Экологические проблемы атмосферы. Кислые осадки. Проблема озонового слоя в атмосфере. Понятие о парниковом эффекте

В течение дня  солнце нагревает воздух у поверхности  земли. Обычно этот теплый воздух расширяется  и поднимается, растворяя скапливающиеся внизу загрязнители и унося их вверх в тропосферу. Одновременно воздух из соседних областей высокого давления опускается вниз в образующиеся области низкого давления (Рисунок II, левый). Это непрерывное перемешивание  воздуха помогает сохранять загрязнение  вблизи поверхности в пределах допустимого  уровня. 

Но иногда в результате погодных условий теплый воздух натекает на нижерасположенный плотный холодный воздух в городском воздушном  бассейне или в долине, препятствуя  развитию вертикальных движений воздуха. Это явление называется температурной, или термической, инверсией (Рисунок II, правый). В результате массы теплого  воздуха распространяются над регионом и препятствуют выносу загрязнителей. Обычно такие инверсии длятся от одного до нескольких часов, но иногда, в условиях устойчивого антициклона, они могут  сохраняться до нескольких дней. В  этом случае концентрация загрязнителей  воздуха у поверхности земли  представляет угрозу здоровью и даже жизни людей. Термические инверсии также усиливают вредное воздействие  островов тепла и пыльных куполов, которые образуются над городскими территориями. 

Наиболее продолжительные  и частые термические инверсии характерны для городов, расположенных в  долинах, окруженных горами (Донора, штат Пенсильвания), для подветренных склонов  горных хребтов (Денвер) или побережий (Нью-Йорк). Большие города, насчитывающие  несколько миллионов жителей  и автомобилей, расположенные в  безветренных районах с преобладанием  солнечных дней, окруженных с трех сторон горами и морем с четвертой, создают идеальные условия для  фотохимического смога, отягченного  частыми термическими инверсиями. Именно такая ситуация наблюдается в  Лос-Анджелесе, где почти ежедневно  возникают инверсии, особенно продолжительные  летом, и где насчитывается 12 млн. жителей, 8 млн. автомобилей и тысячи фабрик. Несмотря на самую строгую  в мире систему контроля за загрязнением воздуха, Лос-Анджелес занимает первое место по загрязнению воздуха  в Соединенных Штатах. 

Проблема озонового  слоя 

Глобальная изменчивость или глобальные изменения в последние  годы превратились в основную проблему исследований в области окружающей среды главным образом благодаря  тому огромному влиянию, которое  она по всей вероятности будет  оказывать на мировое сообщество 
 

1 
 

В 1985 г. специалисты  по исследованию атмосферы из Британской Антарктической Службы сообщили о совершенно неожиданном факте: весеннее содержание озона в атмосфере над станцией Халли-Бей в Антарктиде уменьшилось  за период с 1977 по 1984 г. на 40%. Вскоре этот вывод подтвердили другие исследователи, показавшие также, что область пониженного  содержания озона простирается  за пределы Антарктиды и по высоте охватывает слой от 12 до 24 км, т.е. значительную часть нижней стратосферы. Наиболее подробным исследованием озонного слоя над Антарктидой был международный  Самолетный Антарктический Озоновый Эксперимент. В его ходе ученые из 4 стран несколько  раз поднимались в область  пониженного содержания озона и  собрали детальные сведения о  ее размерах и проходящих в ней  химических процессах. Фактически это  означало, что в полярной атмосфере  имеется озоновая "дыра". (Озоновая дыра -  разрыв озоносферы  диаметром  св. 1000 км,  возникший над Антарктидой  и перемещающийся в населенные районы Австралии. Озоновая дыра возникла предположительно в результате антропогенных воздействий[1],  в т. ч. широкого использования в  промышленности и быту хлорсодержащих хладонов[2] (фреонов), разрушающих озоновый слой. Озоновая дыра представляет опасность  для живых организмов, поскольку  озоновый слой защищает поверхность  Земли от чрезмерных доз ультрафиолетового  излучения  Солнца. В 1985 принята.) 

В среднем по Земле  с 1979 по 1990 г. содержание озона упало  на 5%. 

             Это открытие обеспокоило как  ученых, так и широкую общественность, поскольку из него следовало,  что слой озона, окружающий  нашу планету, находится в большей  опасности, чем считалось ранее.  Утончение этого слоя может  привести к серьезным последствиям  для человечества. Содержание озона  в атмосфере менее 0.0001%, однако, именно озон полностью поглощает  жесткое ультрафиолетовое излучение  солнца с длиной волны l<280 нм и значительно ослабляет  полосу УФ-Б с 280 это коротковолновое  электромагнитное излучение (400-10 нм), на долю которого приходится  около 9% всей энергии излучения  Солнца. Ультрафиолетовое излучение  Солнца ионизирует газы верхних  слоев земной атмосферы, что  приводит к образованию ионосферы. 

               По своему воздействию на живые  организмы жесткий ультрафиолет  близок к ионизирующим излучениям, однако, из-за большей, чем у  g-излучения длины волны он  не способен проникать глубоко  в ткани, и поэтому поражает  только поверхностные органы.  Жесткий ультрафиолет обладает  достаточной энергией для разрушения  ДНК и других органических  молекул, что может вызвать  рак кожи, в особенности быстротекущую  злокачественную меланому, катаракту  и иммунную недостаточность. Естественно,  жесткий ультрафиолет способен  вызывать и обычные ожоги кожи  и роговицы. Уже сейчас во всем  мире заметно увеличение числа  заболевания раком кожи, однако  значительно количество других  факторов (например, возросшая полярность  загара, приводящая к тому, что  люди больше времени проводят  на солнце, таким образом, получая большую дозу УФ облучения) не позволяет однозначно утверждать, что в этом повинно уменьшение содержания озона. Жесткий ультрафиолет плохо поглощается водой и поэтому представляет большую опасность для морских экосистем. Эксперименты показали, что планктон, обитающий в приповерхностном слое при увеличении интенсивности жесткого УФ может серьезно пострадать и даже погибнуть полностью. Планктон находится в основании пищевых цепочек практически всех морских экосистем, поэтому без преувеличения можно сказать, что практически вся жизнь в приповерхностных слоях морей и океанов может исчезнуть. Растения менее чувствительны к жесткому УФ, но при увеличении дозы могут пострадать и они.  

            Если содержание озона в атмосфере  значительно уменьшится, человечество  легко найдет способ защититься  от жесткого УФ излучения, но  при этом рискует умереть от  голода 
 

Уже через несколько  лет все мы рискуем оказаться  в незнакомом и пугающем мире, в  котором над человечеством нависнет угроза губительных эпидемий, вызванных  вышедшими из-под контроля инфекциями 
 

Одни из самых  больших перемен произойдут в  полярных областях. Толщина и площадь  арктических льдов продолжит  уменьшаться, начнётся таяние вечной мерзлоты. Однажды начавшись, газа в атмосфере  стабилизируется. Результатом станут необратимые изменения в оборот воды в мировом океане и уровне моря. Специалисты ООН установили, планета нагревается быстрее, чем  предполагалось ранее, и есть убедительные свидетельства того, что именно человечество несет за это ответственность.     

Еще во времена Петра  в Европе было гораздо холоднее. Это был пик так называемого  малого ледникового периода, одного из нескольких периодов похолодания  в исторические времена.  В ту пору и Темза в Лондоне замерзала. Постепенно с НТР от Петровских времен до конца ХIX века и особенно в  ХХ веке развитие НТП привело к  повышению годовой температуры  на 1 градус по Цельсию. 

А в последней  четверти XX в. началось резкое потепление глобального климата, которое в  бореальных областях сказывается уменьшением  количества морозных зим. Средняя температура  приземного слоя воздуха за последние 25 лет возросла на 0,7°С.  В экваториальной зоне она не изменилась, но чем ближе  к полюсам, тем потепление заметнее. Температура подледной воды в  районе Северного полюса возросла почти  на два градуса, вследствие чего началось подтаивание льда снизу. 

Проблема глобального  потепления была впервые высказана  в гипотезе шведским ученым Сванте Арейниусом в конце XIX века. 
 

Это потепление вызвало  большой переполох после появления  в 1986 г. сразу на шести языках книги  «Наше общее будущее», подготовленной Комиссией ООН во главе с тогдашним  премьер-министром Норвегии Гру  Харлем Брундтланд. В книге подчеркивалось, что потепление вызовет бурное таяние льдов Антарктиды и Гренландии, резкий подъем уровня Мирового океана, затопление прибрежных территорий, что будет  сопровождаться экономическими и социальными  потрясениями.  

Учитывая все данные, разработанные учеными всего  мира, и результаты исследований Комиссии ООН,  среднемировая температура  в этом веке может повыситься на 1,4-1,8 градуса Цельсия. Уровень мирового океана повысится на 10 см, поставив под угрозу миллионы жителей стран, находящихся невысоко над уровнем  моря. Учитывая увеличивающееся влияние  человечества на климатические изменения, Межправительственная комиссия по наблюдению над климатическими изменениями (IPCC) настаивает на повышении количества наблюдений для создания более полной картины глобального потепления климата. 
 

Глобальное потепление заставляет содрогнуться. ООН подготовила  новый доклад, в котором прогнозируются последствия воздействия глобального  потепления. Выводы специалистов неутешительны: отрицательные результаты потепления будут ощущаться почти повсюду.  

            Для большей части Европы значительно  повысится угроза наводнений (жители  Великобритании уже испытали  это в прошедшем году). Ледники  Альп и большие области вечной  мерзлоты начнут таять и полностью  исчезнут к концу этого века. Изменение климата положительно  скажется на урожаях, собираемых  в Северной Европе, однако почти  столь же сильное отрицательное  влияние будет оказано на сельское  хозяйство Южной Европы, которой  в 21 веке предстоит страдать  от постоянных засух. 
 
 

В Азии дела обстоят  намного хуже. Высокие температуры, засухи, наводнения и эрозия почвы  нанесут непоправимый ущерб сельскому  хозяйству многих азиатских стран. Повышение уровня моря и более  сильные тропические циклоны  вынудят десятки миллионов людей  покинуть обжитые места и переселяться подальше от берегов моря.

 Не лучшее положение  сложится и в Африке. Урожаи  зерновых серьёзно упадут, уменьшится  количество доступной питьевой  воды. Осадки будут выпадать всё  реже, особенно на юге, севере  и западе континента, приводя  к появлению новых пустынных  районов. Населённые пункты в  Нигерии, Сенегале, Гамбии, Египте  и вдоль юго-восточного побережья  Африки пострадают от повышения  уровня моря и эрозии береговой  линии. Участятся эпидемии инфекционных  болезней, разносимые насекомыми, такими  как комары. 

           В Северной Америке и в Австралии  картина будет не столь однозначно  плохая. Некоторым регионам потепление  пойдёт на пользу, сделав сельское  хозяйство в них более выгодным. В остальном список бедствий, которые принесёт потепление, входят: наводнения, засухи, эпидемии. 

 Африке уменьшатся  урожаи, а Австралия и Новая  Зеландия будут испытывать нехватку  воды. Повысится риск наводнений  в Европе, а восточное побережье  Соединенных Штатов подвергнется  воздействию все более сильных  штормов и эрозии побережья.  Средняя температура в этом  столетии возрастет от 1,4 до 5,8 градусов  Цельсия, говорят ученые. Уровень  моря может подняться на несколько  десятков сантиметров, угрожая  сотням миллионов людей в островных  государствах и приморских странах.  На планете будет меньше дождей, больше пустынь, больше бурь  и наводнений. Уже через несколько  лет все мы рискуем оказаться  в незнакомом и пугающем мире, в котором над человечеством  нависнет угроза губительных  эпидемий, вызванных вышедшими из-под  контроля инфекциями. По мнению  ученых, собравшихся на научной  конференции в Вашингтоне, глобальное  потепление повлечет за собой  новые эпидемии. Теплый и влажный  климат, который установится на  нашей планете в течение следующих  20 лет, поможет опасным болезням, таким как малярия или лихорадка  Денге, уже сейчас представляющим  для      человечества серьезную  угрозу, отвоевать новые рубежи.  

 Больше всего  пострадают небольшие островные  государства. Развивающимся странам  будет особенно нелегко приспосабливаться  к меняющимся условиям. Ожидаются  и определенные положительные  эффекты: увеличение производства  древесины, большие урожаи зерновых  в таких регионах мира, как  Юго-Восточная Азия, и меньше смертей  от замерзания во время зимы. Ученые предупреждают, что прогнозируемое  изменение климата потенциально  может привести к "широкомасштабным  и необратимым переменам" в  течение этого века. В частности,  прогнозируется замедление поступления  теплой воды в северную Атлантику,  большое таяние льдов в Гренландии  и западной Антарктиде, а также  увеличение доли углекислого  газа и метана в атмосфере  по мере нагревания Земли. 

 Опубликованный  в январе отчет ООН - самая  детальная и серьезная на сегодняшний  день работа, предупреждающая о  последствиях глобального потепления. В опубликованном отчете говорится,  что признаки этих изменений  уже налицо.

- Ледовый покров  Арктики сократился на 10-15 %

- Лед на антарктическом  побережье с середины 1950-х до  начала 1970-х отступил на юг  на 2,8 градуса долготы 

- Леса Аляски  наступают на север - на 100 километров  с повышением средней температуры  на один градус Цельсия 

- Ледовое покрытие  озер и рек в средних и  верхних долготах Северного полушария  держится сейчас на 2 недели меньше, чем в 1850 году 

- В Европе некоторые  горные растения мигрируют вверх  со скоростью от одного до  четырех метров каждое десятилетие 

- Сезон роста  садовых растений в Европе  увеличился на 11 дней 

- Перелетные птицы  прилетают на север раньше  и остаются дольше. 

    Поиск  виновных в глобальном потеплении  не поможет делу. На Конференции  ООН по проблемам климатических  изменений, которая продолжается  в Нидерландах, Великобритания  предупредила, что мир может упустить  жизненно важный шанс предотвратить  губительные последствия глобального  потепления.  
 
 

Человечество слишком  медленно подходит к пониманию масштабов  опасности, которую создает легкомысленное отношение к окружающей среде. Между  тем решение (если оно еще возможно) таких грозных глобальных проблем, как экологические, требует неотложных энергичных совместных усилий международных  организаций, государств, регионов, общественности.