Глобальные экологические проблемы

В последние годы получены данные о существенной роли для сохранения биосферы озонового слоя атмосферы, поглощающего губительное для живых  организмов ультрафиолетовое излучение  Солнца и формирующего на высотах  около 40 км тепловой барьер, предохраняющий охлаждение земной поверхности.

Атмосфера оказывает интенсивное  воздействие не только на человека и биоту, но и на гидросферу, почвенно-растительный покров, геологическую среду, здания, сооружения и другие техногенные объекты. Поэтому охрана атмосферного воздуха и озонового слоя является наиболее приоритетной проблемой экологии и ей уделяется пристальное внимание во всех развитых странах.

Загрязненная приземная  атмосфера вызывает рак легких, горла  и кожи, расстройство центральной  нервной системы, аллергические  и респираторные заболевания, дефекты  у новорожденных и многие другие болезни, список которых определяется присутствующими в воздухе загрязняющими веществами и их совместным воздействием на организм человека. Результаты специальных исследований, выполненных в России и за рубежом, показали, что между здоровьем населения и качеством атмосферного воздуха наблюдается тесная положительная связь.

Основные агенты воздействия  атмосферы на гидросферу – атмосферные  осадки в виде дождя и снега, в  меньшей степени смога, тумана. Поверхностные  и подземные воды суши имеют главным  образом атмосферное питание  и вследствие этого их химический состав зависит в основном от состояния  атмосферы.

Отрицательное влияние загрязненной атмосферы на почвенно-растительный покров связано как с выпадением кислотных атмосферных осадков, вымывающих кальций, гумус и микроэлементы  из почв, так и с нарушением процессов  фотосинтеза, приводящих к замедлению роста и гибели растений. Высокая  чувствительность деревьев (особенно березы, дуба) к загрязнению воздуха  выявлена давно. Совместное действие обоих  факторов приводит к заметному уменьшению плодородия почв и исчезновению лесов. Кислотные атмосферные осадки рассматриваются  сейчас как мощный фактор не только выветривания горных пород и ухудшения  качества несущих грунтов, но и химического  разрушения техногенных объектов, включая  памятники культуры и наземные линии  связи. Во многих экономически развитых странах в настоящее время  реализуются программы по решению  проблемы кислотных атмосферных  осадков. В рамках Национальной программы  по оценке влияния кислотных атмосферных осадков, учрежденной в 1980 году многие федеральные ведомства США начали финансировать исследования атмосферных процессов, вызывающих кислотные дожди, с целью оценки влияния последних на экосистемы и выработки соответствующих природоохранных мер. Выяснилось, что кислотные дожди оказывают многоплановое воздействие на окружающую среду и являются результатом самоочищения (промывания) атмосферы. Основные кислотные агенты – разбавленные серная и азотная кислоты, образующиеся при реакциях окисления оксидов серы и азота с участием пероксида водорода.

10. Парниковый эффект

Когда несколько десятилетий  назад ученые всерьез заговорили о проявление на нашей планете  парникового эффекта – их заявления  были восприняты всерьез разве что  узким кругом таких же ученых. События  же последних лет: неслыханная жара в Северной Америке и на Европейском  континенте, вызвавшая резкое ухудшение  здоровья даже у здоровых людей, многочисленные инфаркты и тепловые удары, выгорания  посевов от засух и многочисленные наводнения, ураганы и штормы –  не на словах, а на деле убедили нас  в обратном. Эта печальная реальность – уже не прогнозы, а сводки новостей…

Средняя температура на нашей  планете + 15 градусов, такой она поддерживается за счет парникового эффекта. Именно благодаря ему и создались  условия для возникновения жизни  на Земле (без этого явления температура  была бы -15). Как известно, поглощение инфракрасных лучей в атмосфере  происходит за счет углекислого газа, в результате чего – выделяется тепло и создается комфортная для животного и растительного  мира среда обитания. А значит, чем  больше углекислого газа – тем  больше тепла. С каждым новым шагом  техногенного развития цивилизации, человечество стремительно разрушает гармонию, созданную  природой, используя для этого  два надежных способа: увеличение мощности производства и массовое уничтожение  лесов. По данным ООН, через тридцать лет это приведет к повышению  общего температурного фона планеты  – на 3 градуса. Казалось бы – немного. Казалось бы – нас это не еще  не коснется… Еще – или уже? 30 лет – это всего лишь треть жизни человека… Пока еще – треть…

Стоит ли быть оптимистами, или  мы здесь больше похожи на страуса, прячущего голову в песок? Если существующая тенденция продлиться, то уже в 2050 году количество углекислого газа в  атмосфере планеты увеличится в 2 раза. Для пиковых температур рост составит от 4,5 до 5,5 градуса. Это вызовет  таяние ледников в горах, что, в свою очередь, повысит уровень мирового океана на полтора метра! Как следствие  – увеличится подверженность прибрежных зон катастрофам и штормам, изменится  циркуляцию осадков (по данным ученых, они могут сократиться до 40%!), что вызовет катастрофические потери урожайности и миграции населения вглубь материка… Все это уже не прогнозы, а реальность недалекого будущего. Полностью остановить процесс глобального потепления уже невозможно – уж слишком далеко зашло человечество! Сейчас даже те, кто не хотел об этом слышать, вынуждены идти на уступки своему родному дому – планете Земле. Правительства промышленных стран ежегодно пересматривают свои возможности и подписывают соглашения о сокращении выбросов в атмосферу. Хорошим примером служит Япония, которая в 2010 году реализовала правительственную программу для граждан по покупке экологически чистых электромобилей.

Однако не все внушает  радость. Факт для размышления: в  холодильниках и кондиционерах, которые уже стоят в наших  домах, накоплено такое количество хлорфторуглеродов, что даже если бы можно было вдруг полностью остановить все производство – то вредоносных выделений нам хватит еще на долгое время, и мы практически не почувствовали бы эффекта!

11. Разрушения озонового слоя

Озоновый слой расположен в стратосфере на высоте от 12 до 50 км (наибольшая плотность на высоте около 23км). И, несмотря на то, что концентрация озона в атмосфере меньше 0.0001%, озоновый слой полностью поглощает  губительное для всего живого коротковолновое ультрафиолетовое излучение. Долгое время озоновый слой стремительно истощался из-за деятельности человека. Вот основные причины его  истончения: 1) Во время запуска космических  ракет в озоновом слое буквально  «выжигаются» дыры. И вопреки старому  мнению о том, что они сразу  же затягиваются, эти дыры существуют довольно долгое время. 2)Самолеты летающие на высотах в 12-16 км. 3) Выброс в атмосферу  фреонов Разрушение озонового слоя фреонами Самой главной причиной разрушения озонового слоя является хлор и его водородные соединения. Огромное количество хлора попадает в атмосферу, в первую очередь от разложения фреонов. Фреоны – это газы, не вступающие у поверхности планеты ни в какие хим. реакции. Фреоны закипают и быстро увеличивают свой объем при комнатной температуре, и потому являются хорошими распылителями. Из-за этой особенности фреоны долгое время использовались в изготовлении аэрозолей. И так-как, расширяясь, фреоны охлаждаются, они и сейчас очень широко используются в холодильной промышленности. Когда фреоны поднимаются в верхние слои атмосферы, от них под действием ультрафиолетового излучения отщепляется атом хлора, который начинает одну за другой превращать молекулы озона в кислород. Хлор может находиться в атмосфере до 120 лет, и за это время способен разрушить до 100 тысяч молекул озона. В 80-ых годах мировое сообщество начало принимать меры по сокращению производства фреонов. В сентябре 1987 года 23 ведущими странами мира была подписана конвенция, согласно которой, страны к 1999 году должны были снизить потребление фреонов в два раза. В сентябре 1987 года 23 ведущими странами мира была подписана конвенция, согласно которой, страны к 1999 году должны были снизить потребление фреонов в два раза. Уже найден практически не уступающий заменитель фреонов в аэрозолях – пропан-бутановая смесь. Такие аэрозоли уже достаточно широко используются. Для холодильных установок дела обстоят несколько хуже. Лучшим заменителем фреонов сейчас является аммиак, однако он очень токсичен и все же значительно хуже их по физ. параметрам. Сейчас достигнуты неплохие результаты по поиску новых заменителей, но пока проблема окончательно не решена. Благодаря совместным усилиям мирового сообщества, за последние десятилетия производство фреонов сократилось более чем в два раза, но их использование все еще продолжается и по оценкам ученых, до стабилизации озонового слоя должно пройти еще как минимум 50 лет.

12. Увеличение кислотности биосферы

Среди весьма серьезных проблем  экологического плана наибольшее беспокойство вызывает нарастающее загрязнение  воздушного бассейна Земли примесями, имеющими антропогенную природу. Атмосферный  воздух является основной средой деятельности биосферы, в том числе человека. В период промышленной и научно-технической  революции увеличился объем эмиссии  в атмосферу газов и аэрозолей  антропогенного происхождения. По ориентировочным  данным ежегодно в атмосферу поступают  сотни миллионов тонн оксидов  серы, азота, галогенопроизводных и  других соединений. Основными источниками  атмосферных загрязнений являются энергетические установки, в которых  используется минеральное топливо, предприятия черной и цветной  металлургии, химической и нефтехимической  промышленности, авиационный и автомобильный  транспорт.

Попадая в атмосферу, многие загрязнения подвергаются химическим или фотохимическим превращениям с  участием компонентов воздуха. Конечные продукты химических превращений удаляются  из атмосферы с осадками или выпадают на поверхность Земли с аэрозолями. Попадая на поверхность биологических  объектов, строительных конструкций  и других предметов, загрязнения  и продукты их превращения интенсифицируют  физико-химические процессы разрушения органических веществ, металлов и неорганических материалов.

Ущерб, наносимый живой  природе атмосферными загрязнениями  и продуктам производственной деятельности человека, трудно оценить, но гибель лесов, загрязнение водных бассейнов, распространение  аллергических заболеваний, нарушение  биологического равновесия в экосистемах  не в последнюю очередь связаны  с высокими концентрациями агрессивных  примесей в атмосфере.

13. Кислотные дожди

Кислотные осадки (дожди, туманы, снег) - это осадки, кислотность которых  выше нормальной. Мерой кислотности  является значение pH (водородный показатель). Шкала значения pH идет от 02 (крайне высокая кислотность), через 7 (нейтральная среда) до 14 (щелочная среда), причем нейтральная точка (чистая вода) имеет pH=7. Дождевая вода в чистом воздухе имеет pH=5,6. Чем ниже значение pH, тем выше кислотность. Если кислотность воды ниже 5,5 , то осадки считаются кислотными. На обширных территориях промышленно развитых стран мира выпадают осадки, кислотность которых превышает нормальную от 10 - 1000 раз (рН= 5-2,5).

Химический анализ кислотных  осадков показывает присутствие  серной (H2SO4) и азотной (HNO3) кислот. Наличие  серы и азота в этих формулах показывает, что проблема связана с выбросом данных элементов в атмосферу. При  сжигании топлива в воздух попадает диоксид серы, также происходит реакция  атмосферного азота с атмосферным  кислородом и образуются оксиды азота.

Эти газообразные продукты (диоксид  серы и оксид азота) реагируют  с атмосферной водой с образованием кислот (азотной и серной).

В водных экосистемах кислотные  осадки вызывают гибель рыб и других водных обитателей. Подкисление воды рек и озер серьезно влияет и на сухопутных животных, так как многие звери и птицы входят в состав пищевых цепей, начинающихся в водных экосистемах.

Вместе с гибелью озер становится очевидной и деградация лесов. Кислоты нарушают защитный восковой покров листьев, делая растения более  уязвимыми для насекомых, грибов и других патогенных микроорганизмов. Во время засухи через поврежденные листья испаряется больше влаги.

Выщелачивание биогенов из почвы и высвобождение токсичных элементов способствует замедлению роста и гибели деревьев. Можно предположить, что происходит и с дикими видами животных, когда погибают леса.

Если разрушается лесная экосистема, то начинается эрозия почвы, засорение водоемов, наводнение и  ухудшение запасов воды становятся катастрофическими.

В результате закисления в почве происходит растворение питательных веществ, жизненно необходимых растениям; эти вещества выносятся дождями в грунтовые воды. Одновременно выщелачиваются из почвы и тяжелые металлы, которые затем усваиваются растениями, вызывая у них серьезные повреждения. Используя такие растения в пищу, человек также получает вместе с ними повышенную дозу тяжелых металлов.

Когда деградирует почвенная  фауна, снижаются урожаи, ухудшается качество сельскохозяйственной продукции, а это, как мы знаем, влечет за собой  ухудшение здоровья населения.

Под действием кислот из горных пород и минералов высвобождается алюминий, а также ртуть и свинец. которые затем попадают в поверхностные и грунтовые воды. Алюминий способен вызывать болезнь Альцгеймера, разновидность преждевременного старения. Тяжелые металлы, находящиеся в природных водах, отрицательно влияют на почки, печень, центральную нервную систему, вызывая различные онкологические заболевания. Генетические последствия отравления тяжелыми металлами могут проявиться через 20 лет и более не только у тех, кто употребляет грязную воду, но и у их потомков.

14. Загрязнение гидросферы и почв

Мало кто задумывается о том, что от состояния почвы  зависят многие процессы, которые  происходят в окружающей нас биосфере. Ниже приведен перечень насущных проблем  литосферы:

• Нестабильная кислотность почвенного покрова. Высокая кислотность почвы зависит от осадков, которые вследствие загрязнения гидросферы содержат вредные щелочные вещества. Это приводит к пониженному плодородию и истощению почвы. Также повышенная кислотность провоцирует выщелачивание алюминия и тяжелых металлов. Однако, если кислотность ниже нормальной, то это может приводить к засухам, либо к тому, что эти же тяжелые металлы растворяются и могут быть доступны живым организмам, губя их;