|
Экологические проблемы атмосферы. Кислые осадки. Проблема озонового слоя в атмосфере. Понятие о парниковом эффектеЭкологические проблемы атмосферы. Кислые осадки. Проблема озонового слоя в атмосфере. Понятие о парниковом эффекте6
Преодоление экологического кризиса во всех его проявлениях, ведущих к деградации природы и, как следствие, к деградации и исчезновению человечества, жизненно необходимо. Атмосферный воздух загрязняется путем привнесения в него или образования в нем загрязняющих веществ в концентрациях, превышающих нормативы качества или уровня естественного со-держания.Загрязняющее вещество -- примесь в атмосферном воздухе, оказывающая при определенных концентрациях неблагоприятное воздействие на здоровье человека, объекты растительного и жи-вотного мира и другие компоненты окружающей природной сре-ды или наносящая ущерб материальным ценностям.В последние годы содержание в атмосферном воздухе российс-ких городов и промышленных центров таких вредных примесей, как взвешенные вещества, диоксид серы, существенно уменьши-лось, так как со значительным спадом производства сократилось число промышленных выбросов, а концентрации оксида углерода и диоксида азота выросли в связи с ростом парка автомобилей.Список городов с катастрофическим уровнем загрязнения ат-мосферного воздуха в России увеличивается ежегодно, но многие годы в нем числятся Братск, Екатеринбург, Кемерово, Красно-ярск, Липецк, Магнитогорск, Москва, Нижний Тагил, Новокуз-нецк, Новосибирск, Ростов-на-Дону, Тольятти.Наиболее значимое влияние на состав атмосферы оказывают предприятия черной и цветной металлургии, химическая и нефте-химическая промышленность, стройиндустрия, энергетические предприятия, целлюлозно-бумажная промышленность, автотран-спорт, а в некоторых городах и котельные.Черная металлургия. Процессы выплавки чугуна и переработки его на сталь сопровождаются выбросом в атмосферу различных газов. Выброс пыли в расчете на 1 т предельного чугуна составляет 4,5 кг, сернистого газа -- 2,7 кг, марганца -- 0,1--0,6 кг. Источником загрязнения воздуха сернистым газом являются агломерационные фабрики. Во время агломерации (Агломерация - в металлургии термический способ окускования мелких рудных материалов (спеканием) для улучшения их металлургических свойств) руды происхо-дит выгорание серы из пиритов. Сульфидные руды содержат до 10% серы, а после агломерации ее остается 0,2--0,8%. Выброс сер-нистого газа при этом может составить до 190 кг на 1 т руды (т.е. работа одной ленточной машины дает около 700 т сернистого газа в сутки).Значительно загрязняют атмосферу выбросы мартеновских и конвертерных сталеплавильных цехов. Плавление стали сопровождается выгоранием некоторых количеств углерода и серы, в связи с чем в отходящих газах мартеновских печей при кислородном дутье со-держится до 60 кг окиси углерода и до 3 кг сернистого газа в рас-чете на 1 т выплавляемой стали.Цветная металлургия. Вредные вещества образуются при про-изводстве глинозема, алюминия, меди, свинца, олова, цинка, никеля и других металлов в печах (для спекания, выплавки, обжи-га, индукционные и др.), на дробильно-размольном оборудова-нии, в конвертерах, местах погрузки, выгрузки и пересылки мате-риалов, в сушильных агрегатах, на открытых складах. В основном предприятия цветной металлургии загрязняют атмосферный воз-дух сернистым ангидридом (SO2)(75% суммарного выброса в атмосфе-ру), окисью углерода (10,5%) и пылью (10,4%).Химическая и нефтехимическая промышленность. Выбросы в атмосферу в химической промышленности происходят при произ-водстве кислот (серной, соляной, азотной, фосфорной и др.), резинотехнических изделий, фосфора, пластических масс, краси-телей и моющих средств, искусственного каучука, минеральных удобрений, растворителей (толуола, ацетона, фенола, бензола), крекинге нефти.Разнообразием исходного сырья для производства определяет-ся состав загрязняющих веществ -- в основном окись углерода (28% суммарного выброса в атмосферу), сернистый ангидрид (16,3%), окислы азота (6,8%) и др. В выбросах содержится аммиак (3,7%), бензин (3,3%), сероуглерод (2,5%), сероводород (0,6%), толуол (1,2%), ацетон (0,95%), бензол (0,7%), ксилол (0,3%), дихлор-этан (0,6%), этилацетат (0,5%), серная кислота (0,3%).Решение экологических проблем в отрасли осложнено эксплу-атацией морально и физически устаревшего оборудования (60% -- эксплуатируется более 10 лет, до 20% -- свыше 20 лет, до 10% -- более 30). Происшедшие в последние годы катастрофы на хи-мических предприятиях в Уфе, Стерлитамаке, Томске, Ангарс-ке, Салавате, Ставрополе, других городах, постоянные локаль-ные взрывы и разрушения объектов с человеческими жертва-ми, заражение атмосферы и других объектов окружающей сре-ды свидетельствуют о том, что ситуация в отрасли критическая. Следует отметить, что в последние годы выбросы в атмосферу загрязняющих веществ предприятиями отрасли резко снизились. Однако произошло это не потому, что были проведены эффек-тивные природоохранные мероприятия, а из-за спада произ-водства.Предприятия нефтеперерабатывающей промышленности, кон-центрация которых особенно велика в Башкортостане, Самарс-кой, Ярославской и Омской областях, загрязняют атмосферу выб-росами углеводородов (23% от суммарного выброса), сернистого газа (16,6%), окиси углерода (7,3%), окислов азота (2%).Особую экологическую опасность представляет разработка ме-сторождений нефти и газа с повышенным содержанием сероводо-рода.Промышленность строительных материалов. Производство це-мента и других вяжущих, стеновых материалов, асбестоцементных изделий, строительной керамики, тепло- и звукоизоляционных материалов, строительного и технического стекла сопровождается выбросами в атмосферу пыли и взвешенных веществ (57,1% от суммарного выброса), окиси углерода (21,4%), сернистого ангид-рида (10,8%) и окислов азота (9%). Кроме того, в выбросах при-сутствует сероводород (0,03%). Деревообрабатывающая и целлюлозно-бумажная промышлен-ность. Наиболее крупные предприятия отрасли сосредоточены в Восточно-Сибирском, Северном, Северо-Западном и Уральском регионах, а также в Калининградской области. Среди наиболее крупных загрязнителей атмосферы можно выделить Архангельс-кий целлюлозно-бумажный комбинат (7,5% общего выброса по отрасли). Характерные загрязняющие вещества, производимые эти-ми предприятиями, -- твердые вещества (29,8% суммарного выб-роса в атмосферу), окись углерода (28,2%), сернистый ангидрид (26,7%), окислы азота (7,9%), сероводород (0,9%), ацетон (0,5%).В сельской местности источниками загрязнения атмосферного воздуха являются животноводческие и птицеводческие хозяйства, промышленные комплексы по производству мяса, предприятия, обслуживающие технику, энергетические и теплосиловые пред-приятия. Над территориями, примыкающими к помещениям для содержания скота и птицы, в атмосферном воздухе распространя-ются на значительные расстояния аммиак, сероводород и другие дурнопахнущие газы.Смог. Смесь ряда первичных и вторичных загрязнителей, образующихся в нижней тропосфере, когда некоторые из первичных загрязнителей (особенно оксиды азота и углеводоро-ды из выхлопных газов машин) взаи-модействуют друг с другом под влия-нием солнечного света, называется фотохимическим смогом. Фотохимический смог характерен фактически для всех современных больших городов, но наиболее часто он встречается в городах с преоблада-нием солнечных дней, с сухим и теп-лым климатом и большим количеством автомобилей. К большим городам с представляющим опасность для здо-ровья фотохимическим смогом отно-сятся Лос-Анджелес, Денвер, Солт-Лейк-Сити, Сидней, Мехико и Буэ-нос-Айрес. Фотохимическое загрязне-ние обнаруживается в основном летом. Наблюдается фотохимический смог в тропических и субтропических регио-нах там, где периодически сжигали траву в саваннах.Главным продуктом таких фото-химических реакций является озон, вызывающий раздражение глаз, нарушающий функции легких и по-вреждающий деревья и урожай. Та-ким образом, степень опасности смо-га в целом определяется концентра-цией озона в атмосфере на уровне Земли. Другими вредными составля-ющими смога являются альдегиды, пероксиацетилнитраты и окись. (Рисунок I)Ничтожные количества этих вто-ричных загрязнителей в фотохими-ческом смоге достигают пикового уровня сразу пополудни в солнеч-ный день, вызывая у людей раздра-жение глаз и дыхательных путей. Особенно уязвимы люди, страдаю-щие астмой и другими заболевания-ми дыхательных путей, а также здо-ровые люди, работающие на улице между 11 и 16 часами. Чем жарче день, тем больше озона и других со-ставляющих фотохимического смога.Тридцать лет назад в больших городах, таких, как Лондон, Чикаго и Питсбург, на электростанциях, за-водах и теплоцентралях сжигалось огромное количество серосодержа-щих угля и тяжелой нефти. Зимой такие города страдали от промыш-ленного смога, состоящего главным образом из смеси диоксида серы, взвешенных капелек серной кисло-ты, образовавшейся из части диокси-да серы, и разнообразных взвешен-ных твердых частиц. Теперь уголь и тяжелая нефть сжигаются только в больших бойлерных, где налажен контроль за выбросами вредных ве-ществ или установлены высокие ды-мовые трубы, так что промышлен-ный смог редко является проблемой. Однако в Китае и некоторых восточ-ноевропейских странах, как, напри-мер, в Чехословакии, где большие ко-личества угля сжигаются без соот-ветствующих мер контроля за вы-бросами, ситуация не изменилась.Местный климат, рельеф и смог. Частота и плотность смога на данной территории зависят от климата и рельефа местности, плотности населе-ния и промышленности, а также от основных видов топлива, используе-мого в промышленности, на тепло-централях и на транспорте. В райо-нах с большим среднегодовым коли-чеством осадков дождь и снег помога-ют очистить воздух от загрязнителей. Ветры также способствуют удалению загрязнителей и приносят свежий воздух, но они же и переносят неко-торые загрязнители на большие рас-стояния.Холмы и горы создают преграду на пути ветров, в результате чего в низинах в приземном слое увеличива-ется загрязнение воздуха. Высокие здания в больших городах также за-медляют скорость ветра и, соответст-венно, способствуют созданию высо-ких концентраций загрязнителей.В течение дня солнце нагревает воздух у поверхности земли. Обычно этот теплый воздух расширяется и поднимается, растворяя скапливаю-щиеся внизу загрязнители и унося их вверх в тропосферу. Одновременно воздух из соседних областей высокого давления опускается вниз в образую-щиеся области низкого давления (Рисунок II, левый). Это непрерывное переме-шивание воздуха помогает сохранять загрязнение вблизи поверхности в пределах допустимого уровня.Но иногда в результате погодных условий теплый воздух натекает на нижерасположенный плотный холод-ный воздух в городском воздушном бассейне или в долине, препятствуя развитию вертикальных движений воздуха. Это явление называется температурной, или термической, инверсией (Рисунок II, правый). В ре-зультате массы теплого воздуха рас-пространяются над регионом и пре-пятствуют выносу загрязнителей. Обычно такие инверсии длятся от одного до нескольких часов, но иногда, в условиях устойчивого ан-тициклона, они могут сохраняться до нескольких дней. В этом случае концентрация загрязнителей воздуха у поверхности земли представляет угрозу здоровью и даже жизни лю-дей. Термические инвер-сии также усиливают вредное воз-действие островов тепла и пыльных куполов, которые образуются над городскими территориями.Наиболее продолжительные и час-тые термические инверсии характер-ны для городов, расположенных в до-линах, окруженных горами (Донора, штат Пенсильвания), для подветрен-ных склонов горных хребтов (Де-нвер) или побережий (Нью-Йорк). Большие города, насчитывающие не-сколько миллионов жителей и авто-мобилей, расположенные в безветрен-ных районах с преобладанием сол-нечных дней, окруженных с трех сто-рон горами и морем с четвертой, со-здают идеальные условия для фото-химического смога, отягченного час-тыми термическими инверсиями. Именно такая ситуация наблюдается в Лос-Анджелесе, где почти ежеднев-но возникают инверсии, особенно продолжительные летом, и где насчитывается 12 млн. жителей, 8 млн. ав-томобилей и тысячи фабрик. Несмот-ря на самую строгую в мире систему контроля за загрязнением воздуха, Лос-Анджелес занимает первое место по загрязнению воздуха в Соединен-ных Штатах. Проблема озонового слояГлобальная изменчивость или глобальные изменения в последние годы превратились в основную проблему исследований в области окружающей среды главным образом благодаря тому огромному влиянию, которое она по всей вероятности будет оказывать на мировое сообщество.В 1985 г. специалисты по исследованию атмосферы из Британской Антарктической Службы сообщили о совершенно неожиданном факте: весеннее содержание озона в атмосфере над станцией Халли-Бей в Антарктиде уменьшилось за период с 1977 по 1984 г. на 40%. Вскоре этот вывод подтвердили другие исследователи, показавшие также, что область пониженного содержания озона простирается за пределы Антарктиды и по высоте охватывает слой от 12 до 24 км, т.е. значительную часть нижней стратосферы. Наиболее подробным исследованием озонного слоя над Антарктидой был международный Самолетный Антарктический Озоновый Эксперимент. В его ходе ученые из 4 стран несколько раз поднимались в область пониженного содержания озона и собрали детальные сведения о ее размерах и проходящих в ней химических процессах. Фактически это означало, что в полярной атмосфере имеется озоновая "дыра". (Озоновая дыра - разрыв озоносферы диаметром св. 1000 км, возникший над Антарктидой и перемещающийся в населенные районы Австралии. Озоновая дыра возникла предположительно в результате антропогенных воздействий, в т. ч. широкого использования в промышленности и быту хлорсодержащих хладонов (фреонов), разрушающих озоновый слой. Озоновая дыра представляет опасность для живых организмов, поскольку озоновый слой защищает поверхность Земли от чрезмерных доз ультрафиолетового излучения Солнца. В 1985 принята.)В среднем по Земле с 1979 по 1990 г. содержание озона упало на 5%. Это открытие обеспокоило как ученых, так и широкую общественность, поскольку из него следовало, что слой озона, окружающий нашу планету, находится в большей опасности, чем считалось ранее. Утончение этого слоя может привести к серьезным последствиям для человечества. Содержание озона в атмосфере менее 0.0001%, однако, именно озон полностью поглощает жесткое ультрафиолетовое излучение солнца с длиной волны l<280 нм и значительно ослабляет полосу УФ-Б с 280<l<315 нм, наносящие серьезные поражения клеткам живых организмов. Падение концентрации озона на 1% приводит в среднем к увеличению интенсивности жесткого ультрафиолета у поверхности земли на 2%. Эта оценка подтверждается измерениями, проведенными в Антарктиде. Правда, из-за низкого положения солнца, интенсивность ультрафиолета в Антарктиде все еще ниже, чем в средних широтах. Ультрафиолетовое излучение Солнца это коротковолновое электромагнитное излучение (400-10 нм), на долю которого приходится около 9% всей энергии излучения Солнца. Ультрафиолетовое излучение Солнца ионизирует газы верхних слоев земной атмосферы, что приводит к образованию ионосферы. По своему воздействию на живые организмы жесткий ультрафиолет близок к ионизирующим излучениям, однако, из-за большей, чем у g-излучения длины волны он не способен проникать глубоко в ткани, и поэтому поражает только поверхностные органы. Жесткий ультрафиолет обладает достаточной энергией для разрушения ДНК и других органических молекул, что может вызвать рак кожи, в особенности быстротекущую злокачественную меланому, катаракту и иммунную недостаточность. Естественно, жесткий ультрафиолет способен вызывать и обычные ожоги кожи и роговицы. Уже сейчас во всем мире заметно увеличение числа заболевания раком кожи, однако значительно количество других факторов (например, возросшая полярность загара, приводящая к тому, что люди больше времени проводят на солнце, таким образом, получая большую дозу УФ облучения) не позволяет однозначно утверждать, что в этом повинно уменьшение содержания озона. Жесткий ультрафиолет плохо поглощается водой и поэтому представляет большую опасность для морских экосистем. Эксперименты показали, что планктон, обитающий в приповерхностном слое при увеличении интенсивности жесткого УФ может серьезно пострадать и даже погибнуть полностью. Планктон находится в основании пищевых цепочек практически всех морских экосистем, поэтому без преувеличения можно сказать, что практически вся жизнь в приповерхностных слоях морей и океанов может исчезнуть. Растения менее чувствительны к жесткому УФ, но при увеличении дозы могут пострадать и они. Если содержание озона в атмосфере значительно уменьшится, человечество легко найдет способ защититься от жесткого УФ излучения, но при этом рискует умереть от голода Уже через несколько лет все мы рискуем оказаться в незнакомом и пугающем мире, в котором над человечеством нависнет угроза губительных эпидемий, вызванных вышедшими из-под контроля инфекциями Одни из самых больших перемен произойдут в полярных областях. Толщина и площадь арктических льдов продолжит уменьшаться, начнётся таяние вечной мерзлоты. Однажды начавшись, газа в атмосфере стабилизируется. Результатом станут необратимые изменения в оборот воды в мировом океане и уровне моря. Специалисты ООН установили, планета нагревается быстрее, чем предполагалось ранее, и есть убедительные свидетельства того, что именно человечество несет за это ответственность. Еще во времена Петра в Европе было гораздо холоднее. Это был пик так называемого малого ледникового периода, одного из нескольких периодов похолодания в исторические времена. В ту пору и Темза в Лондоне замерзала. Постепенно с НТР от Петровских времен до конца ХIX века и особенно в ХХ веке развитие НТП привело к повышению годовой температуры на 1 градус по Цельсию. А в последней четверти XX в. началось резкое потепление глобального климата, которое в бореальных областях сказывается уменьшением количества морозных зим. Средняя температура приземного слоя воздуха за последние 25 лет возросла на 0,7°С. В экваториальной зоне она не изменилась, но чем ближе к полюсам, тем потепление заметнее. Температура подледной воды в районе Северного полюса возросла почти на два градуса, вследствие чего началось подтаивание льда снизу. Проблема глобального потепления была впервые высказана в гипотезе шведским ученым Сванте Арейниусом в конце XIX века. Это потепление вызвало большой переполох после появления в 1986 г. сразу на шести языках книги «Наше общее будущее», подготовленной Комиссией ООН во главе с тогдашним премьер-министром Норвегии Гру Харлем Брундтланд. В книге подчеркивалось, что потепление вызовет бурное таяние льдов Антарктиды и Гренландии, резкий подъем уровня Мирового океана, затопление прибрежных территорий, что будет сопровождаться экономическими и социальными потрясениями. Учитывая все данные, разработанные учеными всего мира, и результаты исследований Комиссии ООН, среднемировая температура в этом веке может повыситься на 1,4-1,8 градуса Цельсия. Уровень мирового океана повысится на 10 см, поставив под угрозу миллионы жителей стран, находящихся невысоко над уровнем моря. Учитывая увеличивающееся влияние человечества на климатические изменения, Межправительственная комиссия по наблюдению над климатическими изменениями (IPCC) настаивает на повышении количества наблюдений для создания более полной картины глобального потепления климата. Глобальное потепление заставляет содрогнуться. ООН подготовила новый доклад, в котором прогнозируются последствия воздействия глобального потепления. Выводы специалистов неутешительны: отрицательные результаты потепления будут ощущаться почти повсюду. Для большей части Европы значительно повысится угроза наводнений (жители Великобритании уже испытали это в прошедшем году). Ледники Альп и большие области вечной мерзлоты начнут таять и полностью исчезнут к концу этого века. Изменение климата положительно скажется на урожаях, собираемых в Северной Европе, однако почти столь же сильное отрицательное влияние будет оказано на сельское хозяйство Южной Европы, которой в 21 веке предстоит страдать от постоянных засух. В Азии дела обстоят намного хуже. Высокие температуры, засухи, наводнения и эрозия почвы нанесут непоправимый ущерб сельскому хозяйству многих азиатских стран. Повышение уровня моря и более сильные тропические циклоны вынудят десятки миллионов людей покинуть обжитые места и переселяться подальше от берегов моря. В Северной Америке и в Австралии картина будет не столь однозначно плохая. Некоторым регионам потепление пойдёт на пользу, сделав сельское хозяйство в них более выгодным. В остальном список бедствий, которые принесёт потепление, входят: наводнения, засухи, эпидемии. Африке уменьшатся урожаи, а Австралия и Новая Зеландия будут испытывать нехватку воды. Повысится риск наводнений в Европе, а восточное побережье Соединенных Штатов подвергнется воздействию все более сильных штормов и эрозии побережья. Средняя температура в этом столетии возрастет от 1,4 до 5,8 градусов Цельсия, говорят ученые. Уровень моря может подняться на несколько десятков сантиметров, угрожая сотням миллионов людей в островных государствах и приморских странах. На планете будет меньше дождей, больше пустынь, больше бурь и наводнений. Уже через несколько лет все мы рискуем оказаться в незнакомом и пугающем мире, в котором над человечеством нависнет угроза губительных эпидемий, вызванных вышедшими из-под контроля инфекциями. По мнению ученых, собравшихся на научной конференции в Вашингтоне, глобальное потепление повлечет за собой новые эпидемии. Теплый и влажный климат, который установится на нашей планете в течение следующих 20 лет, поможет опасным болезням, таким как малярия или лихорадка Денге, уже сейчас представляющим для человечества серьезную угрозу, отвоевать новые рубежи. Больше всего пострадают небольшие островные государства. Развивающимся странам будет особенно нелегко приспосабливаться к меняющимся условиям. Ожидаются и определенные положительные эффекты: увеличение производства древесины, большие урожаи зерновых в таких регионах мира, как Юго-Восточная Азия, и меньше смертей от замерзания во время зимы. Ученые предупреждают, что прогнозируемое изменение климата потенциально может привести к "широкомасштабным и необратимым переменам" в течение этого века. В частности, прогнозируется замедление поступления теплой воды в северную Атлантику, большое таяние льдов в Гренландии и западной Антарктиде, а также увеличение доли углекислого газа и метана в атмосфере по мере нагревания Земли. Опубликованный в январе отчет ООН - самая детальная и серьезная на сегодняшний день работа, предупреждающая о последствиях глобального потепления. В опубликованном отчете говорится, что признаки этих изменений уже налицо. - Ледовый покров Арктики сократился на 10-15 % - Лед на антарктическом побережье с середины 1950-х до начала 1970-х отступил на юг на 2,8 градуса долготы - Леса Аляски наступают на север - на 100 километров с повышением средней температуры на один градус Цельсия - Ледовое покрытие озер и рек в средних и верхних долготах Северного полушария держится сейчас на 2 недели меньше, чем в 1850 году - В Европе некоторые горные растения мигрируют вверх со скоростью от одного до четырех метров каждое десятилетие - Сезон роста садовых растений в Европе увеличился на 11 дней - Перелетные птицы прилетают на север раньше и остаются дольше. Поиск виновных в глобальном потеплении не поможет делу. На Конференции ООН по проблемам климатических изменений, которая продолжается в Нидерландах, Великобритания предупредила, что мир может упустить жизненно важный шанс предотвратить губительные последствия глобального потепления. Человечество слишком медленно подходит к пониманию масштабов опасности, которую создает легкомысленное отношение к окружающей среде. Между тем решение (если оно еще возможно) таких грозных глобальных проблем, как экологические, требует неотложных энергичных совместных усилий международных организаций, государств, регионов, общественности. Одной из важнейшей экологической проблемой человечества, явиляется выпадение кислотных осадков. Кислотные дожди Термин «кислотные дожди» ввел в 1872 г. английский инженер Роберт Смит в книге «Воздух и дождь: начало химической клима-тологии». Кислотные дожди, содержащие растворы серной и азот-ной кислот, наносят значительный ущерб природе. Земля, водо-емы, растительность, животные и постройки становятся их жерт-вами. На территории России в 1996 г. вместе с осадками выпало более 4 млн. т серы и 1,25 млн. т нитратного азота. Особенно тре-вожная ситуация сложилась в Центральном и Центрально-Черно-земном районах, а также в Кемеровской области и Алтайском крае, в Норильске. В Москве и Санкт-Петербурге с кислотными дождя-ми на землю в год выпадает до 1500 кг серы на 1 км2. Заметно меньше кислотность осадков в прибрежной зоне северных, западно- и восточносибирских морей. Самым благоприятным регионом в этом отношении признана Республика Саха (Якутия). При сжигании любого ископаемого топлива (угля, горючего сланца, мазута) в составе выделяющихся газов содержатся диокиси серы и азота. В зависимости от состава топлива их может быть меньше или больше. Особенно насыщенные сернистым газом выб-росы дают высокосернистые угли и мазут. Миллионы тонн диок-сидов серы, выбрасываемые в атмосферу, превращают выпадаю-щие дожди в слабый раствор кислот. Окислы азота образуются при соединении азота с кислородом воздуха при высоких температурах, главным образом в двигателях внутреннего сгорания и котельных установках. Получение энергии, увы, сопровождается закислением окружающей среды. Дело ослож-няется еще и тем, что трубы теплоэлектростанций стали расти в высоту, и достигают 250--300, даже 400 м, следовательно, выбросы в атмосферу теперь рассеиваются на огромные территории. . В кислых растворах рН < 7, и чем меньше, тем кислее раствор. В щелочных растворах рН > 7, и чем больше, тем выше щелочность раствора. Шкала кислотности идет от рН = 0 (крайне высокая кислотность) через рН = 7 (нейтральная среда) до рН = 14 (крайне высокая щелочность). Чистая природная, в частности дождевая, вода в отсутствие загрязнителей тем не менее имеет слабокислую реакцию (рН = 5,6), поскольку в ней легко растворяется углекислый газ с образованием слабой угольной кислоты: СО2 + Н2О Н2СО3. Для определения показателя кислотности используют различные рН-метры, в частности дорогостоящие электронные приборы. Простым способом определения характера среды является применение индикаторов - химических веществ, окраска которых изменяется в зависимости от рН среды. Наиболее распространенные индикаторы - фенолфталеин, метилоранж, лакмус, а также естественные красители из красной капусты и черной смородины. Дождевая вода, образующаяся при конденсации водяного пара, должна иметь нейтральную реакцию, т.е. рН=7. Но даже в самом чистом воздухе всегда есть диоксид углерода, и дож-девая вода, растворяя его, чуть подкисляется (рН 5,6--5,7). А воб-рав кислоты, образующиеся из диоксидов серы и азота, дождь ста-новится заметно кислым. Уменьшение рН на одну единицу озна-чает увеличение кислотности в 10 раз, на две -- в 100 раз и т.д. Мировой рекорд принадлежит шотландскому городку Питлокри, где 20 апреля 1974 г. выпал дождь с рН 2,4, -- это уже не вода, а что-то вроде столового уксуса. Последствия кислотных осадков. В 70-х гг. в реках и озерах скандинавских стран стала исчезать рыба, снег в горах окрасился в серый цвет, листва с деревьев раньше времени устлала землю. Очень скоро те же явления заметили в США, Канаде, Западной Европе. В Германии пострадало 30%, а местами 50% лесов. И все это происходит вдали от городов и промышлен-ных центров. Выяснилось, что причина всех этих бед -- кислотные дожди. Показатель рН меняется в разных водоемах, но в ненарушен-ной природной среде диапазон этих изменений строго ограничен. Природные воды и почвы обладают буферными возможностями, они способны нейтрализовать определенную часть кислоты и со-хранить среду. Однако очевидно, что буферные способности при-роды не беспредельны. В водоемы, пострадавшие от кислотных дождей, новую жизнь могут вдохнуть небольшие количества фосфатных удобрений; они помогают планктону усваивать нитраты, что ведет к снижению кислотности воды. Использование фосфата дешевле, чем извести, кроме того, фосфат оказывает меньшее воздействие на химию воды. Земля и растения, конечно, тоже страдают от кислотных дож-дей: снижается продуктивность почв, сокращается поступление пи-тательных веществ, меняется состав почвенных микроорганизмов. Огромный вред наносят кислотные дожди лесам. Леса высыха-ют, развивается суховершинность на больших площадях. Кислота увеличивает подвижность в почвах алюминия, который токсичен для мелких корней, и это приводит к угнетению листвы и хвои, хрупко-сти ветвей. Особенно страдают хвойные деревья, потому что хвоя сменяется реже, чем листья, и поэтому накапливает больше вред-ных веществ за один и тот же период. Хвойные деревья желтеют, у них изреживаются кроны, повреждаются мелкие корни. Но и у ли-ственных деревьев изменяется окраска листьев, преждевременно опадает листва, гибнет часть кроны, повреждается кора. Естествен-ного возобновления хвойных и лиственных лесов не происходит. Все больший ущерб кислотные дожди наносят сельскохозяй-ственным культурам: повреждаются покровные ткани растений, изменяется обмен веществ в клетках, растения замедляют рост и развитие, уменьшается их сопротивляемость к болезням и парази-там, падает урожайность. Проведены исследования степени восприимчивости к кислот-ным дождям 18 видов сельскохозяйственных культур и 11 видов декоративных растений на ранних стадиях роста. Наиболее подвер-женными вредоносному воздействию оказались листья томатов, сои, фасоли, табака, баклажанов, подсолнечника и хлопчатника. Наименее восприимчивыми -- озимая пшеница, кукуруза, салат, люцерна и клевер. Кислотные дожди не только убивают живую природу, но и разрушают памятники архитектуры. Прочный, твердый мрамор, смесь окислов кальция (СаО и СО2), реагирует с раствором сер-ной кислоты и превращается в гипс (СаSО4). Смена температур, потоки дождя и ветер разрушают этот мягкий материал. Истори-ческие памятники Греции и Рима, простояв тысячелетия, в пос-ледние годы разрушаются прямо на глазах. Такая же судьба грозит и Тадж-Махалу -- шедевру индийской архитектуры периода Вели-ких Моголов, в Лондоне -- Тауэру и Вестминстерскому аббатству. На соборе Св. Павла в Риме слой портлендского известняка разъеден на 2,5 см. В Голландии статуи на соборе Св. Иоанна тают, как леденцы. Черными отложениями изъеден королевский дворец на площади Дам в Амстердаме. Более 100 тыс. ценнейших витражей, украшающих соборы в Шатре, Контербери, Кёльне, Эрфурте, Праге, Берне, в других городах Европы могут быть полностью утрачены в ближайшие 15-- 20 лет. Страдают от кислотных дождей и люди, вынужденные потреблять питьевую воду, загрязненную токсическими металлами -- ртутью, свинцом, кадмием и т.п. Спасать природу от закисления необходимо. Для этого придет-ся резко снизить выбросы в атмосферу окислов серы и азота, но в первую очередь сернистого газа, так как именно серная кислота и ее соли на 70--80% обусловливают кислотность дождей, выпадаю-щих на больших расстояниях от места промышленного выброса. Наблюдения за химическим составом и кислотностью осадков в России ведут 131 станция, отбирающие на химический анализ суммарные пробы, и 108 пунктов, на которых в оперативном по-рядке измеряют только величину рН. Пробы осадков на содержание от 11 до 20 компонентов анализируются в пяти кустовых лабо-раториях. Система контроля загрязнения снежного покрова на террито-рии России осуществляется на 625 пунктах, обследующих площадь в 15 млн. км2. Пробы забирают на наличие ионов сульфата, нитрата аммония, тяжелых металлов, определяют значение рН. Природные осадки имеют разную кислотность, но в среднем рН=5,6. Кислотные осадки с рН < 5,6 пред-ставляют серьезную угрозу, особенно если величина рН падает ниже 5,1. Ниже перечисляются основные по-следствия выпадения кислотных осадков. Повреждение статуй, зданий, ме-таллов и отделки автомобилей. Гибель рыб, водных растений и микроорганизмов в озерах и ре-ках. Понижение способности к воспро-изводству лососей и форели при рН < 5,5. Гибель и понижение продуктив-ности многих видов фитопланкто-на, когда рН<6 -- 8. Разрыв азотного цикла в озерах, когда величина рН колеблется от 5,4 до 5,7. Ослабление или гибель деревьев, особенно хвойных пород, произ-растающих на больших высотах, из-за вымывания из почвы кальция, натрия и других питатель-ных веществ (Рисунок IV). Повреждение корней деревьев и гибель многих видов рыб из-за высвобождения из почв и донных осадков ионов алюминия, свинца, ртути и кадмия. Ослабление деревьев и усиление их подверженности болезням, на-секомым, засухам, грибам и мхам, которые процветают в кис-лой среде. Замедление роста культурных растений, таких, как помидоры, соя, фасоль, табак, шпинат, мор-ковь, капуста-брокколи и хлопок. Рост популяции 81агола, простейшего, вызывающего серьезную кишечную инфекцию, которая поражает скалолазов и альпини-стов, пьющих воду из, казалось бы, чистых горных ручьев. Возникновение и обострение мно-гих болезней дыхательной систе-мы человека, преждевременная гибель людей. Кислотные осадки иллюстрируют пороговый эффект. Большинство почв, озер и рек содер-жат щелочные химические вещества, которые могут взаимодействовать с некоторым количеством кислот, нейтрализуя их. Однако регулярное мно-голетнее воздействие кислот истощает большинство из этих сдерживающих закисление веществ. Затем как бы внезапно начинается массовая гибель деревьев и рыб в озерах и реках. Ког-да это происходит, какие-либо меры по предотвращению серьезного ущер-ба предпринимать уже поздно. Опоз-дание составляет 10 -- 20 лет. . Большая часть кислотообразу-ющих веществ, произведенных в од-ной стране, переносится преобладаю-щими приземными ветрами на террито-рию другой. Самоочищение атмосферы. Воздушный океан обладает способ-ностью к самоочищению от загрязняющих веществ. Всякое загрязнение вызывает у природы защитную реакцию, направленную на его нейтрализацию. Эта способность природы долгое время эксплуатировалась человеком бездумно и хищничес-ки. Отходы производства выбрасывались в воздух в расчете на то, что будут обезврежены и переработаны самой природой. Казалось, что как ни велика общая масса отходов, по сравнению с защитны-ми ресурсами она незначительна. Однако процесс загрязнения резко прогрессирует, и становится очевидным, что природные системы самоочищения рано или поздно не смогут выдержать такой на-тиск, так как способность атмосферы к самоочищению имеет оп-ределенные границы. Заключение Не должны оказаться пророческими слова, великого ученого-естествоиспытателя, впервые создавшего теорию развития живой природы, Жана Батиста Ламарка: «Можно, пожалуй, сказать, что назначение человека заключается в том, чтобы уничтожить свой род, предварительно сделав земной шар непригодным для обитания На пороге III тысячелетия нет необходимости доказывать остроту и масштабность, а значит, и опасность сложившейся в мире экологической ситуации. Виновником экологического кризиса на Земле стал человек. Он же является как субъектом, так и объектом последнего. Никакому иному биологическому виду не удалось уничтожить столь большое число других видов, необратимо изменить экологическую ситуацию на планете. Но нельзя остановить продвижение человечества вперед, вряд ли возможен отказ от создаваемой им искусственной биосферы, от созданных им условий жизни. Что делать? Какими путями двигаться человечеству дальше? Какие приоритеты считать основными? Что важнее экология или научно - технический прогресс? Проблема выживания, проблема сохранения естественной биосферы может быть решена только путем компромиссов и поисков оптимальных решений, выход в коэволюции (совместной, взаимосвязанной эволюции биосферы и человеческого общества). Выживание человека в условиях глобального экологического кризиса, несомненно, зависит от научных знаний, внедрения в практику новых технических достижений. Но эти достижения не смогут принести ожидаемых результатов без опоры на нравственное воспитание и определенные культурные традиции. К сожалению, осознание важности экологического образования и воспитания пришло лишь в последние годы. В тоже время технократические установки настолько сильны, что выход из экологического кризиса по-прежнему ищется в привычных путях: создание «экологически чистых» производств, принятие природоохранных законов, контроль за производством и т. п., - иными словами, коль скоро экологический кризис порожден техническим прогрессом, то надо просто внести соответствующие коррективы в направление этого прогресса. Экологический кризис мыслится как нечто внешнее по отношению к человеку, а не как-то, что заключено в нем самом. Список используемой литературы 1 http://referat.ru |
 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ©2011 |
