Антропогенные воздействия на атмосферу

 

Последствия воздействия на организм человека вредных веществ, содержащихся в выхлопных газах автомобилей, весьма серьезны и имеют широчайший диапазон действия: от кашля до летального исхода (табл. 13.2). Тяжелые по­следствия в организме живых существ вызывает и ядовитая смесь дыма, тумана и пыли — смог. Различают два типа смога: зимний смог (лондонский тип) и летний (лос-анджелесский тип).

 

Таблица 13.2

 

Влияние выхлопных  газов автомобилей на здоровье человека ( по X. Ф. Френчу, 1992 )Вредные вещества Последствия воздействия на организм человека

Оксид углерода Препятствует абсорбированию кровью кислорода, что ослабляет мыслительные способности, замедляет рефлексы, вызывает сонливость и может быть причиной потери сознания и смерти

Свинец Влияет на кровеносную, нервную и мочеполовую системы; вызывает, вероятно, снижение умственных способностей у детей, откладывается в костях и других тканях, поэтому опасен в течение длительного времени

Оксиды  азота Могут увеличивать восприимчивость организма к вирусным заболеваниям (типа гриппа), раздражают легкие, вызывают бронхит и пневмонию

Озон Раздражает слизистую оболочку органов дыхания, вызывает кашель, нарушает работу легких; снижает сопротивляемость к простудным заболеваниям; может обострять хронические заболевания сердца, а также вызывать астму, бронхит

Токсичные выбросы (тяжелые ме­таллы) Вызывают рак, нарушение функций половой системы и дефекты у новорожденных

 

 

Лондонский тип смога возникает  зимой в крупных промышленных городах при неблагоприятных  погодных условиях (отсутствие ветра  и температурная инверсия). Температурная инверсия проявляется в повышении температуры воздуха с высотой 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 расстройству кровообращения, дыхания, а нередко и к смерти. В 1952 г. в Лондоне от смога с 3 по 9 декабря погибло более 4 тыс. человек, 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 — сокращение выбросов загрязняющих веществ. \ Лос-анджелесский тип смога, или фотохимический смог, не менее опасен, чем лондонский. Возникает он летом при интенсивном воздействии солнечной радиации на воздух, насыщенный, а вернее перенасыщенный выхлопными газами автомобилей. 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 загрязнителей — фотооксидантов (озон, органические перекиси, нитриты и др.), которые раздражают слизистые оболочки желудочно-кишечного тракта, легких и органов зрения. Только в одном городе (Токио) смог вызвал отравление 10 тыс. человек 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.), особенно в тех, которые расположены в низинах, в связи с ростом числа автомобилей и увеличением выброса выхлопных газов, содержащих оксид азота, вероятность образования фотохимического смога увеличивается.

 

Антропогенные выбросы загрязняющих веществ в больших концентрациях  и в течение длительного времени  наносят большой вред не только человеку, но отрицательно влияют на животных, состояние  растений и экосистем в целом.

 

В экологической литературе описаны  случаи массового от- равления диких  животных, птиц, насекомых при выбросах вредных 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 касается крупных животных, то находящаяся в атмосфере ядовитая пыль поражает их в основном через органы дыхания, а также поступая в организм вместе со-съеденными запыленными растениями.

 

В растения токсичные вещества поступают  различными способами. Установлено, что  выбросы вредных веществ действуют  как непосредственно на зеленые  части растений, попадая через  устьица в ткани, разрушая хлорофилл  и структуру клеток, так и через почву на корневую систему. Так, например, загрязнение почвы" пылью токсичных металлов, особенно в соединении с серной кислотой, губительно действует на корневую 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). Особенно 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 азота

 

сероводород

 

Аммиак

 

Характеристика

 

Основной загрязнитель, яд для ассимиляционных  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  расстоянии

 

Заражают растительность в районах  высокой концентрации промышленности и транспорта

 

Клеточный и ферментный яд

 

В результате воздействия высокотРксичных  загрязнителей на растения отмечается замедление их роста, образование некроза  на концах листьев и хвоинок, вы*од из строя органов ассимиляции  и т. д. Увеличение поверх#ости поврежденных листьев может привести к снижению расхода влаги из почвы, общей ее переувлажненности, что неизбежно скажется на среде ее обитания.

 

Способна ли растительность восстановиться после снижения воздействия вредных  загрязнякш*их веществ? Во многом это  будет зависеть от восстанавливающей способности оставшейся зеленой массы и общего состояния природных экосистем. В то же время следует заметить» чт0 невысокие концентрации отдельных загрязнителей не т0лько йе вредят растениям, но и, как, например, кадмиевая corfb» стимулируют прорастание семян, прирост древесины, рост некоторых органов растений.

 

 

§ 4. Экологические последствия  глобального загрязнения атмосферы

 

К важнейшим экологическим последствиям глобального загрязнения атмосферы  относятся:

 

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

 

2)              нарушение озонового слоя;

 

3)              выпадение кислотных дождей.

 

Большинство ученых в мире рассматривают  их как крупнейшие экологические  проблемы современности.

 

Возможное потепление климата («парниковый эффект»)

 

В настоящее время наблюдаемое  климата, которое выражается в постепенном  повышении среднегодовой тем­пературы, начиная со второй половины прошлого века, большинство ученых связывают  с накоплениями в атмосфере так  называемых «парниковых газов» — диоксида углерода (СО) метана (СН4), хлорфторуглеродов (фреонов), озона (О3), оксидов 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 другой — почти не пропускает наружу тепло, переизлучаемое Землей.

 

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 фреонов (хлорфторуглеродов). На 1—1,5% в год увеличивается содержание метана (выбросы из подземных горных выработок, сжигание биомассы, выделения крупным рогатым скотом и др.). В меньшей степени растет содержание в атмосфере и оксида азота (на 0,3% ежегодно).

 

Следствием увеличения концентраций этих газов, создающих «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 группой по проблемам климатических изменений, утверждается, что к 2100 г. температура на Земле увеличится на 2—4 градуса. Масштабы потепления за этот относительно короткий срок будут сопоставимы с потеплением, произошедшим на Земле после 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 повышения 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 неблагоприятным последствиям.

 

Однако ряд ученых видят в  предполагаемом глобальном потеплении климата и положительные экологические  последствия (Вронский, 1993; Парниковый эффект..., 1989). Повышение концентрации СО2 в атмосфере и связанное  с ним увеличение фотосинтеза, а  также возрастание увлажнения климата могут, по их мнению, привести к увеличению продуктивности как естественных фитоценозов (лесов, лугов, саванн и др.), так и агроценозов (культурных растений, садов, виноградников и др.).

 

По вопросу о степени влияния  парниковых газов на глобальное потепление климата также нет единства во мнениях. Так, в отчете Межправительственной группы экспертов по проблеме изменения климата (1992) отмечается, что наблюдающееся в последнее столетие потепление климата на 0,3—0,6 °С могло быть обусловлено преимущественно природной изменчивостью ряда климатических факторов.

 

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

 

По его мнению, важнейшим фактором антропогенного воздействия на глобальный климат является деградация биосферы, а следовательно, в первую очередь необходимо заботиться о сохранении биосферы как основного фактора глобал 1.ной экологической безопасности. Человек, используя мощность порядка 10 ТВт разрушил или сильно нарушил на 60% суши нормальное функционирование естественных сообществ организмов (Данилов-Данильян, Горшков и др., 1995). В результате из биогенного круговорота веществ изъята значительная их масса, которая ранее затрачивалась биотой на стабилизацию климатических условий. На фоне постоянного сокращения площадей с ненарушенными сообществами деградированная, резко снизившая свою ассимилирующую емкость, биосфера, становится важнейшим источником повышенного выброса в атмосферу диоксида углерода Я других парниковых газов.

 

На международной конференции  в Торонто (Канада) в 1985 г. перед энергетикой всего мира поставлена задача сократить к 2005 г. на 20% промышленные выбросы углерод* в атмосферу. Но очевидно, что ощутимый экологический эффект может быть получен лишь при сочетании этих мер с глобальным 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 концентрацией озона на высоте 20—25 км. Насыщенность атмосферы озоном постоянно меняется % любой части планеты, достигая максимума весной в приполярной области.

 

Впервые истощение озонового слоя привлекло внимание широкой общественности в 1985 г., когда над Антарктидой было обнаружено пространство с пониженным (до 50%) содержанием озона, получившее название «озоновой дыры». С тех пор результаты измерений подтверждают повсеместное уменьшение озонового слоя практически на всей планете. Так, например, 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 всеми как  серьезная угроза глобальной экологической  безопасности. Снижение концентрации озона ослабляет способность атмосферы защищать все живое на Земле от жесткого ультрафиолетового излучения (УФ-радиация). Живые организмы весьма уязвимы для ультрафиолетового излучения, ибо энергии даже одного фотона из этих лучей достаточно, чтобы разрушить химические связи в большинстве органических молекул. Не случайно 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 нынешних темпов истощения озонового слоя заболеют раком кожи дополнительно 6 млн человек. Кроме кожных заболеваний возможно развитие глазных болезней (катаракта и др.), подавление иммунной системы и т. д.

 

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

 

Наука еще до конца не установила, каковы же основные процессы, нарушающие озоновый слой. Предполагается как естественное, 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, распылители, аэрозольные упаковки и др.). Поднимаясь в атмосферу, фреоны разлагаются с выделением оксида хлора, губительно действующего на молекулы озона.

 

По данным международной экологической организации «Гринпис», основными поставщиками хлорфторуглеродов (фре-онов) являются США 30,85%, Япония — 12,42%, Великобритания — 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 время в США и в ряде западных стран построены заводы по производству 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 соответствии 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 могут сохраняться в атмосфере сотни лет.