Глобальные экологические проблемы и пути их решения

 

9. Пропагандировать и  стимулировать энергосбережение  и бережно использование природных  ресурсов жителями всех стран 

Эти меры позволят сократить выбросы  в атмосферу парниковых газов  развитыми странами на 80% к 2050 году, а развивающимися - на 30% к 2030.Итак, в мире в целом вырисовывается картина определенной деградации природной среды в результате потепления климата, уменьшения количества осадков в одних регионах Земли и их увеличения в других, подъема уровня океана и ряда других неблагоприятных следствий парникового эффекта.

 

2.  Загрязнение атмосферы

Человек загрязняет атмосферу уже  тысячелетиями. В последние годы местами отличается сильное загрязнение  воздуха, связанное с расширением  очагов промышленности, с технизацией  многих областей нашей жизни, успешной моторизации. Действительно вредных веществ, попадающих в воздух, может усиливаться их взаимными реакциями между собой, накоплением в горах, большой длительностью их нахождений в воздухе, особыми метеоусловиями и других факторами. В районах, где отмечается высокая плотность населения, скопление заводов и фабрик, большая насыщенность транспорта, загрязнение воздуха особенно возрастает. Здесь требуется срочные и радикальные меры. В дни, когда из-за погодных условий циркуляция воздуха ограничена, может возникнуть смог. Смог особенно опасен для пожилых и больных людей.Фотохимический туман или смог представляет собой многокомпонентную смесь газов и аэрозольных частиц первичного и вторичного происхождения. В состав основных компонентов смога входят: озон, оксиды азота и серы, многочисленные органические соединения перекисной природы, называемые в совокупности фотооксидантами. Фотохимический смог возникает в результате фотохимических реакций при определенных условиях: наличии в атмосфере высокой концентрации оксидов азота, углеводородов и других загрязнителей, интенсивной солнечной радиации и безветрия или очень слабого обмена воздуха в приземном слое при мощной и, в течение не менее суток, повышенной инверсии. Устойчивая безветренная погода, обычно сопровождающаяся инверсиями, необходима для создания высокой концентрации реагирующих веществ. Такие условия создаются чаще в июне-сентябре и реже зимой.

Изменения в составе атмосферы  могут происходить под влиянием природных катастроф, например извержения вулканов. Но основные изменения происходят под влиянием хозяйственной деятельности человека: большинство современных технологических процессов, работа транспорта связаны с потреблением кислорода и выбросом пыли, газа, живой и неживой органики, электромагнитным излучением.

Промышленные выбросы увеличиваются  в среднем на 2 - 5 % в год.

Воздух большого города сильно отличается от чистого лесного воздуха. Причина  этого - выбросы автотранспорта, котельных  и промышленных предприятий. Автомобили и котельные выбрасывают стандартный набор газов: сернистый газ SO2, оксиды азота NOи NO2, угарный газCO, Aформальдегид HCOH, а также сажу.

Металлургические предприятия  выбрасывают в воздух сернистый  газ, угарный газ, формальдегид и  циановодород HCN. В окрестностях алюминиевых заводов атмосфера обычно загрязнена фтороводородом. Целлюлозно - бумажные комбинаты «обогащают» окружающий воздух сероводородом, хлором, фенолом C6H5OH и формальдегидом. Такие предприятия сильно ухудшают качество воздуха.

Основными вредными примесями  пирогенного происхождения являются следующие.

• Оксид углерода. Получается при неполном сгорании углеродистых веществ. В воздух он попадает в результате сжигания твердых отходов, с выхлопными газами и выбросами промышленных предприятий. Ежегодно этого газа поступает в атмосферу не менее 1250 млн. т. Оксид углерода является соединением, активно реагирующим с составными частями атмосферы и способствует повышению температуры на планете, и созданию парникового эффекта.
• Сернистый ангидрид. Выделяется в процессе сгорания серосодержащего топлива или переработке сернистых руд (до 170 млн. т. в год)
• Серный ангидрид. Образуется при окислении сернистого ангидрида. Конечным продуктом реакции является аэрозоль или раствор серной кислоты в дождевой воде, который поднимает почву, обостряет заболевания дыхательных путей человека. Выпадения аэрозоля серной кислоты из дымовых факелов химических предприятий отмечается при низкой облачности и высокой влажности воздуха. Листовые пластинки растений, произрастающих на расстоянии менее 11 км от таких предприятий, обычно бывают густо усеяны мелкими некротическими пятнами, образовавшихся в местах оседания капель серной кислоты. Пирометаллургические предприятия цветной и черной металлургии, а также ТЭС ежегодно выбрасывают в атмосферу десятки тонн серного ангидрида.
• Сероводород и сероуглерод. Поступают в атмосферу раздельно или вместе с другими соединениями серы. Основными источниками выброса являются предприятия по изготовлению искусственного волокна, сахара, коксохимические, нефтеперерабатывающие, а также нефтепромыслы. В атмосфере при взаимодействии с другими загрязнителями подвергаются медленному окислению до серного ангидрида.
• Оксилы азота. Основным источником выброса являются предприятия, производящие азотные удобрения, азотную кислоту, нитранты, анилиновые красители, нитросоединения, вискозный шелк, целлулоид. Количество оксилов азота, поступающих в атмосферу, составляют 20 млн. тонн в год.
• Содинения фтора. Источниками загрязнения являются предприятия по производству алюминия, эмалей, стекла, керамики, стали, фосфорных удобрений. Фторосодержащие вещества поступают в атмосферу в виде газообразных соединений - фтороводорода или пыли фторида натрия и кальция. Соединения характеризуются токсичным эффектом. Производные фтора являются сильными инсектицидами.
• Соединения хлора. Поступают в атмосферу от химических предприятий, производящих соляную кислоту, хлоросодержащие пестициды, органические красители, гидролизный спирт, хлорную известь, соду. В атмосфере встречаются как примесь молекулы хлора и паров соляной кислоты. Токсичность хлора, определяется видом соединений и их концентрацией. В металлургической промышленности при выплавке чугуна и при переработке его на сталь происходит выброс в атмосферу различных тяжелых металлов и ядовитых газов. Так, в расчете на 1 тонну передельного чугуна выделяется кроме 12,7 кг. сернистого газа и 14,5 кг. пылевых частиц, определяющих количество соединений мышьяка, фосфора, сурьмы, свинца, паров ртути и редких металлов,смоляных веществ и цианистого водорода.

Воздушный океан обладает способностью к самоочищению от загрязняющих веществ. Аэрозоли вымываются из атмосферы осадками, ионы оседают под влиянием электрического поля атмосферы, а также в следствии гравитации. В отсутствие атмосферных осадков происходит выпадение аэрозолей в результате соприкосновения нижнего слоя воздуха с земной поверхностью и предметами, расположенными на ней. Так, воздушные потоки, приносящие загрязнение, очищаются, встречая на своём пути лес. Процессы самоочищения атмосферы связаны не только с выпадением осадков и образованием нисходящих потоков, но и с другими метеорологическими явлениями.

Всякое загрязнение вызывает у  природы защитную реакцию, направленную на его нейтрализацию. Эта способность  природы долгое время эксплуатировалась  человеком бездумно и хищнически.

1.3 Истощение озонового слоя

Не менее сложна в научном  отношении экологическая проблема озонового слоя.

Слой озона в стратосфере (около 90% озона находится между высотами приблизительно 10 и 50 км над поверхностью земли) защищает жизнь на Земле от губительного ультрафиолетового излучения Солнца.

 

Как известно, жизнь на Земле появилась  только после того, как образовался

охранный озоновый слой планеты, прикрывший ее от жестокого ультрафиолетового излучения. Многие века ничто не предвещало беды. Однако в последние десятилетия было замечено интенсивное разрушение этого слоя.

Проблема озонового слоя возникла в 1982 году, когда зонд, запущенный с

британской станции в Антарктиде, на высоте 25 - 30 километров обнаружил

резкое снижение содержания озона. С тех пор над Антарктидой все время

регистрируется озоновая "дыра" меняющихся форм и размеров. По последним

данным на 1992 год она равна 23 миллионам квадратных километров, то есть

площади, равной всей Северной Америке.

На борту специально оборудованного самолета-разведчика международная группа ученых совершает полеты над Антарктидой с целью выявления причин образования в защитном озоновом слое Земли дыры, которая вызывает пристальный интерес у специалистов и тревогу у общественности. Экспедиция предусматривает также проведение учеными наблюдений на Земле в период, когда в Антарктиде начинается весна и резко истощается озоновый слой.

В ходе осуществленной менее масштабной экспедиции некоторые специалисты  высказали предположение, что причиной формирования над Антарктидой озоновой дыры, скорее всего, является выброс в атмосферу различных химических веществ искусственного происхождения. Измерения показали, что уровень озона сократился примерно на 40% по сравнению с 1959 г. Сторонники этих взглядов утверждают, что частицы воды или продукты извержения вулканов, попадая на необычные облака, находящиеся в стратосфере над Антарктидой, создают благоприятные условия для возникновения химических реакций, приводящих к истощению озонового слоя. Однако другие ученые считают, что причиной загадочного явления могут быть и своеобразные условия в Антарктиде в весенний период.

 

Позднее такая же «дыра» была обнаружена над канадским арктическим архипелагом, над Шпицбергеном, а затем и в разных местах Евразии, в частности над Воронежем.

Истощение озонового слоя представляет гораздо более опасную реальность для

всего живого на Земле, чем падение  какого-нибудь сверхкрупного метеорита,

ведь озон не допускает опасное  излучение до поверхности Земли. В случае

уменьшения озона человечеству грозит, как минимум, вспышка рака кожи и

глазных заболеваний. Вообще увеличение дозы ультрафиолетовых лучей может

ослабить иммунную систему человека, а заодно уменьшить урожай полей,

сократить и без того узкую базу продовольственного снабжения Земли.

Большинство ученых считают причиной образования так называемых озоновых дыр в атмосфере фреоны, или  хлорфторуглеводороды.

Применения азотных удобрений  в сельском хозяйстве; хлорирование питьевой

воды, широкое использование фреонов  холодильных установках, для тушения

пожаров, в качестве растворителей  и в аэрозолях привело к  тому, что миллионы

тонн хлорфторметанов поступают  в нижний слой атмосферы в виде бесцветного

нейтрального газа. Распространяясь  вверх, хлорфторметаны под действием  УФ –

излучения распадаются на ряд соединений, из которых окись хлора наиболее

интенсивно разрушает озон.

Также было установлено, что много  озона уничтожается ракетными двигателями

современных самолетов, летающих на больших  высотах, а также при запусках

космических кораблей и спутников.

Для окончательного решения вопроса  о причинах истощения озонового  слоя

необходимы детальные научные  исследования. Другой цикл исследований нужен для выработки наиболее рациональных способов искусственного восстановления

прежнего содержания озона в стратосфере. Работы в этом направлении уже

начаты.

Несмотря на небольшое количество, озон играет необыкновенно важную роль в процессе радиационного переноса энергии солнца. Он практически целиком  поглощает ультрафиолетовую солнечную  радиацию в спектральном диапазоне 200—300 ннм, что составляет примерно 1,2% общей энергии излучения, приходящей в атмосферу от Солнца, а также вносит определенный вклад в баланс длинноволнового излучения, поглощая в полосе с длиной волны 9,57 мкм. Озон атмосферы впитывает жесткое излучение ультрафиолета.

Озон защищает биоту от гибельной  дозы жесткой ультрафиолетовой (УФ) радиации, которая может проникать  и через водную толщу до глубины 300 м. Повышение интенсивности УФ-радиации приводит к гибели планктона, бактерий, снижению интенсивности фотосинтеза у растений, а у людей, кроме рака кожи, возникают патологии сетчатки глаза, крови, ЦНС. Разрушение озонового экрана может изменить и общую циркуляцию атмосферы, т.е. климат.

"Я верю, что у нас когда-нибудь  будет нормальный озоновый слой, не на моем веку, но, вероятно, на вашем", - заявил доктор Дэвида Хофмана (David Hofman) из Национальной администрации США по вопросам мирового океана и атмосферы (NOAA).

"Озон не только перестал  исчезать, но даже начал немного  восстанавливаться", – говорит Сюзен Соломон (Susan Solomon) из Межправительственной комиссии по вопросам изменения климата (Intergovernmental Panel on Climate Change). Если международное сообщество не будет ослаблять усилий по снижению выбросов разрушающих озон веществ в атмосферу, "дыра", как предполагают климатологи, может начать уменьшаться и, возможно, полностью исчезнет приблизительно через 60 лет.

С первого января 1989 г. вступил в  силу Монреальский протокол по сокращению к 1999 г. производства хлорфторуглеродов  на 50%. Протокол, несомненно, важный, но даже при строгом его соблюдении содержание озона в стратосфере в следующем десятилетии будет уменьшаться.

1.4. Вырубка лесов

Причины и последствия  сокращения лесов.

Вырубка лесов началась на заре человеческого  общества и по мере его развития возросла, так как потребность в древесине и других продуктах леса быстро увеличивалось. За последние 10 тыс. лет на Земле сведено 2/3 лесов.

Поэтому говорят: человеку предшествуют леса, его сопровождают пустыни. За историческое время около 500 млн. га превратились из лесов в бесплодные пустыни. Леса уничтожаются так быстро, что площади вырубок существенно перевешивают площади посадок деревьев. К настоящему времени в зоне лесов сведено около половины их первоначальной площади.

Важные тропические леса деградируют и сокращают площадь со скоростью около 26 га в минуту, есть опасения, что они исчезнут через 25 лет. Вырубленные участки влажного тропического леса не восстанавливаются, а на месте их образуются малопродуктивные кустарные формации, а при сильной эрозии почв происходит опустынивание.

В связи с вырубкой лесов сокращается  водоносность рек, высыхают озера, понижается уровень грунтовых вод, усиливается  эрозия почв, более засушливым и  континентальным становится климат, часто возникают засухи и пыльные бури.

Леса называют легкими нашей  планеты. Последние леса на планете  Земля, которые еще можно назвать  девственными, чистыми и нетронутыми  — это бореальные леса в Канаде, России и немногих других северных странах. На территории России расположено около четверти всех лесов планеты. Нетронутым лесам севера России грозит уничтожение. К ним вплотную подбирается человек, который испытывает острую необходимость в стройматериалах. Россия на сегодняшний день является лидером по темпам и объемам вырубки лесов — 1,2 млн. га каждый год.

Кроме этого, бореальные леса произрастают в США, в Канаде, на Аляске, и в  Скандинавии. Данные леса составляют около 3-ти от всех лесов на планете, из этого  следует то, что они поглощают  около 3-ти углекислого газа, который выбрасывается в атмосферу Земли. На сегодняшний день эти леса остаются практически нетронутыми, и основная причина этого заключается в том, что в северных районах очень низкая плотность населения. В последнее время ситуация начала кардинально меняться.