Современное состояние и охрана атмосферы

  Современное  состояние и охрана атмосферы 
 

Изменение состава  и загрязнение атмосферы. Жизнь  на Земле  возможна  до  тех

пор, пока существует земная атмосфера, газовая  оболочка,  защищающая  живые

организмы от вредного воздействия космических излучений  и  резких  колебаний

температуры. Атмосферным  воздухом дышат все аэробные организмы. Когда  хотят

подчеркнуть важное значение, говорят «необходим как  воздух». Если  без  пищи

человек может прожить  несколько недель,  без  воды  -  несколько  суток,  то

смерть от удушья наступает через 4-5 мин.

 Наибольшее значение  для всех живых организмов  имеет относительно постоянный

 состав атмосферного  воздуха. В нем содержится азота  (Ng)  78,3%,  кислорода

(0^) - 20,95%, диоксида  углерода (СО^)  -  0,03%,  аргона  (Ar)  -0,93%  от

 объема сухого  воздуха, небольшое  количество  других инертных  газов.  Пары

 воды составляют 3 - 4% от всего объема воздуха.

   Состав  воздуха   поддерживается  за  счет  постоянно   идущих   процессов:

использования газов  живыми организмами и выделения  их в атмосферу.

   В последние  годы происходит некоторое изменение  баланса азота в атмосфере

за  счет  хозяйственной  деятельности  людей.   Возросла   фиксация   азота,

включение  атмосферного  азота   в   сложные   химические   соединения   при

производстве азотных  удобрений. Уменьшается поступление  его в атмосферу  из-

за  нарушения  почвообразовательных  процессов   на   больших   территориях,

например в Западной Сибири.

   Однако из-за  огромного количества азота в  атмосфере проблема его  баланса

не так серьезна, как баланс кислорода  и  углекислого  газа.  Известно,  что

около 3,5-4 млрд. лет  назад содержание кислорода в  атмосфере было  в  тысячу

раз меньше, чем сейчас, так как не было  основных  продуцентов  кислорода  -

зеленых растений.

 Жизнедеятельность  живых организмов поддерживается  современным  соотношением

 в атмосфере  кислорода и углекислого газа. Естественные процессы потребления

 углекислого газа  и кислорода и их поступление  в атмосферу сбалансированы .

   С развитием  промышленности и транспорта  кислород используется на процессы

горения. Так, на сжигание разных видов топлива сейчас  требуется  от  10  до

25% кислорода, производимого  зелеными  растениями.  Уменьшается   поступление

кислорода в атмосферу  из-за сокращения  площадей  лесов,  саванн,  степей  и

увеличения пустынных  территорий. Сокращается число продуцентов  кислорода  и

в водных экосистемах  из-за загрязнения рек, озер, морей  и  океанов.  Ученые

полагают, что в  ближайшие  150-180  лет  количество  кислорода  в  атмосфере

может сократиться  на 1/3 по сравнению с современным  его содержанием.

Увеличение  потребления  кислорода  происходит  одновременно  с  увеличением

выделения в атмосферу  диоксида углерода. За  последние  100  лет  количество

углекислого газа в  атмосфере увеличилось  на  10-15%,  а  к  2000  г.  может

возрасти до 25%,  т.  е.  с  0,0324%  сейчас  до  0,04%  к  концу  столетия.

Некоторое  увеличение  СО^   в   атмосфере   положительно   сказывается   на

продуктивности растений. Например,  насыщение  углекислым  газом  воздуха  в

тысячу раз  меньше,  чем  сейчас,  так  как  не  было  основных  продуцентов

кислорода - зеленых  растений.

 Жизнедеятельность  живых организмов поддерживается  современным  соотношением

 в атмосфере  кислорода и углекислого газа. Естественные процессы потребления

 углекислого газа  и кислорода и их поступление  в атмосферу сбалансированы .

   С развитием  промышленности и транспорта  кислород используется на процессы

горения. Так, на сжигание разных видов топлива сейчас  требуется  от  10  до

25% кислорода, производимого  зелеными  растениями.  Уменьшается   поступление

кислорода в атмосферу  из-за сокращения  площадей  лесов,  саванн,  степей  и

увеличения пустынных  территорий. Сокращается число продуцентов  кислорода  и

в водных экосистемах  из-за загрязнения рек, озер, морей  и  океанов.  Ученые

полагают, что в  ближайшие  150-180  лет  количество  кислорода  в  атмосфере

может сократиться  на 1/3 по сравнению с современным  его содержанием.

Увеличение  потребления  кислорода  происходит  одновременно  с  увеличением

выделения в атмосферу  диоксида углерода. За  последние  100  лет  количество

углекислого газа в  атмосфере увеличилось  на  10-15%,  а  к  2000  г.  может

возрасти до 25%,  т.  е.  с  0,0324%  сейчас  до  0,04%  к  концу  столетия.

Некоторое  увеличение  СО^   в   атмосфере   положительно   сказывается   на

продуктивности  растений.  Например,  насыщение  углекислым  газом   воздуха

теплиц  повышает  урожайность  овощей  за  счет   интенсификации   процессов

фотосинтеза. Однако общее увеличение содержания СО в  атмосфере  приводит  к

сложным   глобальным   явлениям.   Углекислый   газ   свободно    пропускает

коротковолновое солнечное  излучение, но задерживает  тепловые  лучи,  идущие

от нагретой земной поверхности. Это явление  получило  название  парникового

эффекта. Считается, что за счет  парникового  эффекта  температура  Земли  к

2000 г. повысится  на 0,5—1°С. Дополнительный нагрев  нижних  слоев  атмосферы

дает сжигание топлива. Это особенно заметно на территории  крупных  городов,

где температура  центральных  их  частей  на  2—4°С  выше  среднегодовой  для

данного района. Повышение  среднегодовой температуры нижних  слоев  атмосферы

Земли может вызвать  таяние ледников Антарктиды и Гренландии, что приведет  к

повышению уровня Мирового океана, затоплению низменных  участков  материков,

усилению тектонических  процессов, изменению климата.

Противоположный     эффект   дает   запыление   и   задымление    атмосферы.

Механические частицы  отражают  солнечные  лучи,  увеличивают  отражательную

способность (альбедо) Земли,  уменьшают  ее  нагревание.  Преобладание  этих

процессов может  привести к увеличению ледниковых шапок  на  полюсах,  резкому

похолоданию и наступлению  ледникового периода.

   В настоящее  время проводятся исследования  теплового баланса Земли,  чтобы

найти пути управления им.

   Загрязнение   атмосферы  может  быть  естественным  и  искусственным  (или

антропогенным).   Естественное   загрязнение   атмосферы   происходит    при

извержении  вулканов,  выветривании  горных  пород,  пыльных  бурях,  лесных

пожарах, выносе в  атмосферу кристалликов солей. В  норме природные  источники

не вызывают существенных загрязнений атмосферы.

   Источниками  искусственного загрязнения служат  промышленные,  транспортные

и бытовые выбросы.  Основным  поставщиком  загрязнений  служат  промышленные

предприятия. Они  выделяют в атмосферу  несгоревшие  частицы  топлива,  пыль,

сажу, золу. В индустриальных районах выпадает свыше 1 т пылевых  частиц на  1

км2  в  сутки.  Мощными  поставщиками  тончайшей  пыли  в  атмосферу  служат

цементные заводы.

   Главный   химический  загрязнитель  атмосферы  -  сернистый  газ  (SO   ),

выделяющийся при  сжигании  каменного  угля,  сланцев,  нефти,  при  выплавке

железа, меди,  производстве  серной  кислоты  и  др.  Сернистый  газ  служит

причиной выпадения  кислотных дождей.

При высокой концентрации  сернистого  газа,  пыли,  дыма  во  влажную  тихую

погоду в  промышленных  районах  возникает  1'х'лый,  или  влажный,  смог  —

ядовитый туман, резко  ухудшающий условия жизни людей.  В  Лондоне  во  время

такого смога из-за обострения легочных и сердечных  заболеваний  с  5  по  9

декабря 1952 г. умерло на 4000 человек больше, чем обычно.

   Под воздействием  интенсивного солнечного излучения   химические  вещества,

выбрасываемые в  атмосферу промышленными предприятиями  и  транспортом,  могут

вступать в реакции  друг с другом, образуя высокотоксичные  соединения.  Такой

вид смога получил  название фотохимического.

   В больших  городах и  густонаселенных   районах  первенство  в  загрязнении

атмосферы  переходит  от  промышленности  к  автомобильному  транспорту.   С

выхлопными  газами  в  атмосферу  поступают  угарный  газ,   оксиды   азота,

углеводороды  (в  том  числе  обладающие   канцерогенными   свойствами).   В

некоторые   сорта    бензина    в    качестве    антидетонатора    добавляют

тетраэтилсвинец, при  этом в атмосферу с выхлопными газами  поступают  мелкие

частички свинцовой  пыли. Наибольшее  количество   загрязнений  поступает  от

автомобилей с плохо  отлаженными двигателями и работающими  на холостом ходу.

Самое  опасное   загрязнение   атмосферы   и   всей   окружающей   среды   -

радиоактивное. Оно  представляет угрозу для здоровья и  жизни людей,  животных

и растений не  только  ныне  живущих  поколений,  но  и  их  потомков  из-за

появления   многочисленных   мутационных   уродств.    Последствия    такого

мутагенного влияния  на растения, животных и человека  изучены  еще  плохо  и

труднопредсказуемы.  В   районах   умеренного   радиоактивного   загрязнения

увеличивается число  людей, заболевших лейкозами.

   Источниками  радиоактивного загрязнения   служат  экспериментальные  взрывы

атомных и водородных бомб. Радиоактивные  вещества  выделяются  в  атмосферу

при изготовлении ядерного оружия, атомными  реакторами  электростанций,  при

дезактивации радиоактивных  отходов и др.

   Сейчас стало  понятно, что не существует  такой  малой  дозы  ионизирующего

излучения, которая  была бы безопасна.

Серьезные отрицательные  последствия для человека и других  живых  организмов

влечет за собой  загрязнение  воздуха  хлорфторметанами,  или  фреонами.  Их

используют  в  холодильных  установках,  в  производстве  полупроводников  и

аэрозольных баллончиков. Утечка фреонов приводит к появлению  их  у  тонкого

озонового  слоя  в  стратосфере.  При  разложении  фреонов   под   действием

ультрафиолетовых  лучей выделяются хлор и  фтор,  которые  взаимодействуют  с

озоном. Есть опасность, что слой озонового экрана  резко  уменьшится  и  это

приведет к росту  числа заболеваний раком кожи из-за проникновения  на  землю

жесткого ультрафиолетового  излучения. Утончение озонового  экрана,  появление

«озоновых»  дыр  отмечено  над  территориями  Антарктиды,  Австралии,  Южной