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.

6.1 Возможное потепление климата -«парниковый эффект»

Наблюдаемое в настоящее время изменение климата, ки-торое выражается в постепенном повышении среднегодовой температуры начиная со второй половины прошлого века, боль­шинство ученых связывают с накоплением в атмосфере так на­зываемых «парниковых газов» — диоксида углерода (СО₂), метана (СН₄), оксида азота (N₂O), хлорфторуглеродов (фреонов), озона (О₃) 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 со 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 производстве и 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. В докладе, подготовленном под эгидой ООН междуна­родной группой по проблемам климатических изменений, ут­верждается, что к 2100 г. температура на Земле станет выше 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 вследствие 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, заболачиванию обширных территорий и к другим неблагоприятным последствиям.

Однако ряд ученых видят в предполагаемом глобальном по­теплении климата и положительные экологические последствия (Вронский, 1993). Повышение кон­центрации СО₂ в атмосфере и связанное с ним увеличение фото­синтеза, а также увеличение увлажнения климата могут, по их мнению, привести к росту 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 наблюдаемое 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 нежелательных 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 глобальной эко­логической безопасности. Человек 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 и 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 углерода в атмосферу. На Конференции ООН в Киото (Япония) в 1997 г. правитель­ствами 84 стран мира подписан Киотский протокол, по которо­му страны должны выбрасывать антропогенный углекислый газ не больше, чем они выбрасывали его в 1990 г. 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 Земли.

6.2 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 в 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 10 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 озона многочисленны солнечные ожоги, наблюдается рост заболе­ваемости людей раком кожи и др.

Установлено также, что растения под влиянием сильного ультрафиолетового излучения постепенно теряют свою способность к фотосинтезу, а нарушение жизнедеятельности планк­тона 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 веро­ятно и связано с повышенным содержанием хлорфторуглеродов (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 (фре­онов) 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 (гидрохлорфторуглеродов) с низким потенциалом разрушения озонового слоя.

Согласно протоколу Монреальской конференции (1987г.), пересмотренному затем в Лондоне (1991 г.) и Копенгагене (1992 г.), предусматривалось снижение выбросов хлорфторуг­леродов к 1998 г. на 50%.

В будущем необходимо продолжать решать про­блему защиты людей от УФ-радиации, поскольку многие из хлорфторуглеродов могут сохраняться в атмосфере сотни лет. Ряд, ученых продолжают настаивать на естественном про­исхождении «озоновой дыры». Причины ее возникновения одни видят в естественной изменчивости озоносферы, циклической активности Солнца.

6.3 Кислотные дожди

Однa из важнейших экологических проблем, с которой свя­зывают окисление природной среды, — кислотные дожди. Об­разуются они при промышленных выбросах в атмосферу диок­сида серы и оксидов азота, которые, соединяясь с атмосферной влагой, образуют серную и азотную кислоты. В результате дождь и снег оказываются подкисленными (число рН ниже 5,6). В Баварии (ФРГ) в августе 1981 г. выпадали дожди с кислотностью рН=3,5. Максимальная зарегистрированная ки­слотность осадков в Западной Европе — рН=2,3.

Суммарные мировые антропогенные выбросы двух глав­ных загрязнителей воздуха — виновников подкисления ат­мосферной влаги — SO₂ и NО_х составляют ежегодно более 255 млн т (1994 г.). На огромной территории природная сре­да закисляется, что весьма негативно отражается на состоя­нии всех экосистем. Выяснилось, что природные экосисте­мы подвергаются разрушению даже при меньшем уровне за­грязнения воздуха, чем тот, который опасен для человека.

Опасность представляют, как правило, не сами кислот­ные осадки, а протекающие под их влиянием процессы. Под действием кислотных осадков из почвы выщелачиваются не только жизненно необходимые растениям питательные веще­ства, но и токсичные тяжелые и легкие металлы — свинец, кадмий, алюминий и др. Впоследствии они сами или образующиеся токсичные соединения усваиваются растениями и другими почвенными организмами, что ведет к весьма нега­тивным последствиям. Например, возрастание в подкислен­ной воде содержания алюминия всего лишь до 0,2 мг на один литр летально для рыб. Резко сокращается развитие фито­планктона, так как фосфаты, активизирующие этот процесс, соединяются с алюминием и становятся менее доступными для усвоения. Алюминий снижает также прирост древесины. Токсичность тяжелых металлов (кадмия, свинца и др.) про­является еще в большей степени.

Воздействие кислотных дождей снижает устойчивость ле­сов к засухам, болезням, природным загрязнениям, что приводит к еще более выраженной их деградации как природных эко­систем.

Ярким примером негативного воздействия кислотных осад­ков на природные экосистемы является закисление озер. Осо­бенно интенсивно оно происходит в Канаде, Швеции, Норве­гии и на юге Финляндии. Объясняется это тем, что значительная часть выбросов серы в таких промышленно развитых странах, как США, ФРГ и Великобритании, выпа­дают именно на их территории. Наиболее уязвимы в этих странах озера, так как коренные породы, слагающие их ложе, обычно представлены гранитами, не способными нейтрализовать кислотные осадки, в отличие, например, от известняков, которые создают щелочную среду и препятствуют закислению. Сильно закислены и многие озера на севере США.

Закисление озер опасно не только для популяций различ­ных видов рыб (в том числе лососевых, сиговых и др.), но часто влечет за собой постепенную гибель планктона, многочис­ленных видов водорослей и других его обитателей. Озера ста­новятся практически безжизненными.

Контрольные вопросы

1. Почему охрана природного воздуха считается ключевой проблемой оздоровления окружающей природной среды?

2. Назовите главные загрязнители (поллютанты) атмосфер­ного воздуха.

3. Оцените роль различных отраслей хозяйства в загрязне­нии атмосферы.

4. Приведите примеры пагубного влияния высокотоксичных загрязнителей (поллютантов) на живые организмы.

5. Как называется ядовитая смесь дыма, тумана и пыли? К каким экологическим последствиям она приводит?

6. Что такое парниковые газы и «парниковый эффект»?

7. Какой загрязнитель атмосферного воздуха наиболее опа­сен для хвойных деревьев? Раскройте механизм проник­новения токсичного вещества в растения.

8. Каковы важнейшие экологические последствия глобаль­ного загрязнения атмосферы?

9. Чем вызваны кислотные дожди?

10. Почему истощение озонового слоя Земли относится к числу важнейших экологических проблем?

Дата добавления: 2014-01-04