Атмосферный воздух и проблемы, связанные с его загрязнением
Введение
Проблемы экологии, связанные с хозяйственной деятельностью человека, не теряют своей актуальности в наши дни.
Происходит неумолимое ухудшение состояния окружающей среды в глобальном масштабе. В атмосфере нарастает концентрация двуокиси углерода, разрушается озоновый слой Земли, выпадают кислотные дожди, наносящие вред всему живому, потеря видов живых существ все ускоряется, рыбная ловля чахнет, снижение плодородия земли подрывает усилия, направленные на то, чтобы накормить голодных, вода – отравлена, а лесной покров Земли становится все меньше.
Рассмотрению этих основных проблем экологии в современном мире будет посвящена эта работа.
1. Атмосферный воздух и проблемы, связанные с его загрязнением
Атмосферный воздух – это природная смесь газов приземного слоя атмосферы за пределами жилых, производственных и иных помещений, сложившаяся в ходе эволюции Земли.
Атмосфера надежно оберегает человечество от многочисленных опасностей, угрожающих ему из космоса: не пропускает метеориты, защищает землю от перегрева, отмеряя солнечную энергию в необходимом количестве, нивелирует перепад суточных температур, который мог бы составить примерно 200 К, что неприемлемо для выживания всех земных существ. На верхнюю границу атмосферы ежесекундно обрушивается лавина космических излучений. Если бы они достигли земной поверхности, мгновенно исчезло бы все живущее на Земле.
Газовая оболочка спасает все живущее на Земле от губительных ультрафиолетовых, рентгеновских и космических лучей. Велико значение атмосферы и в распределении света. Воздух атмосферы разбивает солнечные лучи на миллион мелких лучей, рассеивает их и создает то равномерное освещение, к которому мы привыкли. Кроме того, атмосфера является средой, где распространяются звуки. Без воздуха на Земле царила бы тишина, невозможна была бы человеческая речь.
Однако в атмосферу выбрасывается значительное количество газообразных отходов производства.
Загрязняющее вещество – примесь в атмосферном воздухе, оказывающая при определенных концентрациях неблагоприятное воздействие на здоровье человека, объекты растительного и животного мира и другие компоненты окружающей природной среды или наносящая ущерб материальным ценностям.
Основными источниками загрязнения атмосферного воздуха являются промышленность и автотранспорт. При этом в нашей стране на тепловые электростанции приходится 27% загрязнений, на предприятия черной и цветной металлургии – 24 и 10%, нефтехимии – 16%, строительных материалов – 8,1%. Причем на долю энергетики приходится более 40% общих выбросов пыли, 70% окислов серы и более 50% окислов азота. Из общего объема загрязняющих веществ, попадающих в воздух, на долю автотранспорта приходится 13,3%, однако в крупных городах России эта цифра достигает 60-80%.[1]
Количество выбросов на душу городского населения на 1993 год (пыль, NOx, CnHm, SOx) составило в России 324 кг/год×чел., причем на Европейской части России – 195 кг/год×чел, в Уральском регионе – 550 кг/год×чел., Дальневосточном регионе и Сибири – 560 кг/год×чел.[2]
В последние годы содержание в атмосферном воздухе российских городов и промышленных центров таких вредных примесей, как взвешенные вещества, диоксид серы. Существенно уменьшилось, так как со значительным спадом производства сократилось и число промышленных выбросов, а концентрации оксида углерода и диоксида азота выросли в связи с ростом парка автомобилей.
От загрязнения воздуха страдают животные и растения.
Воздействие сернистого газа и его производных на человека и животных проявляется прежде всего в поражении верхних дыхательных путей, под влиянием сернистого газа и серной кислоты происходит разрушение хлорофилла в листьях растений, в связи с чем ухудшается фотосинтез и дыхание, замедляется рост, снижается качество древесных насаждений и урожайность сельскохозяйственных культур, а при более высоких и продолжительных дозах воздействия растительность погибает.
Загрязненная атмосфера вызывает увеличение числа заболеваний дыхательных путей. Состояние атмосферы сказывается на показателях заболеваемости даже в разных районах индустриальных городов. Например, в Москве предрасположенность к бронхиальной астме, бронхиту, конъюнктивиту, фарингиту, тонзиллиту, хроническим отитам на 40-60% выше в районах с повышенным уровнем загрязнения атмосферного воздуха.
Загрязнения оказывают и другие неблагоприятные воздействия, приводя к таким проблемам как парниковый эффект, озоновые “дыры”, смоги, “кислотные дожди”.
Накопление углекислого газа в атмосфере – одна из основных причин парникового эффекта, возрастающего от разогревания Земли лучами Солнца. Этот газ не пропускает солнечное тепло обратно в космос.
По сравнению с доиндустриальной эпохой концентрация двуокиси углерода в атмосфере увеличилась на 28%. Если человечество не примет меры, чтобы сократить выбросы этих газов, к середине будущего века средняя глобальная температура приземной атмосферы повысится на 1,5—4,5°С.[3]
Последняя цифра относится к высоким российским широтам. Произойдет перераспределение осадков на территории страны, увеличится число засух, изменится режим речного стока и режим работы гидроэлектростанций. Растает верхний слой вечной мерзлоты, занимающий в России около 10 млн.м2 (60% территории страны), что повлияет на устойчивость фундаментов инженерных сооружений. Уровень Мирового океана поднимется к 2030 г. на 20 см, что приведет к затоплению низколежащих побережий.
Доли некоторых государств в глобальном выбросе двуокиси углерода таковы: США – 22%, Россия и Китай – по 11%, Германия и Япония – по 5%.2
Одним из главных источников загрязнения атмосферы углекислым газом является автомобильный транспорт. Есть несколько путей борьбы с этим видом загрязнений: техническое совершенствование двигателей, топливной аппаратуры; повышение качества топлива, снижение содержания токсичных веществ в выхлопных газах в результате применения дожигателей топлива, каталитических катализаторов; использование альтернативных видов топлива и др.
Кроме того, существует ряд естественных источников выбросов СО2. Мощным источником СО2 в России служит дыхание почвы. На 1124,9 млн. га России дыхание почвы составляет 1800 NтC, т.е. 3% от глобальной эмиссии, что в 3 раза превосходит индустриальную эмиссию.[4]
Другим методом скопления СО2 служат болота – резервуар с временем пребывания органического углерода в торфах до 10 тыс. лет и его аккумуляцией 45-50 Мm С/год2.
Существует мощный потребитель СО2 – это растительность суши, потребляющая 20-30 млрд. т. углерода в форме СО2, и водоросли мирового океана, потребляющие около 40 млрд. т. углерода в год.3 Однако они не в состоянии переработать атмосферу, в связи с чем проблема глобального потепления является насущной и решение которой требует безотлагательных мер.
Стратосферный озоновый слой защищает людей и живую природу от жесткого ультрафиолетового и мягкого рентгеновского излучения в ультрафиолетовой части солнечного спектра. Каждый потерянный процент озона в масштабах планеты вызывает до 150 тыс. дополнительных случаев слепоты из-за катаракты, на 2,6% увеличивает число раковых заболеваний кожи. Установлено, что жесткий ультрафиолет подавляет иммунную систему организма.
Озоновая защитная оболочка очень невелика: всего 3 млрд. т. газа, наибольшая концентрация – на высоте 20—25 км; если гипотетически сжать эту оболочку при нормальном атмосферном давлении, получится слой всего в 2 мм, однако без него жизнь на планете невозможна.
Запуск мощных ракет, полеты реактивных самолетов в высоких слоях атмосферы, испытания ядерного и термоядерного оружия, ежегодное уничтожение природного озонатора – миллионов гектаров леса – пожарами и хищнической рубкой массовое применение фреонов в технике, парфюмерной и химической продукции в быту – главные факторы разрушения озонового экрана Земли.
В 1987 г. правительства 56 стран, в том числе и СССР, подписали Монреальский протокол, по которому обязались в ближайшее десятилетие вдвое сократить производство фторуглеродов и других веществ, разрушающих озоновый слой. Более поздние соглашения (в 1990 г. в Лондоне, в 1992 г. в Копенгагене) содержат призыв постепенно прекратить производство таких веществ.
К 1996 г. промышленно развитые страны полностью прекратили производство фреонов, а также разрушающих озон галлонов и тетрахлорида углерода. Развивающиеся страны сделают это только к 2010 г. Россия из-за тяжелого финансово-экономического положения попросила отсрочки на три-четыре года.
Следующим этапом должен стать запрет на производство метилбромидов и гидрофреонов. Уровень производства первых с 1996 г. заморожен в промышленно развитых странах, гидрофреоны полностью снимаются с производства к 2030 г.
В 1997 г. исполнилось 10 лет с момента подписания Монреальского протокола. За это время осуществлялось широкое международное сотрудничество по охране озонового слоя Земли. Благодаря согласованным усилиям международного сообщества за эти годы производство и потребление веществ, наиболее опасных для озонового слоя, сократилось более чем вдвое. Остановлен рост содержания в атмосфере озоноразрушающих веществ. Ученые полагают, что уже в ближайшие годы начнется восстановление озонового слоя. Но пока эта проблема остается актуальной.