Выделяют 3 типа смогов: влажный (лондонский), сухой (фотохимический, лос-анджелесский) и ледяной (аляскинский).
Кислотные дожди – это атмосферные осадки, подкисленные (число рН ниже 5,6) из-за растворения в атмосферной влаге антропогенных выбросов (таких, как окислы серы, азота и др.).[12]
Ливневые дожди оказываются менее кислыми, чем слабые моросящие: при той же исходной концентрации загрязнителей в воздухе в последнем случае они растворяются в меньшем количестве воды. В промышленных районах, в атмосферу которых выбрасывается особенного много окислов азота и серы, слабые моросящие дожди иногда оказываются настолько кислыми, что повреждают не только растительность, но и одежду людей, вызывают сильное раздражение дыхательных путей и кожи, ускоряют коррозию металлических конструкций, разрушают скульптуры, приводят к массовой гибели рыбы в водоемах и т. п. В России, особенно на Кольском полуострове, на Урале и в районе Норильска из-за выбросов Норильского медно-никелевого комбината (на него приходится значительная часть всего объема выбросов в атмосферу предприятий цветной металлургии России) громадные площади тундры и лесотундры Таймырского полуострова стали безжизненными.
В ряде случаев проблемы кислотных дождей переходят в разряд межнациональных. Проблема кислотных дождей постепенно приобретает глобальные масштабы. Особенно опасно подкисление океанических мелководий, которое приводит к невозможности размножения многих морских беспозвоночных животных, что может вызвать разрыв пищевых цепей и глубокое нарушение экологического равновесия в Мировом океане.
К глобальным проблемам, связанным с антропогенным загрязнением атмосферы, относят проблему нарушения озонового слоя в стратосфере (проблема озоновых дыр) и проблему усиления парникового эффекта.
Озоновые дыры– это пространство в озоновом слое стратосферы с пониженным содержанием озона. Слой повышенной концентрации озона в стратосфере (содержание в нем озона обычно в 10 раз выше, чем у поверхности Земли) защищает земные организмы от губительной жесткой ультрафиолетовой солнечной радиации.
В 1970-х гг. появились сообщения о региональных снижениях содержания озона в стратосфере. Особенно заметной стала сезонно пульсирующая озоновая дыра над Антарктидой, часто выходящая за контуры этого континента, при этом содержание озона в ней за 1980-е гг. уменьшалось почти вдвое. Менее значительные по размеру озоновые дыры и не с таким значительным снижением концентрации озона наблюдаются над Арктикой.
Регулярные астрономические измерения со специального спутника показали, что появление и исчезновение озоновых дыр происходит каждый год. При этом над Антарктидой величина дыры возрастает. В середине сентября 2000 г. был побит абсолютный рекорд величины дыры за весь период наблюдения, ее площадь достигла 28 млн км2, что почти в три раза больше территории США; однако затем она стала необычно быстро затягиваться и полностью исчезла через два месяца. Стало очевидным, что сезонность появления озоновых дыр связана с особенностями глобальной циркуляции воздуха в атмосфере. Ученых настораживает систематический рост их размеров.
Существует несколько гипотез о причинах нарушения озонового слоя. Большинство ученых склоняется к мнению о техногенном происхождении озоновых дыр. Их оппоненты утверждают, что снижение содержания озона в озоновом слое над отдельными регионами Земли и в целом в атмосфере (скорость глобального уменьшения оценена в 0,5–0,7% в год) связана не с техногенными выбросами, а с вековыми колебаниями аэрохимических свойств атмосферы и независимыми изменениями климата.
Установлено, что разрушителями озона в атмосфере могут являться соединения как азота и водорода (например, аммиак, метан), так и хлора, прежде всего хлорфторсодержащие вещества (фреоны). Сторонники гипотезы о техногенном происхождении озоновых дыр считают главной причиной их возникновения попадание фреонов в стратосферу. Фреоны применяют в холодильных установках, кондиционерах, огнетушителях, аэрозольных баллончиках и т. п. В 1987 г. был подписан Монреальский протокол (в нем участвовали более 50 стран) о постепенной ликвидации применяющих фреоны технологий и прекращении производства самих фреонов. Результатом явилось прекращение роста содержания хлоридов в атмосфере Земли в 1990 г., с 1994 г. их содержание постоянно снижается.[13]
Проблема усиления парникового эффекта связана с потеплением климата на Земле (за последние 50 лет средняя температура атмосферы повысилась на 0,7 °С) за счет повышения содержания в атмосфере веществ, которые препятствуют длинноволновому, тепловому излучению с земной поверхности. Такими веществами (парниковыми газами) являются углекислый газ, окислы азота, метан, пары воды, фреоны и др.
Одна из наиболее устойчивых тенденций последних десятилетий – рост концентрации углекислого газа в атмосфере: с начала XX в. она увеличилась в 1,12 раза, за последние двадцать лет ее рост в тропосфере составил 0,3–0,4% в год. Предполагается, что удвоение содержания углекислого газа в атмосфере Земли может произойти к середине нынешнего века. Следствием этого станет увеличение средней температуры воздуха на нашей планете.
Различные расчеты предсказывают увеличение температуры на полюсах на 5–6 °С, а в средних широтах на 2–3 °С. Однако достоверность таких количественных прогнозов невелика, так как невозможно достаточно полно учесть все сопутствующие явления. В настоящее время пока еще нет методов, которые давали бы возможность с высокой степенью надежности учесть изменения систем океанических течений и воздушных потоков в условиях нового теплового баланса, определить изменения отражательной способности ледников и полярных льдов и степень влияния увеличения облачного покрова Земли на ее температурный режим. Вместе с тем не следует недооценивать опасность таяния полярных льдов и ледников: если это произойдет, огромные территории, на которых ныне живет не менее четверти всего человечества, могут оказаться под водой.
Решение проблемы усиления парникового эффекта, как правило, связывают с уменьшением поступления в атмосферу именно углекислого газа, увеличению содержания других парниковых газов уделяется значительно меньше внимания.
Предлагаются разные пути предотвращения опасного повышения концентрации в атмосфере углекислого газа. Один из них – уменьшение сжигания органического топлива. Он лежит в области перспективных технических разработок новых источников энергии, однако в ближайшие годы вряд ли произойдет серьезное снижение масштабов сжигания традиционных видов топлива – нефтепродуктов, угля и газа.
Второй путь – увеличение площади растительного покрова на Земле, прежде всего лесного. При этом приходится иметь в виду, что растительные экосистемы не только поглощают углекислый газ при фотосинтезе, но и выделяют его как при дыхании растений, так и при гниении органических остатков.
Еще один путь – снижение антропогенного загрязнения Мирового океана. Антропогенные загрязнители подавляют фотосинтезирующую активность океанических микроорганизмов, угнетают их способность поглощать углекислый газ из атмосферы, преобразовывая его в органические вещества донных отложений.
Многие ученые подвергают сомнению точку зрения о преимущественно техногенной обусловленности современных климатических изменений за счет увеличения содержания в атмосфере парниковых газов, прежде всего углекислого газа.
Они связывают повышение глобальной температуры с естественными температурными колебаниями, которые неоднократно происходили в геологической истории Земли за счет изменения наклона оси вращения нашей планеты, изменения орбиты ее вращения и т. п.
Проблема загрязнения атмосферного воздуха в нашей стране особенно обострилась с 1960–1970 гг. XX в. В начале 2000-х гг. в России было более 200 городов (202 – 2000 г., 207 – 2001 г.), в которых средние за год концентрация вредных веществ превышали установленные нормативы (табл. 1, 2 ). В них проживали более 44% всего и свыше 61% городского населения страны. Теперь порядка 70 млн чел. (до 48% общей численности населения страны) дышат воздухом, насыщенным вредными для здоровья веществами в концентрациях, превышающих нормы. Воздействию загрязненного атмосферного воздуха подвергаются в процентах от общей численности населения каждого экономического района: в Центральном – 37%, Северо-Западном – 71%, Северном – 19%, Волго-Вятском – 7,2%, Центрально-Черноземном – 27%, Поволжском – 40%, Северо-Кавказском – 16%, Уральском – 19%, Западно-Сибирском – 39%, Восточно-Сибирском – 41%, Дальневосточном районе – 19% населения. Основной вклад в загрязнение воздуха вносят предприятия черной и цветной металлургии, химии и нефтехимии, стройиндустрии, энергетики, целлюлозно-бумажной промышленности и автотранспорт.
Среди городов, выделяющихся наибольшим уровнем загрязнения воздуха: Бийск, Екатеринбург, Иркутск, Кемерово, Красноярск, Краснодар, Липецк, Магадан, Магнитогорск, Новокузнецк, Омск, Ростов-на-Дону, Селенгинск, Тюмень, Улан-Удэ, Хабаровск, Череповец, Чита, Южно-Сахалинск и некоторые другие.