«Парниковый эффект». Кислотные дожди. «Озоновые дыры». Опустынивание

«Парниковый эффект». Кислотные дожди. «Озоновые  дыры». Опустынивание.

«Парниковый эффект».

Если  говорить кратко, то парниковый эффект представляет собой явление, при  котором способность атмосферы  пропускать необходимое ей количество солнечной энергии – ультрафиолетовых лучей, существенно снижается.

Благодаря подобному явлению на поверхности  нашей планеты, в нижних слоях  атмосферы происходит значительное потепление, большее, чем в том  случае, если бы атмосферы не было совсем. По мнению ученых, без атмосферы  температура поверхности Земли  составляла бы -17 градусов, в настоящее  же время она составляет 15 градусов.

Вопреки некоторым мнениям, парниковый эффект – явление естественное и довольно полезное, так как без него жизни  на Земле могло бы не быть. Также, достаточно интересным можно назвать  тот факт, что парниковый эффект существует не только на Земле, но и  на всех планетах, атмосфера которых  состоит из подходящего газа. Например, на Венере атмосфера состоит из углекислого  газа на 96%, а температура на этой планете составляет 450 градусов.

     К сожалению, неправильных ход парникового  эффекта может способствовать и  возникновению негативных последствий. Тяжесть такого явления, особенно в  краткие промежутки времени, препятствует нормальному функционированию жизни  людей и других живых организмов. Все последствия глобального  потепления предсказать практически  невозможно, но всегда необходимо помнить  о том, что изменение одного параметра  неизбежно влечет за собой изменение  другого, так как в природе  все взаимосвязано. Среди последствий  парникового эффекта можно отметить вымирание животных и растений, нехватка воды, истощение почвы, сокращение площадей, климатические аномалии.

Как показывает история изменений тяжелый парниковый эффект может стать причиной глобального  потепления на Земле. Для того, чтобы достичь прежнего баланса, планете может понадобиться много лет, для восстановления организмов нужно еще больше времени, при этом вернуться к жизни смогут, конечно, не все. 

Наиболее  важными газами для создания парникового  эффекта считаются метан, оксиды азота, двуокись углерода, озон и хлорфторуглерод.

     Парниковый  эффект может оказаться довольно опасным явлением в том случае, если изменение климата будет  носить резкий, лавинообразный характер, конечного результата не сможет предсказать  никто, однако, такие изменения однозначно окажут негативное влияние на жизнь  людей. 

Кислотные дожди

Термином "кислотные дожди" называют все  виды метеорологических осадков - дождь, снег, град, туман, дождь со снегом, - рН которых меньше, чем среднее значение рН дождевой воды (средний рН для дождевой воды равняется 5.6). Выделяющиеся в процессе человеческой деятельности двуокись серы (SO2) и окислы азота (NОx) трансформируются в атмосфере земли в кислотообразующие частицы. ("ХХ век: последние 10 лет." с. 91) Эти частицы вступают в реакцию с водой атмосферы, превращая ее в растворы кислот, которые и понижают рН дождевой воды. Впервые термин «кислотный дождь» был введен в 1872 году английским исследователем Ангусом Смитом. Его внимание привлек викторианский смог в Манчестере. И хотя ученые того времени отвергли теорию о существовании кислотных дождей, сегодня уже никто не сомневается, что кислотные дожди являются одной из причин гибели жизни в водоемах, лесов, урожаев, и растительности. Кроме того кислотные дожди разрушают здания и памятники культуры, трубопроводы, приводят в негодность автомобили, понижают плодородие почв и могут приводить к просачиванию токсичных металлов в водоносные слои почвы.

     Вода  обычного дождя тоже представляет собой  слабокислый раствор. Это происходит вследствие того, что природные вещества атмосферы, такие как двуокись углерода (СО2), вступают в реакцию с дождевой водой. При этом образуется слабая угольная кислота (CO2 + H2O —> H2CO3). Тогда как в идеале рН дождевой воды равняется 5.6-5.7, в реальной жизни показатель кислотности (рН) дождевой воды в одной местности может отличаться от показателя кислотности дождевой воды в другой местности. Это, прежде всего, зависит от состава газов, содержащихся в атмосфере той или иной местности, таких как оксид серы и оксиды азота.

В 1883 году шведский ученый Сванте Аррениус ввел в обращение два термина - кислота и основание. Он назвал кислотами вещества, котoрые при растворении в воде образуют свободные положительно заряженные ионы водорода (Н+). Основаниями он назвал вещества, котрые при растворении в воде образуют свободные отрицательно заряженные гидроксид-ионы (ОН-). Термин рН изпользуют в качестве показателя кислотности воды. "Термин рН значит в переводе с английского "показатель степени концентрации ионов водорода".

     Значение  рН измеряется на шкале от 0 до 14. В воде и водных растворах присутствуют как ионы водорода(Н+), так и гидроксид-ионы (ОН-). Когда концентрация ионов водорода (Н+) в воде или растворе равна концентрации гидроксид-ионов (ОН-) в том же растворе, то такой раствор является нейтральным. Значение рН нейтрального раствора равняются 7 (на шкале от 0 до 14). Как вы уже знаете, при растворении кислот в воде повышается концентрация свободных ионов водорода (Н+). Они то и повышают кислотность воды или, иными словами, рН воды. При этом, с повышением концентрации ионов водорода (Н+) понижается концентрация гидроксид-ионов (ОН-). Те растворы, значение рН которых на приведенной шкале находится в пределах от 0 до <7, называются кислыми. Когда в воду попадают щелочи, то в воде повышается концентрация гидроксид-ионов (ОН-). При этом в растворе понижается концентрация ионов водорода (Н+). Растворы, значение рН которых находится в пределах от >7 до 14, называются щелочными.

     Следует обратить внимание еще на одну особенность  шкалы рН. Каждая последующая ступенька на шкале рН говорит о десятикратном уменьшении концентрации ионов водорода (Н+)(и соответственно кислотности) в растворе и увеличении концентрации гидроксид-ионов (ОН-). Например, кислотность вещества со значением рН4 в десять раз выше кислотности вещества со значением рН5, в сто раз выше, чем кислотность вещества со значением рН6 и в сто тысяч раз выше, чем кислотность вещества со значением рН9.

     Кислотный дождь образуется в результате реакции  между водой и такими загрязняющими  веществами, как оксид серы (SO2) и  различными оксидами азота (NOх). Эти вещества выбрасываются в атмосферу автомобильным транспортом, в результате деятельности металлургических предприятий и электростанций, а также при сжигании угля и древесины. Вступая в реакцию с водой атмосферы, они превращаются в растворы кислот - серной, сернистой, азотистой и азотной. Затем, вместе со снегом или дождем, они выпадают на землю.

     Последствия выпадения кислотных дождей наблюдаются  в США, Германии, Чехии, Словакии, Нидерландах, Швейцарии, Австралии, республиках  бывшей Югославии и еще во многих странах земного шара.  

Кислотный дождь оказывает отрицательное  воздействие на водоемы - озера, реки, заливы, пруды - повышая их кислотность  до такого уровня, что в них погибает флора и фауна. Водяные растения лучше всего растут в воде со значениями рН между 7 и 9.2. С увеличением кислотности (показатели рН удаляются влево от точки отсчета 7) водяные растения начинают погибать, лишая других животных водоема пищи. При кислотности рН6 погибают пресноводные креветки. Когда кислотность повышается до рН5.5, погибают донные бактерии, которые разлагают органические вещества и листья, и органический мусор начинает скапливаться на дне. Затем гибнет планктон - крошечное животное, которое составляет основу пищевой цепи водоема и питается веществами, образующимися при разложении бактериями органических веществ. Когда кислотность достигает рН 4.5, погибает вся рыба, большинство лягушек и насекомых.

     По  мере накопления органических веществ  на дне водоемов из них начинают выщелачиваться токсичные металлы. Повышенная кислотность воды способствует более высокой растворимости  таких опасных металлов, как алюминий, кадмий, ртуть и свинец из донных отложений и почв.

Эти токсичные  металлы представляют опасность  для здоровья человека. Люди, пьющие воду с высоким содержанием свинца или принимающие в пищу рыбу с  высоким содержанием ртути, могут  приобрести серьезные заболевания.

     Кислотный дождь наносит вред не только водной флоре и фауне. Он также уничтожает растительность на суше. Ученые считают, что хотя до сегодняшнего дня механизм до конца еще не изучен, "сложная  смесь загрязняющих веществ, включающая кислотные осадки, озон, и тяжелые  металлы... в совокупности приводят к деградации лесов.  

«Озоновые дыры».

Что значит озоновая дыра? Озон это кислород (О2), который на высоте от 12 до 50 километров под воздействием солнечных лучей ионизируется, приобретая при этом еще один атом кислорода, в результате чего и получается озон (О3). Озоновый слой есть скопление молекул озона в верхних слоях атмосферы,этот слой и предохраняет жизнь на земле от опасных ультрафиолетовых лучей. Обширные зоны, где наблюдается снижение концентрации озона в верхних слоях атмосферы, получили названия Озоновые дыры.

 Первую  озоновую дыру обнаружили в  1985 году над южным полюсом Земли.  Она периодически, то появлялась, то пропадала. Восстановление  озонового слоя над Антарктидой  происходило в то время когда  южный полюс Земли был повернут к Солнцу.

     Разрушения  озонового слоя происходит главным  образом из-за химической активности его молекул. Вступая в связи  с такими веществами как хлор, бром, водород, метан они входят в реакцию  с ними, в результате чего молекулы озона образуют иные химические соединения, теряя при этом свои свойства задерживать  солнечную радиацию. Промышленность, бытовые приборы и транспорт  подымает содержание этих веществ в  атмосфере, и разрушение озонового  слоя происходит быстрее, чем его  восстановление.

 В  последнее время появление озоновых  дыр наблюдается также и на  северном полюсе, над Арктикой, и  периодически над всей поверхностью  земли. Кроме того, истончается  сам озоновый слой Земли. Для  человека это грозит повышением  раковых образований кожи. Но  если человек может защитить  себя от ультрафиолетового излучения,  животный и растительный мир  остается перед ним беззащитным.

     Учеными ведутся поиски путей восстановления озонового слоя. Вначале для этой цели предлагалось создание фабрик по производству озона, после чего доставлять оный на самолетах в атмосферу. Другим вариантом является создание аэростатов оснащенных лазерами, имеющих питание  от солнечных батарей, которые будут  использовать кислород для создания озона. Наиболее же реальным выходом  из этой ситуации является сокращение вырубки лесов, и увеличением  зеленых насаждений.

Жизнь зародилась в океане, где она была защищена от губительного излучения, и  смогла выйти на сушу лишь с появлением озонового слоя. 
 

Опустынивание

       Опустынивание – процесс, приводящий  к  потере  природной  экосистемой  сплошного   растительного   покрова   с   дальнейшей   невозможностью    его восстановления  без участия человека. Происходит главным  образом  в  аридных районах в результате естественных и преимущественно  антропогенных  факторов (сведение   лесов,   неумеренная   эксплуатация   пастбищ,    нерациональное использование водных ресурсов при орошении земель и др. Активная  и  часто неразумная  хозяйственная  деятельность   человека   в   аридных   регионах, занимающих  около  30%  площади  суши,  создала  реальную  угрозу  нарушения экологического равновесия, превращая их в бесплодные и опасные для  соседних районов, еще не затронутых процессом опустынивания.

       Аридизация почвы – это сложный и разнообразный комплекс  процессов уменьшения увлажненности обширных территорий  и вызванных этим  сокращения биологической продуктивности  экологических систем  «почва  –   растения». Проявления  аридизации  (от  частных засух до  полного опустынивания   на обширных территориях Африки, Юго-Восточной и Южной Азии,  ряда  стран Южной Америки крайне обостряют проблемы  продовольствия,  кормов,  воды,  топлива, вызывают глубокие изменения экосистемы.  Угодья,  окаймлявшие пустыни,  не выдерживают нагрузки  и сами  превращаются  в пустыни,  что приводит   к ежегодной потере тысяч гектаров пригодных для сельского хозяйства земель. Процесс усугубляют и примитивное земледелие,  нерациональное  использование пастбищ и других  сельскохозяйственных  угодий,  хищническая эксплуатация огромных территорий,  которые возделываются без всякого севооборота или ухода за почвами.

       Уменьшение или  уничтожение   биологического  потенциала  земли   может привести к возникновению  условий,  аналогичных  условиям  пустыни,  особенно остро эта  проблема стоит в калмыцком   заповеднике  Черные  земли.  Основными признаками  опустынивания  стали  увеличение   площади   подвижных   песков, снижение    продуктивности    пастбищ,    истощение    местных    источников водоснабжения. В период максимального опустынивания  (в  1985г.)  территория экологического  бедствия  в  Черных  землях  занимала  площадь  3760  км2, окружающая  ее  территория  – 8130  км2.  В настоящее время площади эти уменьшились – соответственно до 2780 км2 и 6900 км2, что свидетельствует о стабилизации за последнее десятилетие процессов экологической деградации.