Экологические катастрофы

       Загрязнение атмосферы 

       Атмосферный воздух является самой важной жизнеобеспечивающей  природной средой и представляет собой смесь газов и аэрозолей  приземного слоя атмосферы, сложившуюся  в ходе эволюции Земли, деятельности человека и находящуюся за пределами  жилых, производственных и иных помещений, именно поэтому в данном реферате этой проблеме уделено больше внимания. Результаты экологических исследований, как в России, так и за рубежом однозначно свидетельствуют о том, что загрязнение приземной атмосферы - самый мощный, постоянно действующий фактор воздействия на человека, пищевую цепь и окружающую среду. Атмосферный воздух имеет неограниченную емкость и играет роль наибо­лее подвижного, химически агрессивного и всепроницающего агента взаимодействия вблизи поверхности компонентов биосферы, гидросферы и литосферы. 

       В последние годы получены данные о  существенной роли дня сохранения биосферы озонового слоя атмосферы, поглощающего губительное для живых организмов ультрафиолетовое излучение Солнца и формирующего на высотах около 40 км тепловой барьер, предохраняющий охлаждение земной поверхности. Воздух жилищ и рабочих зон имеет  большое значение из-за того, что  человек проводит здесь значительную часть времени. 

       Атмосфера оказывает интенсивное воздействие  не только на человека и биоту, но и  на гидросферу, почвенно-растительный покров, геологическую среду, здания, сооружения и другие техногенные  объекты. Поэтому охрана атмосферного воздуха и озонового слоя является наиболее приоритетной проблемой экологии и ей уделяется пристальное внимание во всех развитых странах. 

       Загрязненная  приземная атмосфера вызывает рак  легких, горла и кожи, расстройство центральной нервной системы, аллергические  и респираторные заболевания, дефекты  у новорожденных и многие другие болезни, список которых определяется присутствующими в воздухе загрязняющими  веществами и их совместным воздействием на организм человека. Результаты специальных  исследований, выполненных в России и за рубежом, показали, что между  здоровьем населения и качеством  атмосферного воздуха наблюдается  тесная положительная связь. 

       Основные  агенты воздействия атмосферы на гидросферу - атмосферные  осадки в  виде дождя и снега, в меньшей  степени смога, тумана. Поверхностные  и подземные воды суши имеют главным  образом атмосферное питание  и вследствие этого их химический состав зависит в основном от состояния  атмосферы. По данным эколого-геохимического картирования разных масштабов, талые (снеговые) вода Русской  равнины  по сравнению с поверхностными и  подземными водами и многих районах  заметно (в несколько раз) обогащены  нитрит- и аммоний-йонами, сурьмой, кадмием, ртутью, молибденом, цинком, свинцом, вольфрамом, бериллием, хромом, никелем, марганцем. Особенно отчетливо это проявляется  по отношению к подземным вода Сибирскими экологами-геохимиками  выявлено обогащение ртутью а снеговых вод сравнительно с поверхностными водами в бассейне р.Катунь Кураиско-Сарасинская ртутно-рудная зона Горного Алтая). 

       Подсчет баланса количества тяжелых металлов в снеговом покрове показал, что  основная их часть растворяется в  снеговой воде, т.е. находятся в миграционно-подвижной  форме, способной быстро проникать  поверхностные и подземные воды, пищевую цепь и организм человека. В условиях Подмосковья цинк, стронций, никель практически полностью растворены в снеговой воде. 

       Отрицательное влияние загрязненной атмосферы  на почвенно-растительный покров связано  как с выпадением кислотных атмосферных  осадков, вымывающих кальций, гумус  и микроэлементы из почв, так и  с нарушением процессов фотосинтеза, приводящих к замедлению роста гибели растений. Высокая чувствительность деревьев (особенно березы дуба) к загрязнению  воздуха выявлена давно. Совместное действие их факторов приводит к заметному  уменьшению плодородия почв и исчезновению лесов. Кислотные атмосферные осадки рассматриваются сейчас как мощный фактор не только выветривания горных пород и ухудшения качества несущих  грунтов, но и химического разрушения техногенных объектов, включая памятники  культуры и наземные линии связи. Во многих экономически развитых странах  в настоящее время реализуются  программы по решению проблемы кислотных  атмосферных осадков. В рамках Национальной программы по оценке влияния кислотных  атмосферных осадков, утвержденной в 1980 году. Многие федеральные  ведомства  США начали финансировать исследования атмосферных процессов, вызывающих кислотные дожди, с целью оценки влияния последних на экосистемы и выработки соответствующих  природоохранных мер. Выяснилось, что  кислотные дожди оказывают многоплановое  воздействие на окружающую среду  и являются результатом самоочищения (промывания) атмосферы. Основные кислотные  агенты - разбавленные серная и азотная  кислоты, образующиеся при реакциях окисления оксидов серы и азота  с участием пероксида водорода. 

       Исследованиями  в центральной части Европейской  России установлено, что снеговые воды здесь имеют, как правило, близнейтральную  или слабо щелочную реакцию. На этом фоне выделяются районы как кислотных, так и щелочных атмосферных осадков. Снеговые воды с нейтральной  реакцией  характеризуются  низкой  буферностъю  и поэтому даже незначитель­ное  повышение концентраций в приземной  атмосфере оксидов серы и азота  может привести к выпадению кислотных  атмосферных осадков на обширных территориях. Прежде всего это касается крупных заболоченных низменностей, в которых происходят накопление загрязняющих веществ атмосферы вследствие проявления низинного эффекта аврального осаждения.  

       Процессы  и источники загрязнения приземной  атмосферы многочисленны и разнообразны. По происхождению они подразделяются на антропогенные и природные. Среди  антропогенных к наиболее опасным  процессам относятся сгорание топлива  и мусора, ядерные реакции при  получении атомной энергии, испытаниях ядерного оружия, металлургия и горячая  металлообработка, различные химические производства, в том числе переработка  нефти и газа, угля. 

       При процессах сгорания топлива наиболее интенсивное загрязнение приземного слоя атмосферы происходит в мегаполисах  и крупных городах, промышленных центрах ввиду широкого распространения  в них автотранспортных средств, ТЭЦ, котельных и других энергетических установок, работающих на угле, мазуте, дизельном топливе, природном газе и бензине. Вклад автотранспорта в общее загрязнение атмосферного воздуха достигает здесь 40-50 %. Мощным и чрезвычайно опасным фактором загрязнения атмосферы являются катастрофы на АЭС (Чернобыльская авария) и испытания ядерного оружия в  атмосфере. Это связано как с  быстрым разносом радионуклидов  на большие расстояния, так и с  долговременным характером загрязнения  территории. 

       Высокая опасность химических и биохимических  производств заключается в потенциальной  возможности аварийных выбросов в атмосферу чрезвычайно токсичных  веществ, а также микробов и вирусов, которые могут вызвать эпидемии среда населения и животных. 

       Главный природный процесс загрязнения  приземной атмосферы -  вулканическая  и флюидная активность Земли. Специальными исследованиями установлено, что поступление  загрязняющих веществ с глубинными флюидами в приземной слой атмосферы  имеет место не только в областях современной вулканической и  газо-термальной деятельности, но и  в таких стабильных геологических  структурах, как Русская платформа. Крупные извержения вулканов приводят к глобальному и долговременному  загрязнению атмосферы, о чем  свидетельствуют летописи и современные  наблюдательные данные (извержение вулкана  Пинатубо на Филиппинах в 1991 году). Это  обусловлено тем, что в высокие  слои атмосферы "мгновенно" выбрасываются  огромные количества газов, которые  на большой высоте подхватываются движущимися  с высокой скоростью воздушными потоками и быстро разносятся по всему  земному шару. Продолжительность  загрязненного состояния атмосферы  после крупных вулканических  извержений достигает нескольких лет. В ряде случаев из-за наличия в воздухе большой массы рассеянных тонкодисперсных твердых аэрозолей здания, деревья и другие предметы на поверхности Земли не давали тени. Необходимо отметить, что в снеговых выпадениях  многих  районов  Европейской  России  эколого-геохимическим картированием выявлены аномально высокие концентрации фтора, лития, сурьмы, мышьяка, ртути, кадмия и других тяжелых металлов, которые приурочены к узлам сочленения активных глубинных разломов и имеют, вероятно, природное происхождение. В случае сурьмы, фтора, кадмия такие аномалии имеют значительный размер. 

       Эти данные указывают на необходимость  учета современной флюидной активности и других природных процессов  в загрязнении приземной атмосферы  Русской равнины. Имеются основания  полагать, что в воздушных бассейнах  Москвы, Санкт-Петербурга также присутствуют химические элементы (фтор, литий, ртуть  и др.), поступающие с глубины  по зонам активных глубинных разломов. Этому способствуют глубокие депрессионные  воронки, обусловившие уменьшение гидростатического  давления и подток снизу газоносных вод, а также высокая степень  нарушенности подземного пространства мегаполисов. 

       Малоизученным, но важным в экологическом отношении  природным процессом глобального  масштаба являются фотохимические реакции  в атмосфере и на поверхности  Земли. Особенно это касается сильно загрязненной приземной атмосферы  мегаполисов, крупных городов и  про­мышленных центров, в которых  часто наблюдаются смоги. 

       Следует учитывать воздействие на атмосферу  космических тел в виде комет, метеоритов, болидов и астероидов. Тунгусское событие 1908 года показывает, что оно может быть интенсивным  и иметь глобальный масштаб. 

       Природные загрязнители приземной атмосферы  представлены главным образом оксидами азота, серы, углерода, метаном и  другими углеводородами, радоном, радиоактивными элементами и тяжелыми металлами  в газообразной и аэрозольной  формах. Твердые аэрозоли выбрасываются  в атмосферу не только обычными, но и грязевыми вулканами. 

       Специальными  исследованиями установлено, что интенсивность  аэрозольных потоков грязевых вулканов Керченского полуострова не уступает таковой "спящих" вулканов Камчатки. Результатом современной флюидной активности Земли могут быть сложные  соединения типа предельных и непредельных полициклических ароматических  углеводородов, сульфида карбонила, формальдегида, фенолов, цианидов, аммиаков. Метан  и его гомологи зафиксированы в снеговом покрове над месторождениями углеводородов в Западной Сибири, Приуралье, на Украине. В урановой провинции Атабаска (Канада) по высоким концентрациям урана в хвое черной канадской ели обнаружена Уолластоунская биохимическая аномалия размером 3 000 км2, связанная с поступлением в приземной слой атмосферы урансодержащих газовых эманации по глубинным разломам. 

       При фотохимических реакциях образуются озон, серная и азотная кислоты, разнообразные  фотооксиданты, сложные органические соединения и эквимолярные смеси  сухих кислот и оснований, атомарный  хлор. Фотохимическое загрязнение атмосферы  заметно возрастает в дневное  время и в периоды солнечной  активности. 

       В настоящее время в приземной  атмосфере находятся многие десятки  тысяч загрязняющих веществ антропогенного происхождения. Ввиду продолжающегося  роста промышленного и сельскохозяйственного  производства появляются новые химические соединения, в том числе сильно токсичные. Главными антропогенными загрязнителями атмосферного воздуха кроме крупнотоннажных  оксидов серы, азота, углерода, пыли и сажи являются сложные органические, хлорорганические и нитросоединения, техногенные радионуклиды, вирусы и  микробы. Наиболее опасны широко распространенные в воздушном бассейне России диоксин, бенз(а)пирен, фенолы, формальдегид, сероуглерод. Тяжелые металлы находятся в  приземной атмосфере Подмосковья  преимущественно в газообразном состоянии и поэтому их нельзя уловить фильтрами. Твердые взваленные частицы представлены главным образом  сажей, кальцитом, кварцем,  каолинитом, полевым шпатом, реже сульфатами, хлоридами. В снеговой пыли специально разработанными методами обнаружены окислы, сульфаты и сульфиты, сульфиды тяжелых металлов, а также сплавы и металлы в  самородном виде. 

       В Западной Европе приоритет отдается 28 особо опасным химическим элементам, соединениям и их группам. В группу органических веществ входят акрил, нитрил, бензол, формальдегид, стирол, толуол, винилхлорид, а неорганических - тяжелые металлы (As, Cd, Cr, Pb, Mn, Hg, Ni, V), газы (угарный газ, сероводород, оксиды азота и серы, радон, озон), асбест. Преимущественно токсическое действие оказывают свинец, кадмий. Интенсивный  неприятный запах имеют сероуглерод, сероводород, стирол, тетрахлорэтан, толуол. Ореол воздействия оксидов серы и азота распространяется на большие  расстояния. Вышеуказанные 28 загрязнителей  воздуха входят в международный  регистр потенциально токсичных  химических веществ. 

       Основные  загрязнители воздуха жилых помещений - пыль и табачный дым, угарный и  углекислый газы, двуокись азота, радон  и тяжелые металлы, инсектициды, дезодоранты, синтетические моющие вещества, аэрозоли лекарств, микробы  и бактерии. Японские исследователи  показали, что бронхиальная астма  может быть связана с наличием в воздухе жилищ домашних клещей. 

       По  данным изучения пузырьков газа во льдах Антарктиды, содержание метана в атмосфере  за последние 200 лет  увеличилось. Измерения в начале 1980-х годов содержания угарного газа в воздушном бассейне штата Орегон (США) в течение 3,5 лет показали, что  оно возрастало в среднем на 6 % в год. Имеются сообщения о  тенденции повышения в атмосфере  Земли концентрации углекислого  газа и связанной с ней угрозы парникового эффекта и потепления климата. В ледниках вулканического района Камчатки обнаружены как современные, так и древние канцерогены (ПАУ, бенз(а)пирен и др.). В последнем  случае они имеют, по-видимому, вулканическое  происхождение. Закономерности изменений  во времени атмосферного кислорода, имеющего наиболее важное значение для  обеспечения жизнедеятельности, изучены  слабо.