Размеры воздушного океана, окружающего нашу планету, колоссальны, его вес составляет около 5 тыс. трлн т; на каждого жители земного шара приходится по 2,5 млн т воздуха. Первостепенную важность для жизни человека имеет сохранение кислородного равновесия, особенно в районах, где наблюдаются серьезные нарушения экологического равновесия. За последние 100 лет уничтожено 245 млрд т кислорода, а вместо него в атмосферу поступило 360 млрд т углекислого газа.
Потребление кислорода при современном уровне техники достигло 1/10 от его общего количества, образующегося в процессе фотосинтеза. Кислород сгорает в фабричных печах, в двигателях кораблей, автомобилях, ракетах и самолетах. При перелете через Атлантику одним самолетом потребляется 70-150 т кислорода. Как показывают проведенные исследования, французско-британский «Конкорд» «проглатывает» каждую секунду 700 кг воздуха, а 320 млн автомобилей потребляют больше кислорода, чем все население Земли. Каждый человек за сутки потребляет около 360 л кислорода, а спортсмены — значительно больше. Подсчитано, что весь воздушный океан проходит через земные живые организмы, включая человека, примерно за 10 лет.
Вопрос о воздействии человека на атмосферу находится в центре внимания специалистов и экологов всего мира. И это не случайно, так как крупнейшие глобальные экологические проблемы современности — «парниковый эффект», нарушение озонового слоя, выпадение кислотных дождей — связаны именно с антропогенным загрязнением атмосферы.
Атмосферный воздух выполняет сложнейшую экологическую функцию, а именно:
• регулирует тепловой режим Земли, способствует перераспределению тепла по земному шару;
• газовая оболочка — это «одеяло» Земли, предохраняющее ее от чрезмерного остывания и нагревания. Благодаря этому на Земле не бывает резких переходов от мороза к жаре, и наоборот. Если бы Земля не была окружена атмосферой, то в течение одних суток амплитуда колебаний температуры поверхности нашей планеты достигала бы 200°С: днем стояла бы сильнейшая жара (более 100°С), а ночью — мороз (около — 100°С). В действительности средняя температура Земли благодаря атмосфере около 15°С;
• спасает все живущее на Земле от губительных ультрафиолетовых, рентгеновских и космических лучей. Верхние слои атмосферы частично поглощают, частично рассеивают эти лучи;
• защищает нас и от «звездных осколков». Размеры метеоритов в подавляющем большинстве не превышают величины горошины. С огромной скоростью (от 11 до 64 км/с) они под влиянием земного притяжения врезаются в атмосферу планеты, раскаляются за счет трения о воздух и на высоте около 60-70 км большей частью сгорают;
• определяет световой режим Земли, разбивает солнечные лучи на миллионы мелких лучей, рассеивает их и создает то равномерное освещение, к которому привык человек;
• наличие воздушной оболочки придает нашему небу голубой цвет, так как молекулы основных элементов воздуха рассеивают главным образом лучи с короткой длиной волны, т. е. фиолетовые, синие и голубые;
• является той средой, где распространяются звуки. Без воздуха на Земле царила бы тишина;
• обладает способностью к самоочищению. Оно происходит при вымывании аэрозолей из атмосферы осадками, турбулентном перемешивании в приземном слое воздуха, отложении загрязненных веществ на „ поверхности земли и т. д.
Всякое загрязнение вызывает у природы защитную реакцию, направленную на его нейтрализацию. Эта способность природы долгое время эксплуатировалась человеком бездумно и хищнически. Отходы производства выбрасывались в воздух в расчете на то, что все они будут обезврежены и переработаны самой природой. При этом не возникало и мысли о наносимом ей ущербе. Казалось, что как ни велика общая масса отходов, она незначительна по сравнению с защитными ресурсами. Однако при все прогрессирующем росте загрязнений становится очевидным, что природные системы самоочищения рано или поздно не смогут выдержать такого натиска. Способность атмосферы к самоочищению имеет определенные границы. Если они будут превышены, то самоочищение в атмосфере не приведет к полному рассеиванию и разложению примесей. Поэтому большие объемы вредных выбросов в атмосферу вызывают целый ряд неблагоприятных последствий.
Основные источники загрязнения воздуха и их воздействия.
3агряязнение атмосферы — привнесение в атмосферу или образование в ней физико-химических агентов и веществ, обусловленное как природными, так и антропогенными факторами. Естественное загрязнение — это геологические и геохимические процессы, всегда существовавшие на Земле с момента ее образования как геологического тела. Эти факторы не угрожают отрицательными последствиями природным экосистемам, за исключением некоторых катастрофических природных явлений. Например, при извержении вулкана Пинатубо (Филиппины) в 1991 году в атмосферу было выброшено 20 млн т диоксида серы.
Источники загрязнения атмосферы
Антропогенное загрязнение спровоцировано исключительно хозяйственной деятельностью человека, его неуемным желанием создавать себе блага иногда во вред окружающей природной среде. Это загрязнение в первую очередь связано с выбросами сернистого, угарного, углекислого газов, сероводорода, оксидов и диоксидов азота, аммиака, метана (см. схему). То есть такого набора газов, которые определяли главную составляющую протоатмосферы Земли. Иными словами человек своей хозяйственной деятельностью (вопреки фотосинтезу!) возвращает систему атмосферы, в преджизненное состояние. В борьбе между фотосинтезом и загрязняющей ролью хозяйственной деятельности человека сейчас победу одерживает человек. Но эта победа — скорее признак атавизма, а не прогресса. Виды источников, нарушающих естественное состояние атмосферного воздуха, отражены на схеме.
Основные виды источников, нарушающие качественное состояние воздушного бассейна
В общем количестве выбросов вредных веществ в атмосферу над территорией России доминируют выбросы от стационарных источников (промышленность, ТЭЦ и др.). Они же преобладают и в крупных промышленных центрах (Кривой Рог, Магнитогорск, Мариуполь, Новокузнецк, Нижний Тагил), где значительную долю выбросов в атмосферу дает и автотранспорт. В России составлен ранжированный перечень городов (на 1991 г.) по количеству выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от стационарных источников. Суммарный выброс загрязняющих веществ в атмосферу над территорией России в 1991 г. составил 53 млн т, из них выбросы от стационарных источников - 32 и от автотранспорта - 21 млн т.
Контроль за загрязнением атмосферы ведется в 334 городах и охватывает все города с населением более 100 тыс. чел. и с крупными промышленными предприятиями.
Выбросы в атмосферу загрязняющих веществ от стационарных источников в городах России в 1991 г. (по А.А. Шеховцову и др., 1993)
Города | Выбросы (тыс. т/год) | Города | Выбросы (тыс. т/год) |
Норильск | 2486 | Барнаул | 143 |
Новокузнецк | 674 | Братск | 142 |
Магнитогорск | 666 | Пермь | 140 |
Череповец | 548 | Нижний Новгород | 139 |
Липецк | 511 | Хабаровск | 129 |
Нижний Тагил | 469 | Рязань | 109 |
Омск | 409 | Саратов | 97 |
Ангарск | 376 | Чита | 90 |
Орск | 365 | Иркутск | 86 |
Челябинск | 341 | Кемерово | 84 |
Москва | 298 | Архангельск | 81 |
Новочеркасск | 252 | Казань | 80 |
Уфа | 246 | Томск | 76 |
Новокуйбышевск | 244 | Владивосток | 71 |
Мончегорск | 221 | Краснодар | 55 |
Красноярск | 217 | Ростов-на-Дону | 45 |
Новосибирск | 204 | Новороссийск | 41 |
Никель | 194 | Тюмень | 38 |
Волгоград | 185 | Пенза | 33 |
С.-Петербург | 181 | Черкесск | 31 |
Среднее время жизни этих газов составляет около 1000 лет. Фреоны в присутствии N0 и Сl разрушают озон, при этом оба газа сохраняются:
NO2 + О = 2NO;
NO + O3 = NO2 + O2;
NO2 + О = NO + О2.
Убывание концентрации озона (O3) приводит к возрастанию проникающего ультрафиолетового излучения на поверхность Земли.
Если нынешние выбросы ХФУ в атмосферу сохранятся, можно ожидать лишь расширения и «углубления» озоновых дыр над полюсами. Естественно, это повлечет за собой разрежение озонового слоя над всей планетой, что совершенно для нас неприемлемо.
Установление стандартов. Акт о чистом воздухе от 1970 г. предусматривал стандарты для следующих пяти загрязнителей, которые в то время считались наиболее распространенными и вредными: все взвеси; сернистый газ; озон; угарный газ; оксиды азота.
Виды стандартов по охране атмосферного воздуха
Это критерии загрязнения. Первичный стандарт, или предельно допустимая концентрация (ПДК), для каждого из них — это максимальный уровень, который человек может переносить без ущерба для здоровья, плюс 10-50% как «запас прочности». Сейчас виды. стандартов по охране атмосферного воздуха включают нормативы предельно допустимых концентраций загрязняющих веществ (взвешенные частицы, аэрозоли, пыль, газообразные компоненты); нормативы биологического загрязнения (микробы, вирусы, аллергены); нормативы предельно допустимых уровней (ПДУ) вредных физических воздействий: звуковые колебания, электромагнитное загрязнение, тепловое воздействие, проникающая радиация, вибрация и т. д. Стандарты выбросов: нормативы предельно допустимых выбросов (ПДВ) загрязняющих веществ (пары, аэрозоли).
1. Охрана окружающей среды
2. Учебник «Экологические основы природопользования»
3. Экологические основы природопользования
ПРИЛОЖЕНИЯ