Антропогенные воздействия на атмосферу

 

§ 4. Экологические  последствия глобального загрязнения  атмосферы

К важнейшим экологическим  последствиям глобального за-грязнения  атмосферы относятся:

1) возможное потепление  климата («парниковый эффект»);

2) нарушение озонового  слоя;

3) выпадение кислотных  дождей.

Большинство ученых в мире рассматривают их как круп-нейшие экологические проблемы современности.

Возможное потепление климата («парниковый эффект»)

В настоящее время  наблюдаемое климата, кото-рое выражается в постепенном повышении среднегодовой тем-пературы, начиная со второй половины прошлого века, боль-шинство ученых связывают с накоплениями в атмосфере так называемых «парниковых газов» -- диоксида углерода (СО) метана (СН₄), хлорфторуглеродов (фреонов), озона (О₃), окси-дов азота и др.

Парниковые газы, и в первую очередь СО₂, препятствуют длинноволновому тепловому излучению с поверхности Земли. По Г. Хефлингу (1990), атмосфера, насыщенная парниковыми газами, действует как крыша теплицы. Она, с одной стороны, пропускает внутрь большую часть солнечного излучения, с дру-гой -- почти не пропускает наружу тепло, переизлучаемое Зем-лей.

В связи с сжиганием  человеком все большего количества ископаемого топлива: нефти, газа, угля и др. (ежегодно более 9 млрд т условного топлива) -- концентрация СО₂ в атмосфере постоянно увеличивается. За счет выбросов в атмосферу при промышленном производствен в быту растет содержание фре-онов (хлорфторуглеродов). На 1--1,5% в год увеличивается со-держание метана (выбросы из подземных горных выработок, сжигание биомассы, выделения крупным рогатым скотом и др.). В меньшей степени растет содержание в атмосфере и ок-сида азота (на 0,3% ежегодно).

Следствием увеличения концентраций этих газов, создаю-щих «парниковый эффект» является рост средней глобальной * температуры воздуха у земной поверхности. За последние 100 лет наиболее теплыми были 1980,1981, 1983, 1987 и 1988 гг. В 1988 г. среднегодовая температура оказалась на 0,4 °С выше, чем в 1950--1980 гг. Расчеты некоторых ученых показывают, что в 2005 г. она будет на 1,3 °С больше, чем в 1950--1980 гг. В докладе, подготовленном под эгидой ООН международной груп-пой по проблемам климатических изменений, утверждается, что к 2100 г. температура на Земле увеличится на 2--4 градуса. Масштабы потепления за этот относительно короткий срок бу-дут сопоставимы с потеплением, произошедшим на Земле по-сле ледникового периода, а значит, экологические последствия могут быть катастрофическими. В первую очередь это связано с предполагаемым повышением уровня Мирового океана, вслед-ствии таяния полярных льдов, сокращения площадей горного оледенения и т. д. Моделируя экологические последствия по-вышения уровня океана всего лишь на 0,5--2,0 м к концу XXI в., ученые установили, что это неизбежно приведет к нарушению климатического равновесия, затоплению приморских равнин в более чем 30 странах, деградации многолетнемерзлых пород, заболачиванию обширных территорий и к другим неблагопри-ятным последствиям.

Однако ряд ученых видят в предполагаемом глобальном потеплении климата и положительные экологические послед-ствия (Вронский, 1993; Парниковый эффект..., 1989). Повы-шение концентрации СО₂ в атмосфере и связанное с ним уве-личение фотосинтеза, а также возрастание увлажнения клима-та могут, по их мнению, привести к увеличению продуктивно-сти как естественных фитоценозов (лесов, лугов, саванн и др.), так и агроценозов (культурных растений, садов, виноградни-ков и др.).

По вопросу о  степени влияния парниковых газов  на гло-бальное потепление климата также нет единства во мнениях. Так, в отчете Межправительственной группы экспертов по про-блеме изменения климата (1992) отмечается, что наблюдаю-щееся в последнее столетие потепление климата на 0,3--0,6 °С могло быть обусловлено преимущественно природной измен-чивостью ряда климатических факторов.

В связи с этими  данными академик К. Я. Кондратьев (1993) считает, что нет никаких оснований  для одностороннего увле-чения стереотипом  «парникового» потепления и выдвижения задачи по сокращению выбросов парниковых газов как централь-ной в проблеме предотвращения нежелате^льных изменений гло-бального климата.

По его мнению, важнейшим фактором антропогенного воз-действия на глобальный климат является деградация биосфе-ры, а следовательно, в первую очередь необходимо заботиться о сохранении биосферы как основного фактора глобал 1.ной эко-логической безопасности. Человек, используя мощность поряд-ка 10 ТВт разрушил или сильно нарушил на 60% суши нор-мальное функционирование естественных сообществ организ-мов (Данилов-Данильян, Горшков и др., 1995). В результате из биогенного круговорота веществ изъята значительная их мас-са, которая ранее затрачивалась биотой на стабилизацию кли-матических условий. На фоне постоянного сокращения площа-дей с ненарушенными сообществами деградированная, резко снизившая свою ассимилирующую емкость, биосфера, стано-вится важнейшим источником повышенного выброса в атмо-сферу диоксида углерода Я других парниковых газов.

На международной  конференции в Торонто (Канада) в 1985 г. перед энергетикой всего мира поставлена задача сокра-тить к 2005 г. на 20% промышленные выбросы углерод* в ат-мосферу. Но очевидно, что ощутимый экологический эффект может быть получен лишь при сочетании этих мер с глобаль-ным направлением экологической политики -- максимально возможным сохранением сообществ организмов, природных экосистем и всей биосферы Земля.

Нарушение озонового  слоя

Озоновый слой (озоносфера) охватывает весь земной шар и располагается на высотах от 10 до 50 км с максимальной кон-центрацией озона на высоте 20--25 км. Насыщенность атмо-сферы озоном постоянно меняется % любой части планеты, дос-тигая максимума весной в приполярной области.

Лондонский тип  смога возникает зимой в крупных  промыш-ленных городах при неблагоприятных  погодных условиях (от-сутствие ветра  и температурная инверсия). Температурная  ин-версия проявляется в повышении  температуры воздуха с высо-той в некотором слое атмосферы (обычно в интервале 300-- 400 м от поверхности земли) вместо обычного понижения. В результате циркуляция атмосферного воздуха резко нарушается, дым и загрязняющие вещества не могут подняться вверх и не рассеиваются. Нередко возникают туманы. Концентрации оксидов серы, взвешенной пыли, оксида углерода.достигают опасных для здоровья человека уровней, приводят к расстрой-ству кровообращения, дыхания, а нередко и к смерти. В 1952 г. в Лондоне от смога с 3 по 9 декабря погибло более 4 тыс. чело-век, до 10 тыс. человек тяжело заболели. В конце 1962 г. в Руре (ФРГ) смог убил за три дня 156 человек. Рассеять смог может только ветер, а сгладить смогоопасную ситуацию -- со-кращение выбросов загрязняющих веществ. Лос-анджелесский тип смога, или фотохимический смог, не менее опасен, чем лондонский. Возникает он летом при ин-тенсивном воздействии солнечной радиации на воздух, насы-щенный, а вернее перенасыщенный выхлопными газами авто-мобилей. В Лос-Анджелесе, выхлопные газы более четырех миллионов автомобилей выбрасывают только оксидов азота в количестве более чем тысяча тонн в сутки. При очень слабом движении воздуха или безветрии в воздухе в этот период идут сложные реакции с образованием новых высокотоксичных за-грязнителей -- фотооксидантов (озон, органические переки-си, нитриты и др.), которые раздражают слизистые оболочки желудочно-кишечного тракта, легких и органов зрения. Толь-ко в одном городе (Токио) смог вызвал отравление 10 тыс. че-ловек в 1970 г. и 28 тыс. -- в 1971 г. По официальным данным, в Афинах в дни смога смертность в шесть раз выше, чем в дни относительно чистой атмосферы. В некоторых наших городах (Кемерово, Ангарск, Новокузнецк, Медногорск и др.), особен-но в тех, которые расположены в низинах, в связи с ростом числа автомобилей и увеличением выброса выхлопных газов, содержащих оксид азота, вероятность образования фотохими-ческого смога увеличивается.

Антропогенные выбросы  загрязняющих веществ в больших  концентрациях и в течение  длительного времени наносят боль-шой вред не только человеку, но отрицательно влияют на жи-вотных, состояние растений и экосистем в целом.

В экологической  литературе описаны случаи массового  от- равления диких животных, птиц, насекомых  при выбросах вред-ных загрязняющих веществ большой концентрации (особенно залповых). Так, например, установлено, что при оседании на медоносных растениях некоторых токсичных видов пыли наблюдается заметное повышение смертности пчел. Что касает-ся крупных животных, то находящаяся в атмосфере ядовитая пыль поражает их в основном через органы дыхания, а также поступая в организм вместе со-съеденными запыленными рас-тениями.

В растения токсичные  вещества поступают различными спо-собами. Установлено, что выбросы вредных  веществ действу-ют как непосредственно на зеленые части растений, попадая через устьица в ткани, разрушая хлорофилл и структуру кле-ток, так и через почву на корневую систему. Так, например, загрязнение почвы" пылью токсичных металлов, особенно в со-единении с серной кислотой, губительно действует на корне-вую систему, а через нее и на все растение.

Загрязняющие газообразные вещества по-разному влияют на состояние  растительности. Одни лишь слабо повреждают листья, хвоинки, побеги (окись углерода, этилен и др.), другие действуют на растения губительно (диоксид серы, хлор, пары ртути, аммиак,.цианистый водород и др.) (табл. 13.3). Особен-но опасен для растений диоксид серы (SO₂), под воздействием которого гибнут многие деревья, и в первую очередь хвойные -- сосны, ели, пихты, кедр.

Таблица 13.3

Токсичность загрязнителей  воздуха для растений ( Бондаренко, 1985)

Вредные вещества

Диоксид серы

Фтористый водород  и

четырехфтористый

кремний

Хлор, хлористый во-дород_______

Соединения свинка, углеводороды; оксид углерода, оксиды азо-та

сероводород

Аммиак

Характеристика

Основной загрязнитель, яд для ассимиля-ционных органов  растений, действует на расстоянии до 30 км

Токсичны даже в  небольших количествах, склонны  к образованию аэрозолей, дейст-вуют на расстоянии до 5 ум

Повреждают в основном на близком рас-стоянии

Заражают растительность в районах высо-кой концентрации промышленности и транспорта

Клеточный и ферментный яд

В результате воздействия  высокотРксичных загрязнителей  на растения отмечается замедление их роста, образование нек-роза на концах листьев и хвоинок, вы*од из строя органов ас-симиляции и т. д. Увеличение поверх#^ости поврежденных ли-стьев может привести к снижению расхода влаги из почвы, общей ее переувлажненности, что неизбежно скажется на сре-де ее обитания.

Способна ли растительность восстановиться после сниже-ния воздействия вредных загрязнякш*^их веществ? Во многом это будет зависеть от восстанавливающей способности остав-шейся зеленой массы и общего состояния природных экоси-стем. В то же время следует заметить» ^чт0 невысокие концен-трации отдельных загрязнителей не т0^{лько йе} вредят растени-ям, но и, как, например, кадмиевая corf^b» стимулируют прорас-тание семян, прирост древесины, рост некоторых органов рас-тений.

 

§ 4. Экологические  последствия глобального загрязнения  атмосферы

К важнейшим экологическим последствиям глобального за-грязнения атмосферы относятся:

1) возможное потепление  климата («парниковый эффект»);

2) нарушение озонового  слоя;

3) выпадение кислотных  дождей.

Большинство ученых в мире рассматривают их как круп-нейшие экологические проблемы современности.

Возможное потепление климата («парниковый эффект»)

В настоящее время  наблюдаемое климата, кото-рое выражается в постепенном повышении среднегодовой  тем-пературы, начиная со второй половины прошлого века, боль-шинство ученых связывают с накоплениями в атмосфере так называемых «парниковых газов» -- диоксида углерода (СО) метана (СН₄), хлорфторуглеродов (фреонов), озона (О₃), окси-дов азота и др.

Парниковые газы, и в первую очередь СО₂, препятствуют длинноволновому тепловому излучению с поверхности Земли. По Г. Хефлингу (1990), атмосфера, насыщенная парниковыми газами, действует как крыша теплицы. Она, с одной стороны, пропускает внутрь большую часть солнечного излучения, с дру-гой -- почти не пропускает наружу тепло, переизлучаемое Зем-лей.

В связи с сжиганием  человеком все большего количества ископаемого топлива: нефти, газа, угля и др. (ежегодно более 9 млрд т условного  топлива) -- концентрация СО₂ в атмосфере постоянно увеличивается. За счет выбросов в атмосферу при промышленном производствен в быту растет содержание фре-онов (хлорфторуглеродов). На 1--1,5% в год увеличивается со-держание метана (выбросы из подземных горных выработок, сжигание биомассы, выделения крупным рогатым скотом и др.). В меньшей степени растет содержание в атмосфере и ок-сида азота (на 0,3% ежегодно).