|
|
Навигация:  Источники загрязнения атмосферы
Источники загрязнения атмосферы 
Рис. 3.1. Рассеивание и ассимиляция загрязняющих веществ (по Б. Небелю, 1995)
В атмосферу на протяжении миллиардов лет поступают дым, пыль и другие загрязняющие вещества в результате извержения вулканов, пожаров лесов, пыльных бурь. Однако биосфера способна удалять и ассимилировать эти естественные загрязнители. Теперь же к природным источникам загрязнения прибавились новые — техногенные. На рис. 3.1 показано, как рассеиваются и ассимилируются загрязняющие вещества при выбросах их промышленными предприятиями. Когда загрязнители, выброшенные в атмосферу, смешиваются с достаточно большими объемами воздуха, их концентрация, естественно, понижается вплоть до порогового уровня, ниже которого их отрицательного воздействия не наблюдается. Микроорганизмы, находящиеся в почве, могут поглотить и ассимилировать загрязняющие вещества, полностью устранив их из среды. Таким образом, возникло мнение, что природа сама справляется с загрязнением. К сожалению, это не совсем так.
Качество атмосферного воздуха весьма различно. Если в среднем по России удельный вес проб атмосферного воздуха с содержанием вредных веществ составляет около 6%, то на Алтае — 29%, в Бурятии — 24,6%, Красноярском крае — почти 22%, Ивановской области — 20%, Кемеровской — более 18% и т.д.
Где же наиболее загрязненный воздух? Именно там, где мы живем и проводим большую часть времени — в зоне жилой застройки. Если там проходят автомагистрали, доля выбросов в атмосферный воздух составляет около 87%, или 1,7 млн т (по Москве). По некоторым данным, 64,5 млн человек живет в загрязненном атмосферном воздухе, где преобладают бенз(а)пирен, диоксид азота (N02), сероуглерод (CS2) и формальдегид (НСНО). Ежегодно в атмосферу выбрасывается около 260... 270 млн т С02, около 70 т различных углеводородов, около 175 т S02, 60 млн т окиси-дов азота и т.д.
Приведем наиболее распространенные и опасные загрязнители воздуха:
- взвеси — крошечные частицы и капли, находящиеся в воздухе во взвешенном состоянии. Например, смог, или дымка, и другие газообразные загрязнители;
- углеводороды и другие летучие органические соединения (бензин, растворы органических чистящих веществ);
- оксид углерода (СО);
- оксиды азота (NOJ;
- оксиды серы, в основном диоксид, или сернистый газ, (S02).
Он ядовит как для растений, так и для животных;
- свинец и другие тяжелые металлы;
- кислоты (серная и азотная), кислотные дожди.
Когда открыто сжигают отходы на свалках и производят выбросы из промышленных и бытовых труб, происходит загрязнение атмосферного воздуха образовавшимися взвесями.
По мнению ученых и специалистов, можно выделить три угрозы загрязнения атмосферы:
- уменьшение доли кислорода в атмосфере;
- истощение озонового слоя;
- глобальное потепление климата за счет прироста инфракрасной радиации Солнца в нижних слоях атмосферы (тропосферы).
Своей хозяйственной деятельностью человек нарушает равновесие между количеством углекислого газа, выдыхаемого живыми существами и выделяемого при разложении растений, и количеством С02, потребляемого в процессе фотосинтеза. Повышение концентрации углекислого газа в атмосфере вдвое (уже сейчас 0,33%) может иметь для человека катастрофические последствия.
Из всех газов, содержащихся в атмосфере, наибольшее значение для деятельности живых организмов имеют кислород, С02, озон и водяной пар. Кислород используется в процессах дыхания, окисления органического вещества либо неорганических элементов. Углекислый газ расходуется в ходе фотосинтеза автотрофными растениями и выделяется при разложении детрита. Озон является своеобразным фильтром, поглощающим часть коротковолновой солнечной радиации.
Озоновый слой имеет важнейшее значение для существования живых организмов на Земле, он как бы защищает все живое от агрессивного воздействия УФ излучения. Озон поглощает солнечную радиацию в диапазоне волн 200... 300 нм (нанометров) и располагается в средней и верхней частях стратосферы. Поглощение солнечной энергии — радиации — озоновым слоем приводит к возрастанию температуры воздуха в стратопаузе. Основная доля озона образуется на высоте 20...30 км в результате фотохимической реакции, в ходе которой атомарный кислород соединяется с молекулярным кислородом. На больших высотах озон разрушается, а на высоте более 80 км его практически нет.
Если содержание азота, кислорода и аргона в тропосфере постоянно, то содержание озона и водяного пара меняется в зависимости от времени года, географической широты и других факторов. Нестабильность атмосферы объясняется колебаниями температуры, давления, плотности, имеющими место в тропосфере, а также гравитационными воздействиями Луны и Солнца. В настоящее время к естественным факторам изменчивости атмосферы добавился антропогенный фактор, который является прогрессирующим.
Проблема глобального изменения климата давно признана международным сообществом. В 1985 т. была принята Венская конвенция об охране озонового слоя, где уже тогда признавалось, что неблагоприятные изменения в физической среде, в том числе и изменение климата, могут иметь вредные воздействия и последствия на здоровье человека.
Было отмечено, что главной проблемой является проблема изменения вертикального профиля озонового слоя, которое может нарушить температурную структуру атмосферы и иметь вредные последствия на изменение погоды и климата.
В 1992 г. в Нью-Йорке была принята рамочная Конвенция ООН об изменении климата. Целью этой Конвенции является стабили-
зация концентраций парниковых газов в атмосфере на таком уровне, который не допускал бы опасного антропогенного воздействия на состояние климата, т. е. должен быть установлен уровень воздействия по срокам и уровень естественной адаптации экосистем к изменению климата, с тем чтобы он не ставил под угрозу хозяйственное развитие страны.
Конвенция была ратифицирована законом и для выполнения ее положений на основе постановления Правительства РФ от 19 апреля 1994 г. № 346 (с изменениями в 1997 г.) была создана Межведомственная комиссия по проблемам изменения климата.
В Российской Федерации организованы наблюдения, учет и контроль по изменению состояния климата и озонового слоя. В соответствии с положениями Конвенции ограничивается выброс вредных веществ, которые могут оказать неблагоприятное воздействие на состояние климата и озонового слоя.
Несколько позже, в 1996 г., было утверждено Постановление Правительства РФ от 19 октября 1996 г. N° 1242 об утверждении федеральной целевой программы «Предотвращение опасных изменений климата и их отрицательных последствий». В нем указывалось, что изменение климата в результате вредных выбросов в атмосферу ведет к парниковому эффекту и негативным последствиям во всех областях деятельности человека (в сельском, лесном и водном хозяйствах). Значительному потеплению подвержены высокие широты Земли, в которых расположена значительная часть территории Российской Федерации.
По международным экспертным оценкам, ущерб от изменения климата при отсутствии адекватных мер по предотвращению отрицательных последствий превысит ущерб, наносимый в результате стихийных бедствий и загрязнения окружающей среды.
Остановимся более подробно на природе парникового эффекта. Как известно, кроме азота и кислорода в атмосфере присутствуют аргон, углекислый газ, водород, гелий и другие газы, на долю которых приходится всего 1%. Но именно этот единственный процент и определяет оптические свойства атмосферы, так как азот и кислород почти не взаимодействуют с излучением Солнца. Эффект «парника» в атмосфере выглядит так. Часть излучения Солнца, не отразившаяся от облаков, проходит через тропосферу, исполняющую роль стекла или пленки, и нагревает земную поверхность, которая, конечно, остывая, испускает тепловое инфракрасное излучение, что создает вертикальное перемещение воздушных масс. Средняя длина волны такого излучения значительно больше, чем коротковолновая радиация от Солнца и поэтому почти прозрачная для видимого света атмосфера или точнее тропосфера пропускает его значительно хуже. Пары воды поглощают около 62% инфракрасного излучения, что способствует нагреву нижних слоев атмосферы.
Но роль водяного пара в нагреве атмосферы не ограничивается поглощением излучения земной поверхности. При его конденсации в мельчайшие капли (из которых образуются облака), выделяется огромное количество теплоты (до 40% от общего количества, поступающего на Землю), что и играет значительную роль в тепловом балансе атмосферы.
Кроме водяного пара в атмосфере присутствует углекислый газ (С02), поглощающий в прозрачном воздухе 22% инфракрасного излучения Земли. К парниковым газам относятся также метан (СН4) — компонент углеродного цикла, озон (03), феоны (углеводороды, содержащие бром, фтор или хлор) и некоторые другие соединения. Но их вклад в парниковый эффект гораздо меньше.
Парниковые газы, пропуская солнечные лучи, препятствуют длинноволновому тепловому излучению с земной поверхности. Часть этого поглощенного теплового излучения атмосферы отражается обратно к земной поверхности и создается парниковый (тепличный) эффект.
Увеличение концентрации парниковых газов в атмосфере привело к тому, что по сравнению с доиндустриальным периодом (конец XIX в.) средняя глобальная температура повысилась на 0,6 °С. К началу 2000 г. это повышение составило уже 1,2... 1,4 °С, а к 2020 г. может достигнуть 2,2... 2,5 °С. Парниковый эффект имеет как отрицательные, так и положительные последствия.
Отрицательные последствия — это прежде всего повышение уровня Мирового океана. Сейчас оно составляет примерно 25 см за столетие. К концу XXI в. это значение изменится до 0,5...2 м. Это приведет к сложным экологическим проблемам в прибрежной зоне океана. В России к отрицательным последствиям регионального масштаба относится деградация вечной мерзлоты, которая создаст ряд социально-экономических проблем.
К положительным последствиям парникового эффекта можно отнести активизацию процессов фотосинтеза, а значит, увеличение продуктивности естественных лесных формаций. Происходит увеличение листовой поверхности, биомассы растений, увеличивается урожайность некоторых сельскохозяйственных культур. Так, урожайность хлопка возрастает (при удвоении концентрации диоксида углерода) на 124%, помидоров и баклажанов — на 40%, пшеницы, риса и подсолнечника — на 20%.
Несмотря, казалось бы, на положительный результат, парниковый эффект представляет собой сложную экологическую проблему, так как повышение уровня океана может отрицательно сказаться на жизни населения более 30 стран мира. Поэтому, по мнению ЮНЕСКО, ФАО, ЮНЕП, проводятся широкие исследования по предотвращению глобального потепления климата на Земле.
По данным Центра исследований и прогнозов климата (Великобритания), глобальное потепление в XX в. достигло первого максимума в конце 1930-х — начале 1940-х гг. и составило 0,6 °С. Затем, до середины 1960-х гг. отмечалось похолодание, достигшее примерно 0,3 °С, которое сменилось нынешним потеплением и стало теплее на 0,4 °С. Кроме того, наблюдается разброс температур от 1 до 9 °С. В высотных широтах изменения температуры почти в 3,5 раза больше, чем у экватора.
Согласно расчетам, выполненным в разных странах за грядущее столетие температура на севере европейской части России может повыситься на 1,5... 2,5 °С, за это время в Северо-Западном регионе и на большей части Сибири зона земледелия за 50 лет сместится к северу на 300...600 км.
Не менее разительные перемены произойдут и в дикой природе. В последующие полвека можно ожидать продвижения границы лесов к северу России, т.е. южные районы тундры будут замещаться тайгой. Наиболее проблематичная задача для России при потеплении — это вечная мерзлота, которая занимает 67% российских земель. В ближайшие несколько лет будет разработана информационная система для выявления геокриологических опасностей при потеплении климата, опасностей, связанных с таянием вечной мерзлоты и ослаблением ее прочностных свойств. Тем не менее таяние полярных льдов приведет к повышению уровня Мирового океана на 80 м.
В XXI в. по прогнозам ученых, уровень воды поднимется не более чем на 70...80 см. Это достаточно скромная цифра, если сравнить с наводнением в Санкт-Петербурге в 1824 г., где уровень воды достигал 2,7...2,8 м.
Похожие статьи: Навигация: Статьи по теме:
Главная → Справочник → Статьи → Блог → Форум |
|
|
|
|
Информационный сайт о строительных материалах и технологиях. Контакты: Никита Королёв - © 2008-2014 |
© Все права защищены.
Копирование материалов невозможно. |
|