Загрязнение атмосферы, причины, последствия, методы сокращения антропогенного воздействия
Введение.

Человек всегда использовал окружающую среду в основ

ном как источник ресурсов, однако в течение очень дли

тельного времени его деятельность не оказывала заметного влияния на биосферу. Лишь в конце дошлого столетия изменения биосферы под влиянием хозяйственной деятель

ности обратили на себя внимание ученых. В первой полови

не нынешнего века эти изменения нарастали и в настоящее время лавиной обрушились на человеческую цивилизацию. Стремясь к улучшению условий своей жизни, человек по

стоянно наращивает темпы материального производства, не задумываясь о последствиях. При таком подходе большая часть взятых от природы ресурсов возвращается ей в виде отходов, часто ядовитых или непригодных для утилиза

ции. Это создает угрозу и существованию биосферы, и само

го человека. Изучив эту главу, вы узнаете:

- о современном состоянии природной среды;

- об основных источниках загрязнений биосферы;

- о путях охраны окружающей среды от загрязнений.



Атмосфера - внешняя оболочка биосферы.

Масса атмосферы нашей планеты ничтожна - всего лишь одна миллионная массы Земли. Однако ее роль в природных процессах биосферы огромна. Наличие вокруг земного то шара атмосферы определяет общий тепловой режим по

верхности нашей планеты, защищает ее от вредных космического и ультрафиолетового излучений. Циркуляция атмосферы оказывает влияние на местные климатические условия, а через них - на режим рек, почвенно-растительный покров и на процессы рельефообразования.

Современный газовый состав атмосферы - результат длительного исторического развития земного шара. Он представляет собой в основном газовую смесь двух компо

нентов - азота (78,09%) и кислорода (20,95%). В норме в нем присутствуют также аргон (0,93%), углекислый газ (0,03%) и незначительные количества инертных газов (не

он, гелий, криптон, ксенон), аммиака, метана, озона, диок

сидов серы и других газов. Наряду с газами в атмосфере содержатся твердые частицы, поступающие с поверхности Земли (например, продукты горения, вулканической дея

тельности, частицы почвы) и из космоса (космическая пыль), а также различные продукты растительного, живот

ного или микробного происхождения. Кроме того, важную роль в атмосфере играет водяной пар.

Наибольшее значение для различных экосистем имеют три газа, входящих в состав атмосферы: кислород, углекис

лый газ и азот. Эти газы участвуют в основных биогеохимических циклах.

Кислород играет важнейшую роль в жизни большинст

ва живых организмов нашей планете. Он необходим всем для дыхания. Кислород не всегда входил в состав земной атмосферы. Он появился в результате жизнедея

тельности фотосинтезирующих организмов. Под действием ультрафиолетовых лучей он превращался в озон. По мере накопления озона произошло образование озонового слоя в верхних слоях атмосферы. Озоновый слой, как экран, на

дежно защищает поверхность Земли от ультрафиолетовой радиации, гибельной для живых организмов.

Современная .атмосфера содержит едва ли двадцатую часть кислорода, имеющегося на нашей планете. Главные .запасы кислорода сосредоточены в карбонатах, в органи

ческих веществах и окислах железа, часть кислорода рас

творена в воде. В атмосфере, по-видимому, сложилось при

близительное равновесие между производством кислорода в процессе фотосинтеза и его потреблением живыми организ

мами. Но в последнее время появилась опасность, что в результате человеческой деятельности запасы кислорода в атмосфере могут уменьшиться. Особую опасность представ

ляет разрушение озонового слоя, которое наблюдается в последние годы. Большинство ученых связывают это с дея

тельностью человека.

Круговорот кислорода в биосфере необычайно сложен, так как с ним вступает в реакцию большое количество органических и неорганических веществ, а также водород, соединяясь с которым кислород образует воду.

Углекислый газ (диоксид углерода) используется в про

цессе фотосинтеза для образования органических веществ. Именно благодаря этому процессу замыкается круговорот углерода в биосфере. Как и кислород, углерод входит в состав почв, растений, животных, участвует в многообраз

ных механизмах круговорота веществ в природе. Содержание углекислого газа в воздухе, который мы вды

хаем, примерно одинаково в различных районах планеты. Исключение составляют крупные города, в которых содер

жание этого газа в воздухе бывает выше нормы.

Некоторые колебания содержания углекислого газа в воздухе местности зависят от времени суток, сезона года, биомассы растительности. В то же время исследования по

казывают, что с начала века среднее содержание углекис

лого газа в атмосфере, хотя и медленно, но постоянно уве

личивается. Ученые связывают этот процесс главным обра

зом с 

деятельностью человека.

Азот - незаменимый биогенный элемент, поскольку он входит в состав белков и нуклеиновых кислот. Атмосфе

ра - неисчерпаемый резервуар азота, однако основная часть живых организмов не может непосредственно исполь

зовать этот азот: он должен быть предварительно связан в виде химических соединений.

Частично азот поступает из атмосферы в экосистемы в виде оксида азота, образующегося под действием электри

ческих разрядов во время гроз. Однако основная часть азота поступает в воду и почву в результате его биологичес

кой фиксации. Существует несколько видов бактерий и сине-зеленых водорослей (к счастью, весьма многочислен

ных), которые способны фиксировать азот атмосферы. В результате их деятельности, а также благодаря разложе

нию органических остатков в почве растения-автотрофы получают возможность усваивать необходимый азот.

Круговорот азота тесно связан с круговоротом углерода. Несмотря на то что круговорот азота сложнее, чем круговорот углерода, он, как правило, происходит бы

стрее.

Другие составные части воздуха не участвуют в биохи

мических циклах, но наличие большого количества загряз

нителей в атмосфере может привести к серьезным наруше

ниям этих циклов.

ЗАГРЯЗНЕНИЕ АТМОСФЕРЫ.

Загрязнение атмосферы. Различные негативные изме

нения атмосферы Земли связаны главным образом с изме

нением концентрации второстепенных компонентов атмо

сферного воздуха.

Существует два главных источника загрязнения атмо

сферы: естественный и антропогенный . Естественный источник - это вулканы, пыльные бури, выветривание, лес

ные пожары, процессы разложения растений и животных.

К основным антропогенным источникам загрязнения атмосферы относятся предприятия топливно-энергетичес

кого комплекса, транспорт, различные машиностроитель

ные предприятия .

По данным ученых (1990 е.), ежегодно в мире в резуль

тате деятельности человека в атмосферу поступает 25,5 млрд т оксидов углерода, 190 млн т оксидов серы, 65 млн т оксидов азота, 1,4 млн т хлорфторуглеродов (фреонов), органические соединения свинца, углеводороды, в том числе канцерогенные (вызывающие заболевание раком).

Помимо газообразных загрязняющих веществ, в атмо

сферу поступает большое количество твердых частиц. Это пыль, копоть и сажа. Большую опасность таит загрязнение природной среды тяжелыми металлами. Свинец, кадмий, ртуть, медь, никель, цинк, хром, ванадий стали практичес

ки постоянными компонентами воздуха промышленных центров. Особенно остро стоит проблема загрязнения возду

ха свинцом.

Глобальное загрязнение атмосферного воздуха сказыва

ется на состоянии природных экосистем, особенно на зеле

ном покрове нашей планеты. Одним из самых наглядных показателей состояния биосферы служат леса их самочув

ствие.

Кислотные дожди, вызываемые главным образом диок

сидом серы и оксидами азота, наносят огромный вред лес

ным биоценозам. Установлено, что хвойные породы страда

ют от кислотных дождей в большей степени, чем широколиственные.

Только на территории нашей страны общая площадь лесов, пораженных промышленными выбросами, достиг

ла 1 млн га. Значительным фактором деградации лесов в последние годы является загрязнение окружающей среды радионуклидами. Так, в результате аварии на Чернобыльской АЭС поражено 2,1 млн га лесных мас

сивов .



Особенно сильно страдают зеленые насаждения в про

мышленных городах, атмосфера которых содержит боль

шое количество загрязняющих веществ.

Воздушная экологическая проблема истощения озоново

го слоя, в том числе появление озоновых дыр над Антарк

тидой и Арктикой, связана с чрезмерным применением фреонов в производстве и быту.

Хозяйственная деятельность человека, приобретая все более глобальный характер, начинает оказывать весьма ощу

тимое влияние на процессы, происходящие в биосфере. Вы уже узнали о некоторых результатах деятельности человека и их влиянии на биосферу. К счастью, до определенного уровня биосфера способна к саморегуляции, что позволяет свести к минимуму негативные последствия деятельности человека. Но существует предел, когда биосфера уже не в состоянии поддер

живать равновесие. Начинаются необратимые процессы, при

водящие к экологическим катастрофам. С ними человечество уже столкнулось в ряде регионов планеты.

Человечество существенно изменило ход течения целого ряда процессов в биосфере, в том числе биохимического круговорота и миграции ряда элементов. В настоящее время, хотя и медленно, происходит качественная и коли

чественная перестройка всей биосферы планеты. Уже воз

ник ряд сложнейших экологических проблем биосферы, которые необходимо разрешить в ближайшее время.

Парниковый эффект.

В результате сжигания различного топлива в атмосферу ежегодно выбрасывается около 20 млрд т углекислого газа и поглощается соответствующее количество кислорода. Природный запас СО2 в атмосфере составляет величину порядка 50 000 млрд т. Эта величина колеблется и зависит, в частности, от вулканической активности. Однако антропогенные выбросы углекислого газа превышают естествен

ные и составляют в настоящее время большую долю его общего количества. Увеличение концентрации углекислого газа в атмосфере, сопровождающееся ростом количества аэрозоля (мелких частиц пыли, сажи, взвесей растворов некоторых химических соединений), может привести к за

метным изменениям климата и соответственно к наруше

нию складывавшихся в течение миллионов лет равновес

ных связей в биосфере.

Итогом нарушения прозрачности атмосферы, а следова

тельно, и теплового баланса может явиться возникновение «парникового эффекта», то есть увеличения сред

ней температуры атмосферы на несколько градусов. Это способно вызвать таяние ледников полярных областей, по

вышение уровня Мирового океана, изменение его соленос

ти, температуры, глобальные нарушения климата, затопле

ние прибрежных низменностей и многие другие неблаго

приятные последствия.

Выброс в атмосферу промышленных газов, включаю

щих такие соединения, как окись углерода СО (угарный газ), окислы азота, серы, аммиака и других загрязнителей, приводит к угнетению жизнедеятельности растений и животных, нарушениям обменных процессов, к отравлению и гибели живых организмов. По новейшим данным ученых, за 80-е гг. средняя температура воздуха в северном полушарии повысилась по сравнению с концом XIX в. на 0,5-0,6 "С. По прогнозам, к началу 2000 г. средняя температура на планете может повыситься на 1,2 "С по сравнению с доиндустриальной эпохой. Ученые связывают такое повышение температу

ры в первую очередь с увеличением содержания углекислого газа (диоксида углерода) и аэрозолей в атмосфере. Это приво

дит к чрезмерному поглощению воздухом теплового излуче

ния Земли. Очевидно, определенную роль в создании так называемого «парникового эффекта» играет и тепло, выде

ляющееся от ТЭЦ и АЭС.

Потепление климата может привести .к интенсивному таянию ледников и повышению уровня Мирового океана. Изменения, которые могут произойти вследствие этого, просто 

трудно предсказать.

Решить данную проблему было бы можно, сократив вы

бросы углекислого газа в атмосферу и установив равновесие в цикле круговорота углерода.

Истощение азонового слоя.

Истощение озонового слоя. В последние годы ученые все с большей тревогой отмечают истощение озонового слоя атмосферы, который является защитным экраном от ульт

рафиолетового излучения. Особенно быстро этот процесс происходит над полюсами планеты, где появились так на

зываемые озоновые дыры. Опасность заключается в том, что ультрафиолетовое излучение губительно для живых ор

ганизмов.

Основной причиной истощения озонового слоя является применение людьми хлорфторуглеводородов (фреонов), ши

роко используемых в производстве и быту в качестве хла дореагентов, пенообразователей, растворителей. аэрозолей. Фреоны интенсивно разрушают озон. Сами же они разрушаются очень медленно, в течение 50-200 лет. В 1990 г. в мире производилось более 1300 тыс. т озоноразрушающих веществ.

Под действием ультрафиолетового излучения молеку

лы кислорода (О2) распадаются на свободные атомы, ко

торые в свою очередь могут присоединяться к другим мо

лекулам кислорода с образованием озона (О3). Свободные атомы кислорода могут также реагировать с молекулами озона, образуя две молекулы кислорода. Таким образом, между кислородом и озоном устанавливается и поддержи

вается равновесие.

Однако загрязнители типа фреонов катализируют (ускоряют) процесс разложения озона, нарушая равнове

сие между ним и кислородом в сторону уменьшения кон

центрации озона.

Учитывая опасность, нависшую над планетой, междуна

родное сообщество сделало первый шаг к решению этой проблемы. Подписано международное соглашение, по кото

рому производство фреонов в мире к 1999 г. должно сокра

титься примерно на 50% .

Заключение.

Из-за увеличения масштабов антропогенного воздействия (хозяйственной деятельности человека), особенно в последнее столетие, нарушается равновесие в биосфере, что может при

вести к необратимым процессам и поставить вопрос о возмож

ности жизни на планете. Это связано с развитием промышленности, энергетики, транспорта, сельского хозяйства и других видов деятельности человека без учета возможностей биосферы Земли. Уже сейчас перед человечеством встали серьезные экологические проблемы, требующие незамедли

тельного решения.