ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 23.06.2021
Просмотров: 4659
Скачиваний: 1
121
происходило, Земля была бы примерно на 30 градусов холоднее, чем сейчас,
и жизнь бы на ней в современных формах не существовала. Парниковый
эффект – повышение средней температуры за счет поглощения атмосферой
инфракрасного излучения нагретой Солнцем Земли.
Исходя из того, что «естественный» парниковый эффект – это
устоявшийся, сбалансированный процесс, логично предположить, что
повышение концентрации парниковых газов в атмосфере должно привести к
усилению парникового эффекта, который в свою очередь приведет к
повсеместному потеплению климата. Количество СО
2
в атмосфере
неуклонно растет, так как человек для своих нужд сжигает все большее
количество ископаемого топлива (газ, уголь и нефть), накопление ускоряется
еще и в результате сплошной вырубки лесов и загрязнения Мирового океана:
именно они, поглощая углекислый газ и выделяя кислород, являются
буферной системой Земли.
Кроме того, как результат человеческой деятельности в атмосферу
попадают и другие парниковые газы, например, метан, оксиды азота и целый
ряд хлорсодержащих веществ. Несмотря на то, что они производятся в
меньших объемах, некоторые из них куда более эффективны с точки зрения
глобального потепления, чем углекислый газ.
В конце 80 – начале 90-х годов несколько лет подряд среднегодовая
температура была выше обычной. Это вызвало опасения, что обусловленное
человеческой деятельностью глобальное потепление уже началось. Среди
ученых существует консенсус, что за последние сто лет среднегодовая
температура поднялась на 0,3 – 0,6 градусов. Однако среди них нет согласия
в том, что именно явилось причиной этого явления. Трудно с уверенностью
сказать, происходит глобальное потепление или нет, так как наблюдаемый
рост температуры все еще находится в пределах естественных
температурных колебаний. Неопределенность в вопросе всеобщего
потепления порождает скепсис по поводу грозящей опасности. Проблема
заключается в том, что когда гипотеза об антропогенных факторах
потепления подтвердится, уже поздно будет что-либо предпринимать.
Потепление климата приведет к таянию ледников на Северном и
Южном полюсах, в Гренландии и т. д. По расчетам ученых, увеличение
температуры на 10
0
С вызовет повышение уровня Мирового океана на 5 – 6
метров, что обусловит затопление многих прибрежных территорий.
Кроме того, в результате глобального потепления начал таять
Гренландский ледник, стекающие с него воды стали опреснять холодное
Лабрадорское течение, берущее начало в одноименном заливе между
Гренландией и Канадой. Раньше оно из-за большей плотности (соленая вода
плотнее пресной) «подныривало» под теплый, а, следовательно, и более
легкий Гольфстрим (Северо-Атлантическое течение) и пропускало его на
север, обеспечивая комфортный климат всей Европе и восточной части
Америки. Но, будучи опресненным, Лабрадор уже не сможет опускаться
ниже Гольфстрима и проходить к югу. Оттолкнув Гольфстрим, он снова
122
устремится на север, охлаждая океаны и материки. А это грозит Северному
полушарию новым ледниковым периодом, который может наступить уже
через 5 – 10 лет. Как один из вариантов развития бедствия возможен
следующий: полностью промерзнут низовья сибирских и европейских рек,
они разольются и затопят громадные территории. В России, например, это
будет полным крахом в экономике.
Так как предполагаемое потепление, вызванное человеческой
деятельностью, в основном происходит в результате сжигания топлива,
следовательно, для предотвращения кризиса необходимо изменить практику
энергопотребления. По мнению Агентства по охране окружающей среды
США, мировое сообщество должно предпринять серьезные меры. Если
опасения, связанные с потеплением климата, оправдаются, то плата за
бездействие будет намного выше, чем затраты на предотвращение кризиса.
По мнению экологов, наиболее действенным будет повышение
эффективности энергопользования и переход к альтернативным видам
топлива: отказ от ископаемых видов топлива, таких, как нефть и уголь. В
этом направлении еще предстоит огромная работа.
В 1980 году более 100 миллионов тонн СО
2
было выброшено в
атмосферу в восточной части Северной Америки, Европе, западной части
СССР и крупных городах Японии. Выбросы СО
2
в развитых странах в 1985
году составили 74 % от общего объема, а доля развивающихся стран
составила 24 %. Ученые полагают, что к 2025 году доля развивающихся
стран в производстве углекислого газа возрастет до 44 %. В последнее время
Россия и страны СНГ значительно сократили выбросы в атмосферу СО
2
и
других тепличных газов, что прежде всего объясняется падением уровня
производства. Тем не менее ученые ожидают, что в начале XXI века Россия
достигнет прежних объемов выброса в атмосферу тепличных газов.
В декабре 1997 года на встрече в Киото (Япония), посвященной
глобальному изменению климата, делегатами из более чем ста шестидесяти
стран была принята конвенция, обязывающая развитые страны сократить
выбросы СО
2
. Киотский протокол предписывает тридцати восьми
индустриально развитым странам сократить к 2008 – 2012 годам выбросы
СО
2
на 5 % по сравнению с уровнем 1990 года: Европейский союз должен
сократить выбросы СО
2
и других тепличных газов на 8 %, США – на 7 %,
Япония – на 6 %.
Протокол предусматривает систему квот на выбросы тепличных газов.
Суть его в том, что каждая из стран (пока это относится только к тридцати
восьми странам, которые взяли на себя обязательства сократить выбросы)
получает разрешение на выброс определенного количества тепличных газов.
При этом предполагается, что какие-то страны или компании превысят квоту
выбросов. В таких случаях они смогут купить право на дополнительные
выбросы у тех, у кого выбросы меньше выделенной квоты. Таким образом,
планируется сокращение выбросов тепличных газов в последующие 15 лет на
5 %.
123
2 «Озоновые дыры» и пути их предотвращения
Озоновый слой – это слой стратосферы с повышенным содержанием
озона. Он начинается на высоте около 8 км над полюсами (или 17 км над
экватором) и простирается вверх вплоть до 50 км. Концентрация озона в слое
очень низкая, и если его выделить в чистом виде и сжать до плотности,
которую имеет воздух у поверхности Земли, то толщина озонового слоя не
превысит 5 мм.
Озон – аллотропная форма кислорода (от греч. «пахнущий»), его
молекула состоит из трех атомов кислорода (О
3
). Озон образуется из
кислорода под воздействием ультрафиолетового излучения:
2О
2
= О + О
3
.
Озон поглощает жесткое (коротковолновое) ультрафиолетовое
излучение Солнца, предохраняя живые организмы от его губительного
воздействия. Поэтому разрушение озонового слоя приведет к более высоким
уровням ультрафиолетового излучения на поверхности Земли, что будет
способствовать увеличению случаев рака кожи у людей, мутаций у растений
и т. п.
В 1985 году британские исследователи обнародовали данные своих
восьмилетних наблюдений. Они обнаружили над Северным и Южным
полюсами области атмосферы с пониженным содержанием озона (до 50 %) –
«озоновые дыры». В настоящее время большинство ученых пришло к
заключению, что озоновый слой земли разрушают так называемые фреоны –
хлорфторуглероды (ХФУ), чрезвычайно химически стойкие вещества,
применяемые как хладоагенты в холодильниках и наполнители аэрозольных
упаковок. Благодаря химической стойкости фреонов ничто в природе
неспособно разрушить их. Диффундируя в атмосфере, пары фреона
достигают озонового слоя и там под действием ультрафиолета вступают во
взаимодействие с озоном и «проедают» дыру в озоновом слое.
16 сентября 1987 года представители двадцати четырех стран
встретились в Монреале и подписали соглашение, по которому обязались
вдвое сократить использование озоноразрушающих ХФУ к 1999 году.
Однако в связи с ухудшающейся ситуацией в 1990 году в Лондоне были
приняты поправки к Монреальскому протоколу, согласно которым в список
регулируемых ХФУ вошли еще десять веществ. Было принято решение
прекратить использование ХФУ, галогенов и четырехлористого углерода
(ССl
4
) к 2000, а метилхлороформа – к 2005 году.
В результате всех указанных мер запрета «озоновые дыры», к
сожалению, не исчезли и даже не уменьшились. Возможно, что в их
существовании виноваты вовсе не фреоны, а естественные причины:
циклическая активность Солнца, процесс дегазации Земли и т.п. В любом
124
случае «озоновые дыры» несут в себе угрозу человечеству и требуют
постоянного экологического мониторинга за ними.
3 Кислотные дожди, их причины и методы устранения
Кислотными дождями называют все виды метеорологических осадков
(дождь, снег, град, туман, дождь со снегом), показатель рН которых меньше,
чем среднее значение рН дождевой воды, равное 5,6. Впервые термин
«кислотный дождь» был введен в 1872 году английским исследователем
Ангусом Смитом при изучении викторианского смога в Манчестере.
Вода «нормального» дождя тоже представляет собой слабокислый
раствор. Это происходит вследствие того, что двуокись углерода вступает в
реакцию с дождевой водой. При этом образуется слабая угольная кислота
(CO
2
+ H
2
O = H
2
CO
3
). Теоретическое значение рН дождевой воды равняется
5,6 – 5,7. В реальной жизни показатель ее кислотности в разных местах
может сильно различаться, что, прежде всего, зависит от состава газов,
содержащихся в атмосфере той или иной местности (оксид серы, оксиды
азота).
Кислотный
дождь
образуется
в
результате
химического
взаимодействия оксидов серы (SO
2
и SO
3
) и азота (NO
х
) с водой в атмосфере.
Эти вещества выбрасываются автомобильным транспортом, образуются в
результате деятельности металлургических и химических предприятий, а
также при сжигании ископаемого топлива на электростанциях. Вступая в
реакцию с водой, оксиды превращаются в растворы кислот – серной,
сернистой, азотистой и азотной. Затем вместе со снегом или дождем они
выпадают на землю.
В настоящее время последствия выпадения кислотных дождей
наблюдаются практически во всех странах Земного шара. Он оказывает
отрицательное воздействие на водоемы – озера, реки, заливы, пруды,
повышая их кислотность до такого уровня, что в них погибает флора и
фауна. Водяные растения лучше всего растут в воде со значениями рН =7 –
9,2. С увеличением кислотности водяные растения гибнут, лишая других
животных водоема пищи. При рН = 6 погибают пресноводные креветки, а
при повышении рН до 5,5 – донные бактерии, которые разлагают
органические вещества и листья, и органический мусор начинает
скапливаться на дне. Затем гибнет планктон, он составляет основу пищевой
цепи водоемов и питается веществами, образующимися при разложении
бактериями органических веществ. Когда рН достигает 4,5,погибает вся
рыба, большинство лягушек и насекомых.
По мере повышения кислотности воды становится возможным
растворение из донных отложений и почв токсичных тяжелых и легких
металлов: кадмия, ртути, свинца, алюминия и др. Люди, пьющие воду с
высоким содержанием свинца или принимающие в пищу рыбу,
125
перенасыщенную ртутью, могут приобрести серьезные заболевания.
Возрастание в подкисленной воде содержания алюминия всего лишь до
0,2 мг/л летально для рыб. Резко сокращается развитие фитопланктона, так
как фосфаты, активизирующие этот процесс, соединяются с алюминием и
становятся недоступными для усвоения.
Кислотный дождь также уничтожает растительность на суше.
Особенно чувствительны к кислотным дождям хвойные леса – с них опадает
хвоя. Воздействие кислотных дождей также снижает устойчивость лесов к
засухам, болезням, природным загрязнениям, что приводит к еще более
выраженному их ухудшению как природных экосистем.
Они разрушают здания и памятники культуры, трубопроводы,
приводят в негодность автомобили, снижают плодородие почв и т. п.
Единственный способ изменить ситуацию к лучшему – это снизить
количество кислотообразующих выбросов в атмосферу. В теплоэнергетике
это может быть достигнуто за счет перехода с угля на газовое топливо,
поскольку содержание серы в газе существенно меньше, чем в углях. Для
устранения образования оксидов азота следует понизить температуру
горения газа или мазута до 500 – 600
0
С, этого можно достичь, применяя так
называемые каталитические генераторы тепла, в которых сжигание топлива
происходит не в факеле, а в слое катализатора путем окисления.
Для снижения выбросов оксидов азота (и оксида углерода СО –
угарного
газа)
автомобильного
транспорта
следует
применять
каталитические дожигатели, которые монтируются на выхлопную трубу
автомобиля. Проходя через слой катализатора в дожигателе (это платиновые
металлы, нанесенные на инертный носитель), выхлопные газы очищаются:
СО превращается в СО
2
– углекислый газ, а оксиды азота – в азот.
4 Истощение природных ресурсов и проблема отходов
Истощение природных ресурсов – одна из глобальных экологических
проблем человечества. Природные ресурсы – объекты и явления природы,
которые используются (или могут быть использованы) для удовлетворения
материальных, научных или культурных потребностей общества.
По происхождению природные ресурсы классифицируются на
биологические (леса, растения, животные), минеральные (полезные
ископаемые) и энергетические (энергия солнца, приливов и отливов, ветра и
т. д.)
По обеспечению общества в конкретный период развития природные
ресурсы делят на реальные и потенциальные. Реальные природные ресурсы –
это те, которые на данном этапе развития общества разведаны, их запасы
количественно определены и активно используются обществом. По мере
развития общества они изменяются. Например, на первом этапе становления
промышленности в качестве топлива широко использовался китовый жир; на