Влияние загрязнений атмосферы на здоровье человека и природу: парниковый эффект, разрушение озонового слоя, кислотные дожди, смог

     Увеличение  концентрации парниковых газов в  атмосфере привело к тому, что  по сравнению с доиндустриальным периодом (конец девятнадцатого столетия) средняя глобальная температура  воздуха повысилась на 0,5-0,6 градуса. К началу 2000 г. это повышение достигло уже 1,2 градуса, а к 2025 г. может достигнуть 2,2-2,5 градуса.

     Среди приоритетных глобальных проблем особо  выделяется повышение уровня Мирового океана в условиях потепления климата  нашей планеты. Основные причины: таяние материковых и горных ледников, морских льдов, большее тепловое расширение океана и т.д.. Поэтому во многих странах проводятся работы по моделированию экологических последствий повышение уровня моря достигает примерно 25 см. за 100 лет. При значительном повышение температуры воздуха (более 1,5-2 градуса), площадь горного оледенения, большая площадь и толща морских льдов начнут интенсивно уменьшаться, что приведет к контрастному повышению уровня моря и океана (к концу 21 века оно составит 0,5-2 м.). Все это приведет к возникновению сложных больше экологических и социально-экономических проблем: заполнение приморских равнин, усиление абразионных процессов, ухудшение водоснабжения приморских городов, деградация мангровой растительности и так далее. Подсчитано, что подъем уровня океана на 1 м. вызовет затопление 20% территории Бангладеш и сельхозугодий Египта, пострадают многие крупные приморские города Китая. К отрицательным последствиям парникового эффекта локального характера, особенно для России, где почти 50% ее территории занято многолетнемерзлыми породами (вечной мерзлотой) можно отнести: увеличение сезонного протаивания грунтов, что создает угрозу дорогам, строениям и коммуникациям, активация процессов термокарста, заболачивания, ухудшение состояния лесных массивов на вечной мерзлоте и другие. По линии ЮНЕСКО начала осуществляться Международная программа «Глобальная система наблюдений за уровнем моря» (ГЛОСС), которая в будущем поможет уменьшить негативные последствия значительного повышения уровня Мирового океана на прибрежные экосистемы. 
    Положительные экологические последствия парникового эффекта. 
Несмотря на негативные вышеперечисленные последствия, парниковый эффект может иметь положительные, в частности на лесные экосистемы и в целом на сельское хозяйство, что особенно важно с учетом демографического роста населения земли. Так при глобальном потеплении климата будет отмечаться увеличение испарения с поверхности океана и связанное с ним увеличение увлажнение климата, особенно важное для аридных областей. Повышение концентрации СО2 в атмосфере может увеличить интенсивность фотосинтеза и, значит, способствовать увеличению продуктивности как естественных лесных формаций, так и культурных растений. Среди последних можно ожидать повышение продуктивности растений, у которых первичным продуктом фотосинтеза являются трех углеродные соединения. Несколько меньшее влияние окажет повышение концентрации СО2 на растения С4 (кукуруза, сорго, просо, сахарный тростник), но и у них будут фиксироваться морфологические изменения: рост, увеличение площади листа и другие.

3.ОЗОНОВЫЕ ДЫРЫ

     В  1985   г.   специалисты   по   исследованию   атмосферы   из   Британской Антарктической Службы сообщили  о  совершенно  неожиданном  факте:  весеннее содержание  озона  в  атмосфере  над   станцией   Халли-Бей   в   Антарктиде уменьшилось за  период  с  1977  по  1984  г.  на  40%.  Вскоре  этот  вывод подтвердили другие исследователи, показавшие также, что область  пониженного содержания озона простирается  за пределы Антарктиды и по высоте  охватывает слой от 12 до 24 км, т.е. значительную часть  нижней  стратосферы.  Наиболее подробным исследованием озонного  слоя  над  Антарктидой  был  международный Самолетный Антарктический Озоновый Эксперимент.  В его ходе  ученые  из  4 стран несколько раз поднимались в область  пониженного  содержания  озона  и собрали детальные сведения о ее  размерах  и  проходящих  в  ней  химических процессах.  Фактически  это  означало,  что  в  полярной  атмосфере  имеется

озоновая "дыра". Озоновая   дыра   возникла   предположительно   в    результате антропогенных  воздействий,    в   т.   ч.   широкого   использования   в промышленности и  быту  хлорсодержащих  хладонов (фреонов),  разрушающих  озоновый слой. Озоновая дыра представляет опасность  для  живых  организмов, поскольку  озоновый  слой  защищает  поверхность  Земли  от  чрезмерных  доз ультрафиолетового излучения  Солнца.

     Содержание  озона в атмосфере менее 0.0001%, однако,  именно  озон  полностью поглощает жесткое ультрафиолетовое излучение солнца.

     Основная  масса озона находится на высотах  от 10 до 50 км., а его максимум - 18-26 км.. Всего в стратосфере содержится 3,3 трлн.т. озона. В слое озоносферы озон находится в очень разложенном  состоянии. Если бы все количество озона собрать при давлении 760 мм. рт. ст. и температуре 20 градусов, то толщина этого слоя составила бы всего 2,5-3 мм. 
      Важной особенностью атмосферного озона является то, что этот газ крайне неустойчив. Постепенно происходит процесс разрушения озона, поэтому даже для существования такого количества необходимых факторов, которые обеспечивают непрерывное его образование. В среднем в атмосфере Земли ежесекундно образуется и исчезает около 100 т. озона.

       Несмотря на малое количество, атмосферный озон играет исключительно важную роль в процессах радиационного переноса солнечной энергии. Он практически полностью поглощает ультрафиолетовую радиацию Солнца.

     Поглощение  озоном солнечной энергии определяет нагрев атмосферы на высотах 30-60 км., что, в свою очередь, через сложнейшие механизмы взаимодействия формирует сложившиеся в атмосфере Земли динамические и тепловые процессы, определяет в конечном счете особенности циркуляции атмосферы и специфику климата на нашей планете.

     Активную  роль в процессах образования  и разрушения озона играют окислы азота, тяжелых металлов (меди, железа, марганца), хлор, фтор, бром. Общий баланс озона в стратосфере регулируется, поэтому сложным комплексом процессов. С учетом сложившегося в настоящее время газового состава стратосферы в порядке оценки можно говорить, что около 70% озона разрушается по азотному циклу, 17%-по кислородному, 10%-по водородному, около 2%-по хлорному и другим циклам и около 1,2% поступает в тропосферу. Важно отметить, что в этом балансе азот, хлор, кислород, водород и другие компоненты участвуют как бы в виде катализаторов, не меняют своего содержания, поэтому процессы, приводящие к их накоплению в стратосфере или удалению, существенно сказываются на содержании озона. В связи с этим попадание в верхние слои атмосферы даже относительно небольших количеств такого рода веществ может устойчиво и долгосрочно влиять на установившийся баланс, >связанный с образованием и разрушением озона, и привести к тем последствиям, о которых уже было сказано.

     В 1987 г. правительства 56 стран, в том  числе и СССР, подписали Монреальский протокол, по которому обязались в  ближайшее десятилетие вдвое  сократить производство фторуглеродов  и других веществ, разрушающих озоновый слой. Более поздние соглашения (в 1990 г. в Лондоне, в 1992 г. в Копенгагене) содержат призыв постепенно прекратить производство таких веществ.

     К 1996 г. промышленно развитые страны полностью  прекратили производство фреонов, а  также разрушающих озон галлонов и тетрахлорида углерода. Развивающиеся страны сделают это только к 2010 г. Россия из-за тяжелого финансово-экономического положения попросила отсрочки на три-четыре года.

     Следующим этапом должен стать запрет на производство метилбромидов и гидрофреонов. Уровень  производства первых с 1996 г. заморожен в промышленно развитых странах, гидрофреоны полностью снимаются с производства к 2030 г. 
 
3.1.ВЛИЯНИЕ ОЗОНОВЫХ ДЫР НА ЗДОРОВЬЕ ЧЕЛОВЕКА  И ПРИРОДУ

     Истощение озонового слоя в атмосфере земли  приводит к увеличению потока УФ-лучей  на земную поверхность, что создает опасность для всего живого на нашей планете. По данным ВОЗ, уменьшение озона на 1% приводит к увеличению заболеваний людей раком кожи на 6%; значительно ослабляется иммунная система человека, Каждый потерянный процент озона в масштабах планеты вызывает до 150 тыс. дополнительных случаев слепоты из-за катаракты.

       Рост интенсивности ультрафиолетового излучения может привести к снижению урожайности сельскохозяйственных культур, к гибели фитопланктона в океане, к нарушению глобального баланса диоксида углерода и кислорода и т.д.

     4.КИСЛОТНЫЕ ДОЖДИ

     Кислотный дождь - имеет рН менее 5,6. Выпадение  кислотных дождей связано с антропогенным  загрязнением атмосферы выбросами  диоксида серы и оксидов азота (ежегодно в мире - более 255 млн. т.) (при сжигании любого ископаемого топлива: уголь, мазут, горючий сланец, автотранспорт).

     Показатель  рН меняется в разных водоемах, но в  ненарушенной  природной среде диапазон этих изменений  строго  ограничен.  Природные  воды  и  почвы обладают буферными возможностями, они способны  нейтрализовать  определенную часть кислоты и сохранить среду. Однако очевидно, что  буферные  способности природы не беспредельны.

         В водоемы, пострадавшие от  кислотных дождей, новую жизнь  могут вдохнуть небольшие количества фосфатных удобрений; они помогают  планктону  усваивать нитраты, что  ведет  к  снижению  кислотности  воды.  Использование  фосфата дешевле, чем извести, кроме того, фосфат оказывает  меньшее  воздействие  на химию воды.

     4.1.ВЛИЯНИЕ КИСЛОТНЫХ ДОЖДЕЙ НА ПРИРОДУ И ЧЕЛОВЕКА

       От этого в различных регионах  мира погибают леса на площади  более 31 млн. га. Так, на территории  Германии кислотными дождями  повреждено около 35% площади лесных  массивов страны, а в Канаде  уже погибли старейшие леса (возраст  до 300 лет) из бальзамической ели. Кислотные выпадения привели к ухудшению состояния и гибели горных лесов из красной ели в северных Аппалачах. Все это резко снизило прирост лесов и ухудшило естественное лесовозобновление. Отмечены случаи поражения лесов и внашей стране. Значительно снижается под воздействием кислотных дождей >урожайность некоторых с/х культур (хлопчатника, томатов, винограда, цитрусовых и др.)в среднем на 20-30% 
От кислотных осадков пострадали особенно озерные водоемы в Канаде, Норвегии, Швеции, Финляндии, США и др. Так, в Швеции около 15000 озер повреждены воздушными загрязнениями, причем в 1800 озерах полностью утрачены признаки жизни. В Канаде закислены более 14000 озер, в Норвегии из 5000 обследованных озер в 1750 исчезла рыба и т.д. Пострадали от кислотных выпадений также озера нашей страны. Например, на территории Карелии в результате выпадения кислотных дождей (с рН менее 4,7) отмечены частые случаи закисления многих озер, что вызвало сокращение запасов лососевых и сиговых рыб. Во многих озерных экосистемах увеличение кислотности вод, т.е. понижение величины рН, приводит к деградации популяций видов рыб и других обитателей. И в конечном счете бурное развитие белого мха свидетельствует о том, что данный водоем стал биологически мертвым.

     Кислотные дожди, как уже отмечалось выше, отрицательно воздействуют на почвы, в частности при увеличении рН менее. 5,0 начинается прогрессивное уменьшение их плодородия, а при рН, равным 3,0, почвы становятся практически бесплодными. Уменьшение их плодородия, а при рН, равным 3,0, почвы становятся практически бесплодными. Наибольшей опасности закисления подвержены подзолистые почвы таежной зоны.

     Огромный  вред наносят кислотные дожди  лесам. Леса высыхают, развивается суховершинность  на больших площадях.

     Все больший ущерб кислотные дожди наносят сельскохозяйственным культурам: повреждаются покровные ткани растений, изменяется обмен веществ в клетках, растения замедляют рост и развитие, уменьшается их сопротивляемость к болезням и паразитам, падает урожайность.

     Кислотные дожди не только убивают живую природу, но и разрушают памятники архитектуры. Прочный, тверды мрамор, смесь окислов кальция (СаО и СО2), реагирует с раствором серной кислоты и превращается в гипс (СаSO4). Смена температур, потоки дождя и ветер разрушают этот мягкий материал. Исторические памятники Греции и Рима, простояв тысячелетия, в последние годы разрушаются прямо на глазах. Такая же судьба грозит и Тадж-Махалу – шедевру индийской архитектуры периода Великих Моголов, в Лондоне – Тауэру и Вестминстерскому аббатству. На соборе Св. Павла в Риме слой портлендского известняка разъеден на 2,5 см. В Голландии статуи на соборе Св. Иоанна тают, как леденцы. Черными отложениями изъеден королевский дворец на площади Дам в Амстердаме.

     Страдают  от кислотных дождей и люди,  вынужденные  потреблять  питьевую воду, загрязненную токсическими металлами — ртутью, свинцом, кадмием и т.п.

     Спасать природу от закисления необходимо. Для этого придется резко снизить  выбросы в атмосферу окислов  серы и азота, но в первую очередь сернистого газа, так как именно серная кислота и ее соли на 70-80% обусловливают кислотность дождей, выпадающих на больших расстояниях от места промышленного сброса.

     5.СМОГ 
С 30-х гг. над Лос-Анджелесом в теплое время года стал появляться смог – туман влажностью около 70%. Это явление назвали фотохимическим туманом, так как для его возникновения необходим солнечный свет, вызывающий сложные фотохимические превращения смеси углеродов и окислов азота, поступивших в воздух в результате автомобильных выбросов, в вещества, значительно превышающие по своей токсичности исходные атмосферные загрязнения.

     В настоящее время во многих крупных  городах мира – Нью-Йорке, Чикаго, Бостоне, Детройте, Токио, Милане – образуется фотохимический туман.