Антропогенные воздействия на атмосферу

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.

Впервые истощение  озонового слоя привлекло внимание широкой общественности в 1985 г., когда  над Антарктидой бы-ло обнаружено пространство с пониженным (до 50%) содержа-нием озона, получившее название «озоновой  дыры». С тех пор результаты измерений  подтверждают повсеместное уменьше-ние озонового слоя практически на всей планете. Так, напри-мер, в России за последние десять лет концентрация озонового слоя снизилась на 4--6% в зимнее время и на 3% -- в летнее.

В настоящее время  истощение озонового слоя признано все-ми как серьезная угроза глобальной экологической безопасности. Снижение концентрации озона ослабляет способность ат-мосферы защищать все живое на Земле от жесткого ультра-фиолетового излучения (УФ-радиация). Живые организмы весь-ма уязвимы для ультрафиолетового излучения, ибо энергии да-же одного фотона из этих лучей достаточно, чтобы разрушить химические связи в большинстве органических молекул. Не слу-чайно поэтому в районах с пониженным содержанием озЪва многочисленны солнечные ожоги, наблюдается увеличение за- > болевания людей раком кожи и др. Так, например, по мнению ряда ученых-экологов, к 2030 г. в России при сохранении ны-нешних темпов истощения озонового слоя заболеют раком ко-жи дополнительно 6 млн человек. Кроме кожных заболеваний возможно развитие глазных болезней (катаракта и др.), подав-ление иммунной системы и т. д.

Установлено также, что растения под влиянием сильного ультрафиолетового излучения постепенно теряют свою способ-ность к фотосинтезу, а нарушение жизнедеятельности  планк-тша приводит к разрыву трофических цепей биоты водных эко-систем, и т. д.

Наука еще до конца  не установила, каковы же основные процессы, нарушающие озоновый слой. Предполагается как ес-тественное, так и антропогенное  происхождение «озоновых дыр». Последнее, по мнению большинства ученых, более веро-тро и связано с повышенным содержанием хлорфторуглеро-дов^фреонов). Фреоны широко применяются в промышленном производстве и в быту (хладоагрегаты, растворители, распы-лители, аэрозольные упаковки и др.). Поднимаясь в атмосфе-ру, фреоны разлагаются с выделением оксида хлора, губитель-но действующего на молекулы озона.

По данным международной  экологической организации «Гринпис», основными поставщиками хлорфторуглеродов (фре-онов) являются США-- 30,85%, Япония -- 12,42%, Велико-британия -- 8,62% и Россия -- 8,0%. США пробили в озоновом слое «дыру» площадью 7 млн км², Япония -- 3 млн км², что в семь раз больше, чем площадь самой Японии. В последнее вре-мя в США и в ряде западных стран построены заводы по про-изводству новых видов хладореагентов (гидрохлорфторуглеро-дов) с низким потенциалом разрушения озонового слоя.

Согласно протоколу  Монреальской конференции (1990 г.), пересмотренному  затем в Лондоне (1991 г.) и Копенгагене (1992 г.), предусматривалось снижение выбросов хлорфторуг-лерода к 1998 г. на 50%. Согласно ст. 56 Закона Российской Федерации об охране окружающей природной среды, в соот-ветствии с международными соглашениями, все организации и предприятия обязаны сократить и в последующем полностью прекратить производство и использование озоноразрушающих веществ. Даже если протокол будет выполнен всеми странами, необходимо продолжать решать проблему защиты людей от УФ-радиации, поскольку многие из хлорфторуглеродов мо-гут сохраняться в атмосфере сотни лет.

Ряд ученых продолжают настаивать на естественном про-исхождении «озоновой дыры». Причины ее возникновения одни видят в естественной изменчивости озоносферы, циклической активности Солнца, другие связывают эти процессы с рифто-генезом и дегазацией Земли,

Кислотные дожди

Одна из важнейших  экологических проблем, с которой  свя-зывают окисление природной  среды, --кислотные дожди. Об-разуются они при промышленных выбросах в  атмосферу диок-сида серы и оксидов  азота, которые, соединяясь с атмосферной  влагой, образуют серную и азотную кислоты (рис. 13.3). В ре-зультате дождь и снег оказываются подкисленными (число рН ниже 5,6). В Баварии (ФРГ) в августе 1981 г. выпадали дожди в почву Повышение кислотности почвы угле и нефти, сгорает нарушает в ней биологическое с образованием SO₂ равновесие

Вода открытых водоемов закисляется. Рыба гибнет с кислотностью рН=3,5. Максимальная зарегистрированная ки-слотность осадков в Западной Европе -- рН=2,3.

Суммарные мировые  антропогенные выбросы двух глав-ных  загрязнителей воздуха -- виновников подкисления ат-мосферной влаги -- SO₂ и N0^ составляют ежегодно -- бо-лее 255 млн т (1994 г.). На огромной территории природная среда закисляется, что весьма негативно отражается на со-стоянии всех экосистем. Выяснилось, что природные экоси-стемы подвергаются разрушению даже при меньшем уровне загрязнения воздуха, чем тот, который опасен для человека. «Озера и реки, лишенные рыбы, гибнущие леса -- вот пе-чальные последствия индустриализации планеты» (X. Френч, 1992).

Опасность представляют, как правило, не сами кислот-ные осадки, а протекающие под их влиянием процессы. Под действием кислотных осадков из почвы выщелачиваются не только жизненно необходимые растениям питательные веще-ства, но и токсичные тяжелые и легкие металлы -- свинец, кадмий, алюминий и др. Впоследствии они сами или обра-зующиеся токсичные соединения усваиваются растениями и другими почвенными организмами, что ведет к весьма нега-тивным последствиям. Например, возрастание в подкислен-ной воде содержания алюминия всего лишь до 0,2 мг на один литр летально для рыб. Резко сокращается развитие фито-планктона, так как фосфаты, активизирующие этот процесс, соединяются с алюминием и становятся менее доступными для освоения. Алюминий снижает также прирост древесины. Токсичность тяжелых металлов (кадмия, свинца и др.) про-является еще в большей степени.

Пятьдесят миллионов  гектаров леса в 25 европейских стра-нах  страдают от действия сложной смеси  загрязняющих ве-ществ, включающей кислотные  дожди, озон, токсичные ме-таллы и  др. Так, например, гибнут хвойные горные леса в Ба-варии. Отмечены случаи поражения хвойных и лиственных ле-сов в Карелии, Сибири и в других районах нашей страны.

Воздействие кислотных  дождей снижает устойчивость ле-сов  к засухам, болезням, природным загрязнениям, что приводит к еще более выраженной нх деградации как природных эко-систем.

Ярким примером негативного  воздействия кислотных осад-ков  на природные экосистемы является закисление озер. Осо-бенно интенсивно оно происходит в Канаде, Швеции, Норве-гии и на юге Финляндии (табл. 13.4). Объясняется это тем, что значительная часть выбросов серы в таких промышленно развитых странах, как США, ФРГ и Великобритании, выпа-дают именно на их территории (pnct 13.4); Наиболее уязвимы в этих странах озера, таr как коренные породы, слагающие их ложе, обычно представлены гранитб-гнейсами и гранитами, не способными нейтрализовать кислотные осадки, в отличие, например, от известняков, которые создают щелочную среду и препятствуют закислению. Сильно зекислены и многие озера на севере США.

Закисление озер опасно не только для популяций различ-ных видов рыб (в том числе лососевых, сиговых и др.), но часто влечет за собой постепенную гибель планктона, многочис-ленных видов водорослей и других его обитателей. Озера ста-новятся практически безжизненными.

Таблица 13.4 Закисление озер в мире (по данным «XX век; последние 10 лет», 1992)

В нашей стране площадь  значительного закисления от вы-падения  кислотных осадков достигает  несколько десятков мил-лионов гектаров. Отмечены и частные случаи закисления озер (Карелия и др.). Повышенная кислотность  осадков наблюдает-ся вдоль западной границы (трансграничный перенос серы и других загрязняющих веществ) и на территории ряда крупных промышленных районов, а также фрагментарно на побережье Таймыра и Якутии.

>Впервые истощение озонового слоя привлекло внимание широкой общественности в 1985 г., когда над Антарктидой бы-ло обнаружено пространство с пониженным (до 50%) содержа-нием озона, получившее название «озоновой дыры». С тех пор результаты измерений подтверждают повсеместное уменьше-ние озонового слоя практически на всей планете. Так, напри-мер, в России за последние десять лет концентрация озонового слоя снизилась на 4--6% в зимнее время и на 3% -- в летнее.

В настоящее время  истощение озонового слоя признано все-ми как серьезная угроза глобальной экологической безопасности. Снижение концентрации озона ослабляет способность ат-мосферы защищать все живое на Земле от жесткого ультра-фиолетового излучения (УФ-радиация). Живые организмы весь-ма уязвимы для ультрафиолетового излучения, ибо энергии да-же одного фотона из этих лучей достаточно, чтобы разрушить химические связи в большинстве органических молекул. Не слу-чайно поэтому в районах с пониженным содержанием озЪва многочисленны солнечные ожоги, наблюдается увеличение за- > болевания людей раком кожи и др. Так, например, по мнению ряда ученых-экологов, к 2030 г. в России при сохранении ны-нешних темпов истощения озонового слоя заболеют раком ко-жи дополнительно 6 млн человек. Кроме кожных заболеваний возможно развитие глазных болезней (катаракта и др.), подав-ление иммунной системы и т. д.

Установлено также, что растения под влиянием сильного ультрафиолетового излучения постепенно теряют свою способ-ность к фотосинтезу, а нарушение жизнедеятельности  планк-тша приводит к разрыву  трофических цепей биоты водных эко-систем, и т. д.

Наука еще до конца  не установила, каковы же основные процессы, нарушающие озоновый слой. Предполагается как ес-тественное, так и антропогенное  происхождение «озоновых дыр». Последнее, по мнению большинства ученых, более  веро-тро и связано с повышенным содержанием хлорфторуглеро-дов^фреонов). Фреоны широко применяются в промышленном производстве и в быту (хладоагрегаты, растворители, распы-лители, аэрозольные упаковки и др.). Поднимаясь в атмосфе-ру, фреоны разлагаются с выделением оксида хлора, губитель-но действующего на молекулы озона.