими обчисленнями і моделюванням показали, що вже через 50 років кількість озону над нами зменшиться щонайменше удвічі, якщо й далі викидати в повітря щороку понад 1 млн т хлорних сполук.

Зусиллями науковців і політиків у 1985 р. було прийнято Конвенцію про захист озону. Цього заклику було вочевидь мало і в 1987 р. представники тридцяти провідних промислових країн світу підписали офіційну угоду (Монреальський протокол) про дати і рівні припинення застосування фреонів і заміну їх безпечними для озоносфери сполуками і речовинами.

Відтоді представники цих країн спільно стежать за виконанням угоди, періодично збираючись у Монреалі для корекції протоколу. Зазначимо, що розвинені країни загалом цілком успішно виконують програму захисту озонового шару. Вони навіть пішли на те, щоб повністю припинити використання фреонів не з 2000 p., а з 1996 р.

Складніша ситуація з країнами, що розвиваються, бо більшість з них не прилучилися до озонозахисних проектів. Це одне з тих питань, щодо яких дискутують між собою представники бідного Півдня і багатої Півночі.

СМОГ

Смог (англ. smog, від smoke - дим і fog - туман), сильне забруднення повітря у великих містах і промислових центрах.

Смог буває наступних типів:

Вологість зміг лондонського типу - поєднання туману з домішкою диму і газових відходів виробництва.

Крижаний зміг Аляскинского типу - смог, який утворюється при низьких температурах з пари опалювальних систем і побутових газових викидів.

Радіаційний туман - туман, який з'являється в результаті радіаційного охолодження земної поверхні і маси вологого приземного повітря до точки роси.

Звичайно радіаційний туман виникає вночі в умовах антициклону при безхмарній погоді і легкому бриз.

Часто радіаційний туман виникає в умовах температурної інверсії, що перешкоджає підйому повітряної маси.

У промислових районах може виникнути крайня форма радіаційного туману - зміг.

Сухий зміг лос-анджелеського типу - смог, що виникає в результаті фото-хімічних реакцій, які відбуваються в газових викидах під дією сонячної радіації; стійка синювата серпанок з їдких газів без туману.

Фотохімічний зміг - смог, основною причиною виникнення якого вважаються автомобільні вихлопи.

Автомобільні вихлопні гази і забруднюючі викиди підприємств в умовах інверсії температури вступають в хімічну реакцію з сонячним випромінюванням, утворюючи озон.

Фотохімічний зміг може викликати ураження дихальних шляхів, блювоту, роздратування слизистої оболонки око і загальну млявість. У ряді випадків у фотохімічному зміг можуть бути присутніми сполуки азоту, які підвищують вірогідність виникнення ракових захворювань.

Фотохімічний зміг ДЕТАЛЬНІШЕ:

Фотохімічний туман являє собою багатокомпонентну суміш газів і аерозольних частинок первинного і вторинного походження. До складу основних компонентів смогу входять озон, оксиди азоту і сірки, численні органічні сполуки перекісної природи, звані в сукупності фотооксидантами. Фотохімічний зміг виникає в результаті фотохімічних реакцій за певних умов: наявності в атмосфері високої концентрації оксидів азоту, вуглеводнів і інших забруднювачів, інтенсивної сонячної радіації та безвітря або дуже слабкого обміну повітря в приземному шарі при потужній і протягом не менше доби підвищеної інверсії. Стійка безвітряна погода, що зазвичай супроводжується інверсіями, необхідна для створення високої концентрації реагуючих речовин.

Такі умови створюються частіше в червні - вересні і рідше взимку. При тривалій ясній погоді сонячна радіація викликає розщеплення молекул діоксиду азоту з утворенням оксиду азоту і атомарного кисню. Атомарний кисень з молекулярною киснем дають озон. Здавалося б, останній, окислюючи оксид азоту, повинен знову перетворюватися на молекулярний кисень, а оксид азоту - в діоксид. Але цього не відбувається. Оксид азоту вступає в реакції з олефінамі вихлопних газів, які при цьому розщеплюються по подвійному зв'язку і утворюють осколки молекул, і надлишок озону. В результаті тривалої дисоціації нові маси діоксиду азоту розщеплюються і дають додаткові кількості озону. Виникає циклічна реакція, у результаті якої в атмосфері поступово накопичується озон. Цей процес в нічний час припиняється. У свою чергу озон вступає в реакцію з олефінамі. В атмосфері концентруються різні перекису, які в сумі і утворюють характерні для фотохімічного туману оксиданти. Останні є джерелом так званих вільних радикалів, що відрізняються особливою реакційною здатністю. Такі смоги - нерідке явище над Лондоном, Парижем, Лос - Анжелесом, Нью - Йорком і іншими містами Європи та Америки. За своїм фізіологічному впливом на організм людини вони вкрай небезпечні для дихальної і кровоносної систем і часто бувають причиною передчасної смерті міських жителів з ослабленим здоров'ям.

Смог спостерігається звичайно при слабкій турбулентності (завихрення повітряних потоків) повітря, і отже, при стійкому розподілі температури повітря по висоті, особливо при інверсія температури, при слабкому вітрі або штилі.

Інверсії температури в атмосфері, підвищення температури повітря з висотою замість звичайного для тропосфери її убування. Інверсія температури зустрічаються і у земної поверхні (приземні інверсії температури.), і у вільній атмосфері. Приземні інверсія температури частіше всього утворюються в безвітряні ночі (взимку іноді і вдень) в результаті інтенсивного випромінювання тепла земною поверхнею, що призводить до охолодження як її самої, так і прилеглого шару повітря. Товщина приземних інверсія температури складає десятки - сотні метрів. Збільшення температури в інверсійної шарі коливається від десятих доль градусів до 15-20 ° С і більше. Найбільш могутні зимові приземні інверсія температури в Східному Сибіру.