Кислотные дожди. Истощение озонового слоя

Истощение озонового слоя

Впервые истощение озонового слоя привлекло внимание широкой общественности в 1985 г., когда над Антарктидой было обнаружено огром­ное пространство с пониженным (до 50 %) содержанием озона, получившее название «озоновой дыры». «Озоновые дыры» - это значительные пространства в озоновом слое атмосферы с заметно пониженным (до 50 % и бо­лее) содержанием озона.

С тех пор результаты измерений подтверждают повсеместное умень­шение озонового слоя практически на всей планете. По данным Росгидромета, в феврале 1995 г. над всем Север­ным полушарием, а особенно над рядом районов Восточ­ной Сибири и Урала, концентрация озона снизилась на рекордную величину - до 40 % и сохранялась в течение 25 суток. В декабре 1995 г. отклонение от климатических норм составило 15 %.

Истощение озонового слоя признано всеми как серьез­ная угроза глобальной экологической безопасности. Оно ослабляет способность атмосферы защищать все живое от жесткого ультрафиолетового излучения («УФ-радиация»), энергии одного фотона которого достаточно, чтобы разру­шить большинство органических молекул. Поэтому в рай­онах с пониженным содержанием озона многочисленны солнечные ожоги, увеличивается количество заболеваний раком кожи и т.д. По мнению ряда ученых-экологов, к 2030 г. в России, при сохранении нынешних темпов исто­щения озонового слоя, заболеют раком кожи дополнитель­но 6 млн человек. Растения под влиянием сильного ульт­рафиолетового излучения постепенно теряют свою способ­ность к фотосинтезу.

Предполагается как естественное, так и антропоген­ное происхождение «озоновых дыр». Последнее, по мне­нию большинства ученых*, более вероятно и связано с повышенным содержанием хлорфторуглеродов (фреонов) (СFCl_3, CF₂Cl₂ и др.). Фреоны широко применяются в промышленном производстве и в быту (хладоагрегаты, растворители, распылители, аэрозольные упаковки и др.). В атмосфе­ре фреоны разлагаются с выделением оксида хлора, а атомы хлора губительно действуют на молекулы озона (катализируют превращение озона в кислород).

По данным международной экологической организа­ции «Гринпис», основными поставщиками хлорфторуглеродов (фреонов) являются США (30,85%), Япо­ния (12,42%), Великобритания (8,62%) и Россия (8,0%). В последнее время в США и в ряде западных стран по­строены заводы по производству новых видов хладореагентов (гидрохлорфторуглеродов) с низким потенциалом разрушения озонового слоя.

Окисление природной среды - одна из важнейших экологических проблем. Кислотные дожди образуются при промышленных выбросах в атмосферу диоксида серы и оксидов азота, которые, соединяясь с атмосферной влагой, образуют разбавленную серную и азотную кислоты.

Окислы азота, образующиеся при соединении азота и кислорода воздуха при высоких температурах, аналогичным образом соединяясь с парами воды в воздухе, дают азотную кислоту

4N0₂ + Н₂0 + О₂ ® 4HNO₃.

Основное поступление окислов азота в атмосферу - от автомо­билей 40 % (высокотемпературная электрическая искра), 30 - от теп­ловых электростанций, 20 % - от сжигания топлива в промышленно­сти. Суммарные выбросы окислов серы и окислов азота составляют в мире более 255 млн т в год.

Естественная дождевая вода всегда имеет слабую кислую реак­цию (рН=6), так как всегда находится в контакте с С0₂ и образует, растворяя углекислый газ, слабую угольную кислоту

СО₂ + Н₂О®Н₂СО₃.

Дождевые воды, несущие в себе серную и азотную кислоты, имеют рН = 5, иногда рН = 4, зафиксировано значение рН = 2,2.

Для природы наиболее благоприятна слабощелочная среда при рН = 8. В такой среде хорошо развиваются большинство растений и вся фауна водоемов. При рН = 6 гибнут ракообразные, улитки, мол­люски; при рН = 5,5...5,7 гибнет икра рыб и некоторые виды рыб; при рН = 5 гибнут практически все рыбы, водоем делается безжизненным. При рН = 3 почвы становятся практически бесплодными, что наблюдается в районе Норильска (переработке сульфидных медно-никелевых руд). Из-за выбросов диоксида серы Норильским горно-химическим комбинатом страдают также огромные площади тайги и лесотундры и на Северном Урале.

Порожденные промышленностью Англии и Германии и уноси­мые ветром кислотные дожди нанесли огромный вред озерным водо­емам стран Скандинавии: в Швеции 15000 озер пострадали от воз­душных загрязнений, причем в 1800 из них полностью утрачены при­знаки жизни; в Норвегии из 5000 обследованных озер (пострадало 2000 озер) в 1750 исчезла рыба. По данным 1975 г. в США 51 % озер имели рН воды меньше 5, в 90 % этих озер рыба полностью отсутствовала.

В России площадь закисления - несколько десят­ков миллионов гектаров. Известны случаи закисления озер Карелии. Повышенная кислотность осадков наблюдается вдоль западной границы (трансграничный перенос) и на территории ряда крупных промышленных районов, фраг­ментарно на Таймыре и в Якутии.

Отрицательно влияние кислотных дождей и на растительность, страдают в первую очередь хвойные леса, общая площадь пострадавших лесов оценивается в 31 млн га. В Германии кислотными дождями повреждено 35 % лесных массивов, а в Канаде уже погибли старей­шие леса (возраст 300 лет) бальзамической ели. Воздействие кислотных дождей снижает устойчивость лесов к засухам, болезням, природным загрязнениям, что приводит к их деградации как природных экосистем. Пять­десят миллионов гектаров леса в 25 европейских странах страдают от действия сложной смеси загрязняющих ве­ществ. Гибнут хвойные горные леса на Северных Аппала­чах и в Баварии. Отмечены случаи поражения хвойных и лиственных лесов в Карелии, Сибири и в других районах нашей страны.

Кроме непосредственного воздействия, кислотные дожди могут переводить в растворимое состояние нерастворимые соединения тяже­лых металлов, что также отрицательно сказывается на функ­ционировании экосистем. Под действием кислотных осадков из почвы выщела­чиваются не только питательные вещества, но и токсичные металлы: свинец, кадмий, алюминий и др. Далее они сами или их токсичные соединения усваиваются растениями и поч­венными организмами, что ведет к весьма негативным последствиям.

Влияние кислотности сказывается и на состоянии техно­генных объектов, памятников культуры «т.д.: разрушают­ся мрамор, известняк и другие облицовочные камни, срок службы железобетонных конструкций снижается в несколь­ко раз. При контакте с металлами кислотные дожди вызывают интен­сивную коррозию конструкций и требуют проведения защитных ме­роприятий: окраска, ингибиторы и т.д.

Борьба с кислотными дождями должна заключаться в первую очередь в очистке выбрасываемых газов от окислов серы и азота. Это - дорогостоящие мероприятия. Например, стоимость газоочистных сооружений, предназначенных для очистки дымовых газов от оки­слов серы, в США составляет 12...15 %, а в Японии - 24...25 % от общей стоимости угольных ТЭС. В бывшем СССР такие установки, наверное, вообще отсутствуют. В 1985 г. в Женеве подписано согла­шение (протокол) о сокращении к 1993 г. выбросов сернистых соеди­нений на 30 %.

Дата добавления: 2015-07-13