Парниковый эффект и тенденции в изменении глобального климата

Запыленность атмосферы  увеличивает и облачность. К примеру, в Париже за последние 30-35 лет число пасмурных и туманных дней увеличилось более чем в 5 раз.

 

Частицы пыли, покрывая обширные снежные и ледовые пространства, снижают их отражательную способность (альбедо). Это очень существенный факт, так как влияние на тепловой баланс Земли постоянного снежного покрова в полярных областях и земного снежного покрова в северной части Северного полушария очень велико.

 

 

 

 

 

 

Накоплены статистические данные, которые позволяют объективно оценить  вклад материков и отдельных  групп стран в глобальное загрязнение атмосферы различными соединениями (табл. 3.13). Видно, что их подавляющая часть приходится на промышленно развитые страны Северной Америки и Европы (около 70 %) и, в меньшей степени, Азии.

Таблица  «Количественная оценка (млн. т./год) выбросов в атмосферу загрязняющих веществ»

 

	SO2	СО	NOx	Углеводороды	Взвешенные частицы
Северная Америка	18,111	77,268	11,284	9,042	5,951
Латинская Америка	1,785	9,044	1,196	1,063	1,207
Европа	21,613	21,356	7,700	2,637	6,678
Азия	7,521	8,506	3,281	1,289	4.309
Африка	1,578	2,470	0,745	0,328	0,410
Австралия и Океания	2,121	2,425	0,696	0,296	0,349

 

 

Выбросы взвешенных частиц с середины 50-х годов XX века возросли настолько, что средняя температура  на нашей планете несколько понизилась, так как резкое увеличение запыленности атмосферы привело к уменьшению поглощения солнечной радиации поверхностью Земли. Количество поступающей в атмосферу пыли, образующейся вследствие сжигания топлива и различных технологических процессов, составляет до 10 % (по другим данным — до 20 %) от общего количества выбрасываемых в атмосферу твердых частиц. При этом большая часть атмосферных аэрозолей остается в тропосфере и 80 % из них — на высоте не более 1 км. Продолжительность их пребывания в атмосфере зависит от размеров частиц и обычно ограничивается тремя днями на высоте до 1 км и тридцатью днями в верхних слоях атмосферы.

Большое количество аэрозолей  выбрасывают в воздух двигатели самолетов и ракетных систем. Причем они насыщают те слои атмосферы, изменения в которых наиболее сильно сказываются на погоде. По данным Национального центра США по изучению атмосферных явлений, две ракеты-носителя на твердом топливе космического аппарата «Шаттл» выбрасывают в верхние слои атмосферы около 300 т. оксида алюминия. Это вещество, способное вдвое увеличить количество кристаллов льда в перистых облаках, усиливает отражение солнечных лучей.

 

Образование туманных полос, переходящих иногда в перистые облака, — видимый результат полетов самолетов. Из-за воздушного сообщения во многих районах даже летом трудно увидеть чистое синее небо. Полагают, что подобные атмосферные образования привели к увеличению на 5-10 % перистого облачного покрова над Северной Америкой, Северной Атлантикой и Западной Европой. Они создают дополнительное препятствие на пути солнечного излучения, поэтому их влияние на климат Земли нельзя не учитывать.

Основная опасность глобального  загрязнения атмосферы пылью заключается в том, что возрастает запыленность приземного слоя, достигающая в урбанизированных районах 40-400 мкг/м³.

Многочисленными наблюдениями установлено, что концентрация аэрозолей в воздухе непрерывно увеличивается (на 10 % в год), и годовое «производство» пыли человеком вскоре может сравняться по объему с естественным образованием пылевых масс. И если сегодня она оказывает в основном местное влияние на погоду (микроклимат городов), то в будущем это влияние может распространиться на всю планету.

Вышеизложенное заставляет более осторожно увязывать тенденции потепления глобального климата с увеличением поступления в атмосферу парниковых газов и прежде всего диоксида углерода. Тем более, что, согласно правилу Ле Шателье-Брауна, внешнее воздействие на экологическую систему, находящуюся в состоянии равновесия, способствуют усилению в ней таких процессов, которые стремятся нейтрализовать указанное воздействие и вновь вернуть экосистему в равновесное состояние. Вполне возможно ожидать помимо увеличения антропогенного загрязнения атмосферы аэрозолями и повышения уровня природного, что будет тормозить процесс разогревания поверхности Земли. Одно не вызывает сомнений: возникновение и расширение «островов тепла» на урбанизированных территориях вносит все более заметный вклад в этот крайне опасный для человечества процесс.

 

Защита атмосферного воздуха городов

Современная практика охраны окружающей природной среды и воздушного бассейна, в частности, используя мировой опыт в этой области, включает следующие подходы:

1) разработку соответствующих  законодательных актов;

2) организацию контроля состояния и загрязнения природной среды;

3) экологизацию технологических процессов;

4) очистку выбросных газов  промышленных предприятий и объектов  теплоэнергетики от вредных веществ;

5) организацию санитарно-защитных  зон; 

6) меры по снижению  выхлопных газов автотранспорта  и других видов транспорта;

7) государственный контроль за охраной атмосферного воздуха.

 

1. Федеральное законодательство и охрана атмосферного воздуха

Федеральный закон «Об  охране атмосферного воздуха» (1989) определил  систему мер по предотвращению и  уменьшению выбросов загрязняющих веществ в атмосферу, имеющую целью защитить человека и ОПС от вредных воздействий, снизить ущерб, наносимый материальным ценностям. При этом ответственность за состояние атмосферного воздуха указанный закон возложил на органы государственной власти, руководителей субъектов федерации, органы местного самоуправления, юридические и физические лица.

При строительстве, вводе  в эксплуатацию, реконструкции и  технической реконструкции предприятий  должны предусматриваться меры по улавливанию, обезвреживанию вредных веществ, снижению или полному исключению загрязняющих выбросов в атмосферу. При этом указывается на необходимость соблюдения нормативов ПДВ, имея в виду, что совокупность выбросов от проектируемых и действующих предприятий не должна ухудшать качество атмосферного воздуха. Особо подчеркивается, что введение в эксплуатацию любых технологических установок, двигателей, транспортных и иных передвижных средств и установок, независимо от того, произведены они на территории России или ввезены из-за рубежа, допускается только при наличии специальных сертификатов, подтверждающих их соответствие установленным экологическим нормативам.

Важно подчеркнуть, что загрязняющие и потенциально опасные вещества подлежат обязательной государственной регистрации. Предварительно Минприроды России осуществляет организацию регистрационных испытаний загрязняющих и потенциально опасных веществ.

Выброс ЗВ в атмосферу  допускается на основании разрешения, которое выдано территориальным органом Минприроды России в порядке, определенном Правительством РФ. В указанном разрешении определяются ПДВ и другие условия, которые должны обеспечить охрану атмосферного воздуха.

Минприроды России осуществляет свою деятельность в области охраны атмосферного воздуха совместно с Министерством здравоохранения и социального развития РФ (Минздравсоцразвития), Федеральной службой России по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (Росгидромет), другими федеральными органами исполнительной власти в пределах их компетенции.

2. Нормирование  качества атмосферного воздуха

Загрязнители атмосферы  — это чужеродные для атмосферы  вещества (ксенобиотики), которые нарушают качество воздушной среды. При этом под нарушением качества подразумевается воздействие, приводящее к накоплению в воздухе химических соединений и веществ в концентрациях, превышающих установленные нормативы (санитарно-гигиенические, для зеленых насаждений и т. п.). В результате превышения этих нормативов можно ожидать возникновения необратимых нарушений в функционировании организмов, экосистем и биосферы целом.

Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ) рекомендовано различать четыре уровня опасности загрязнения воздуха для человека: отсутствие влияния, раздражение, хронические заболевания и острые заболевания. В России применяются 3 вида допустимых уровней загрязнения воздуха: предельно допустимые концентрации для рабочих зон (ПДК_{р з} ), ПДК максималь- но-разовые для населенных мест (ПДК_мр) и ПДК среднесуточные для населенных мест (ПДК_сс). ПДК_рз применяются только на производствах для разработки средств индивидуальной защиты работающих, вентиляционных систем и газоочистных установок (ГОУ) и, как правило, не учитываются при решении экологических вопросов. Нормативным для жилой зоны считается уровень загрязнения, при котором не происходит превышения ПДК_м более чем на 20 минут в сутки. В местах организованного отдыха населения, на территории размещения лечебно-профилактических учреждений стационарного типа, в санаторно-курортных зонах должны соблюдаться более жесткие нормативы — 0,8 ПДК.

Спектр промышленных выбросов чрезвычайно разнообразен. Ежегодно появляются новые ингредиенты выбросов за счет изменения и появления новых промышленных технологий. В результате постоянно выявляются выбросы с недостаточно полно изученными особенностями воздействия на организм человека. Для таких веществ на начальном этапе до разработки нормативов ПДК временно устанавливаются ориентировочно допустимые уровни воздействия (ОДУВ). Установление нормативов ПДК (ОДУВ) является прерогативой Минздравсоцразвития России.

Таблица

ПДК (мг/м³) загрязняющих веществ в воздухе населенных мест

 

Вещество	ПДК для населения		ПДК для зеленых насаждений
	максималь	средне	максимально-	средне
	но-разовые	суточные	разовые	суточные
Диоксид серы (сернистый  ангидрид)	0,5	0,05	0,10	0,05
Азота диоксид	0,085	0,04	0,09	0,05
Аммиак	0,20	0,04	0,35	0,17
Озон	0,16	0,03	0,47	0,24
Углеводороды (по бензину)	5,00	1,50	0,65	0,14
Углерода оксид (угарный  газ)	5,0	3,0	6,7	3,3
Бенз(а)пирен	-	0,000001	0,0002	0,0001
Бензол	0,3	0,1	0,10	0,05
Взвешенные вещества	0,5	1,5	0,20	0,05
Сероводород	0,008	-	0,008	0,008
Формальдегид	0,035	0,003	0,02	0,003
Хлор	0,10	0,03	0,025	0,015

 

Нормирование выбросов и  контроль за уровнем загрязнения атмосферного воздуха производится в России территориальными органами Госсанэпиднадзора и Департамента природных ресурсов и природопользования РФ. Этими организациями согласовываются размеры выбросов ЗВ от источников предприятий, выдается разрешение на выброс и производится контроль за соблюдением ПДК веществ, выбрасываемых предприятиями на границах их санитарно-защитных зон.

Во многих странах Западной Европы применяется несколько иной принцип нормирования качества воздушной  среды. Установленные там средние и максимальные ПДК не должны превышаться определенное количество раз, часов в сутки, дней в месяц и в год, а сами значения ПДК часто в ту или иную сторону отличаются от российских значений для тех же ЗВ. При этом допустимые концентрации нормируются как в мг/м³, как это принято в России, так и в количестве частиц (молекул) ЗВ на миллион или миллиард частиц воздуха: ррт, или ррб.

Для характеристики уровня загрязнения атмосферы той или  иной территории за продолжительный  период времени используются фоновая концентрация отдельных и обобщенный показатель — индекс загрязнения атмосферы (ИЗА), рассчитываемый как сумма значений концентраций ведущих загрязнителей (как правило — 5 веществ, ИЗА₅), нормированных на значения их ПДК. По ИЗА₆ уровень загрязнения считается нормальным, если ИЗА₅ < 5, повышенным — от 5 до 6, высоким — от 7 до 13 и чрезвычайно высоким при значении ИЗА₅ >13. Большинство городов — промышленных центров России имеют высокий и очень высокий уровень загрязнения атмосферы.

3. Организация  контроля состояния и загрязнения  природной среды в городах

Впервые попытки изучения газовой оболочки Земли были предприняты  великим русским ученым М. В. Ломоносовым, а позднее — Д. И. Менделеевым. Первая служба погоды в России появилась в 1872 году. Множеством экспериментальных данных подтверждена связь между загрязнениями атмосферы и ее метеорологическими параметрами.

Метеорология — наука  о земной атмосфере, ее строении, свойствах и происходящих в ней процессах. В процессе изучения физических свойств атмосферы и происходящих в ней явлений эта наука рассматривает их во взаимной связи со свойствами и влиянием подстилающей поверхности (суша, море). Ее главной задачей является прогнозирование погоды на различные сроки.

Как известно, в России организацией контроля состояния и загрязнения  природной среды занимается Росгидромет. Одно из его подразделений — Государственная  служба наблюдений и контроля за уровнем загрязнения воздушной среды условно разделяется на 3 крупных подсистемы:

1-я  подсистема контроля в зонах интенсивного воздействия: зоны городов и промышленных районов (контроль атмосферы)-, устья рек, озера и водохранилища в промышленных районах, особенно места сброса сточных вод (контроль поверхностных вод)\ районы животноводческих ферм и городов с коммунальными стоками (контроль поверхностных вод); районы больших городов, автомагистралей и сельхозугодий с интенсивным применением ядохимикатов (контроль почв);