3. Естественные (природные) опасности: классификация и примеры
О классификации…
Стихийные природные явления, соответственно с масштабами их последствий классифицируются как глобальные, локальные и региональные.
К глобальным стихийным бедствиям относят цунами и смерчи, они могут быть присущи каждому материку и нанести вред не только региону со своим эпицентром, но и близлежащим территориям.
Региональные стихийные природные явления характерны для определенных материков и чаще всего связаны с климатом и географическим расположением местности. Так к числу региональных бедствий принадлежат наводнения, пыльные бури, ураганы.
Локальные стихийные явления суховеи, дожди и аномальные для местности температуры, не охватывают большие территории, однако это не мешает наносить ими вреда хозяйству и населению.
Влияние стихийных природных явлений.
Наиболее уязвимы перед лицом стихийных явлений являются малоразвитые государства и страны с развивающейся экономикой.
Экономически развитые станы, которые находятся в зоне возможно риска (США ураганы, Япония землетрясения) на государственном уровне разрабатывают национальные программы, которые помогают предотвратить человеческие и экономические потери от стихийных бедствий.
Также в этих государствах проводятся научные исследования, благодаря которым появляется возможность предвидеть, а иногда и отвратить надвигающуюся катастрофу.
Однако развивающиеся страны и «третьего мира» по-прежнему остаются бессильными перед лицом стихийных явлений. Тарегионов Центральной Африки и Ближнего Востока является засуха, которая обезвоживает почву, что в свою очередь ведет к голоду.
Страны Индонезии ежегодно сталкиваются с тропическими торнадо, при которых скорость ветра достигает 200 км/час. Тропические торнадо уносят жизни сотен людей.
Для того, чтобы помогать беднейшим странам бороться с последствиями стихийных природных явлений, создано множество благотворительных организаций, активисты которых помогают пострадавшим восстанавливать свое имущество, а также предоставляют им материальную гуманитарную помощь. Но как показывает практика, даже развитые страны не всегда имеют возможность противостоять природным стихийным явлениям.
Яркий пример тому цунами в Японии в 2011 году, которое фактически разрушило страну.
Поэтому, следует помнить, что спасение жизни человека, прежде всего в его же руках. И правильная подготовка к возможному бедствию это почти стопроцентная вероятность спасения.
Пример, наводнения происходят практически в одни и те же сроки, а их сила может быть заблаговременно предсказана. Поэтому степень приспособленности населения к ним достаточно высока. Некоторые опасные природные явления происходят:
- в определенные сезоны (например, тропические циклоны - летом, а внетропические - зимой), но в пределах сезона возникают в случайный момент времени, предсказать который не всегда удается;
- нерегулярно действующие, т. е., возникающие в случайный момент времени. Момент наступления таких опасных явлений (например, землетрясений), как правило, заблаговременно не предсказывается и потому они являются чрезвычайно опасными.
Место возникновения опасного природного явления также может быть либо детерминированным (известным), либо случайным (неизвестным).
При этом необходимо иметь в виду условность такого деления.
Так, если падение метеоритов на поверхность Земли возможно повсюду с примерно равной вероятностью, то выход тайфуна на побережье случаен лишь в пределах определенного района (например, Приморского края). Эпицентр землетрясения случаен в пределах сейсмоопасной зоны.
Ураганы, смерчи и другие опасные явления также имеют свои определенные географические зоны возникновения и распространения, а траектории их движения в пределах этих зон случайны. Например, ущербы от ураганов, распространяющихся вдоль и поперек полуострова Флорида, несоизмеримо различны.
4. Озоновый слой
Озоновый экран - это воздушный слой в верхних слоях атмосферы (стратосфере), состоящий из особой формы кислорода - озона.
Толщина озонового слоя в масштабе атмосферы - не больше листа бумаги в объеме домашней библиотеки.
Озон имеет существенное эколого-биологическое значение и является важнейшим компонентом атмосферы, несмотря на то что процентное содержание его невелико - менее 0,0001%. Связано это с тем, что именно озон активно поглощает УФ-излучение.
Озон - форма молекулярного кислорода (03). Основное его количество сосредоточено в стратосфере на высоте 15-25 км. (верхняя граница - 45-50 км.). Парадокс, но те же самые молекулы озона в тропосфере (нижний слой атмосферы) представляют собой опасные элементы, разрушающие живую ткань, включая легкие человека. Однако здесь озона весьма мало, и образуется он лишь во время грозовых разрядов.
Начало образования озона в стратосфере связано с реакцией расщепления молекулярного кислорода коротковолновым (X < 242 нм) УФ-излучением Солнца:
02 + hv - О + О
Далее происходит взаимодействие атомов кислорода (в присутствии третьего тела - м.) с его же молекулами. В результате образуется молекула:
О + О2 + м - О3 + М
Так что же представляет собой слой озона в атмосфере? Теоретически, если весь озон «сжать» до плотности воды и разместить на поверхности Земли, то он образовал бы пленку всего 2-4 мм. толщиной, причем минимум пришелся бы на экватор, а максимум оказался бы у полюсов. Высотное же распределение озона таково, что максимум концентрации отмечается на высоте 25 км. Но она повышается также и на высоте 70 км. Большая часть озона находится в стратосфере, и этот слой в Арктике обычно расположен низко, тогда как в тропической зоне - высоко. Что касается тропосферы, то здесь озона меньше, к тому же он в большей мере подвержен как сезонным, так и другим изменениям, в частности вызванным загрязнениями.
Рис. 1:
Утончение слоя озона может привести к серьезным последствиям для человечества. Уменьшение концентрации озона на 1% вызывает увеличение интенсивности жесткого ультрафиолета у поверхности Земли в среднем на 2%. По своему воздействию на живые организмы жесткий ультрафиолет близок к ионизирующим излучениям, однако из-за большей, чем у у-излучения, длины волны он не способен проникать глубоко в ткани, поэтому поражает только поверхностные органы. Жесткий ультрафиолет обладает достаточной энергией для разрушения ДНК и других органических молекул.
Рис. 2. - Схема разрушения озонового экрана:
Жесткие ультрафиолетовые лучи способны вызвать у человека рак кожи, в частности быстротекущую злокачественную меланому, а также катаракту и иммунную недостаточность, не говоря уже об обычных ожогах кожи и роговицы. Они наносят вред животным и растениям, в частности морским экосистемам, поскольку плохо поглощаются водой.
Впервые мысль об опасности разрушения озонового слоя была высказана в конце 1960-х гг. Большую тревогу со стороны экологов вызвало негативное влияние водяного пара и оксидов азота (NOx), которые выбрасываются реактивными двигателями сверхзвуковых самолетов и ракет на высоте 20-25 км. Именно на этой высоте находится защитный слой озона, задерживающий жесткое ультрафиолетовое излучение космоса. Такие опасения основаны на свойстве оксида азота разрушать озон:
2NO + 03 = N20 + 202
В 1974 г. ученые установили, что вызывать разрушение озонового экрана могут хлорфторуглероды (ХФУ).
Начиная с этого времени так называемая «хлорфторуглеродная проблема» стала одной из основных в исследованиях по загрязнению атмосферы. К хлорфторуглеродам относятся, в частности, фреоны - химически инертные на поверхности Земли вещества.
Они уже более 60 лет используются как хладагенты в холодильниках и кондиционерах, пропелленты для аэрозольных смесей (в бытовых аэрозольных баллончиках), ион образующие агенты в огнетушителях, очистители для электронных приборов, при химической чистке одежды, при производстве пенопластиков.
Почти весь производимый в мире фреон (или фторорганические соединения) в конечном счете поднимается в верхние слои атмосферы и разлагается там под влиянием ультрафиолетовых лучей, которые разрушают устойчивые в обычных условиях молекулы ХФУ.
Последние распадаются на компоненты, обладающие высокой реакционной способностью, в частности атомный хлор. В ходе фотохимического разложения фреона в стратосфере ион хлора выступает как агент разрушения озона. Таким образом, ХФУ переносят хлор с поверхности Земли через тропосферу и нижние слои атмосферы, где менее инертные соединения хлора разрушаются, в стратосферу, к слою с наибольшей концентрацией озона. Осколки фреоновых молекул разрушительно действуют на слой атмосферного озона. ХФУ уже разрушили от 3 до 5% озонового слоя атмосферы.
Очень важно, что при разрушении озона хлор действует подобно катализатору: в ходе химического процесса его количество не уменьшается. Вследствие этого один атом хлора может разрушить до 100000 молекул озона, прежде чем он будет дезактивирован или вернется в тропосферу. Сейчас выбросы ХФУ в атмосферу исчисляются миллионами тонн, но следует заметить, что даже в случае полного прекращения производства и использования ХФУ немедленного результата достичь не удастся: действие уже попавших в атмосферу ХФУ будет продолжаться несколько десятилетий. Для использования в качестве пропеллента в аэрозолях уже найден неплохой заменитель ХФУ - пропан бутановая смесь. По физическим параметрам она практически не уступает фреонам, но, в отличие от них, огнеопасна. Тем не менее такие аэрозоли уже производятся во многих странах, в том числе в России.
Сложнее обстоит дело с холодильными установками - вторыми по величине потребителями фреонов. Дело в том, что из-за полярности молекулы ХФУ имеют высокую теплоту испарения, что очень важно для рабочего тела в холодильниках и кондиционерах.
Лучшим известным на сегодня заменителем фреонов является аммиак, но он токсичен и все же уступает ХФУ по физическим параметрам. Неплохие результаты получены для полностью фторированных углеводородов. Во многих странах ведутся разработки новых заменителей, но полностью эта проблема еще не решена.
Уменьшение плотности озонового щита планеты влечет за собой снижение урожаев сельскохозяйственных культур и продуктивности животноводства, резкое уменьшение биологической продуктивности приповерхностного слоя Мирового океана, а следовательно, уловов рыбы, существенный рост заболеваемости людей раком кожи.
Ясно, что без знания общих экологических законов дальнейший прогресс человечества и поступательное развитие экономики невозможны.
Разрушение озонового слоя.
Озоновый слой находится в атмосфере между 15 и 40 км. над поверхностью Земли. Этот слой выполняет роль экрана смертоносной ультрафиолетовой радиации, ослабляя ее примерно в 6500 раз. В атмосфере озон образуется из кислорода под действием электрических разрядов и космической радиации (рис. 3).
Рис. 3. - Механизмы образования озонового слоя (внизу) и его роль в атмосфере (вверху):
Разрушение озонового слоя на 50% увеличило бы УФ-радиацию в 10 раз, что повлияло бы на зрение человека и животных и могло бы оказать другие губительные воздействия на живые организмы.
Исчезновение же озонового слоя привело бы к непредсказуемым последствиям - вспышкам рака кожи, уничтожению планктона в океане, мутациям растительного и животного мира.
Впервые появление озоновой «дыры» над Антарктидой было зафиксировано еще в 1970-е годы. Как показали измерения со спутников, озона в этой «дыре» было на 30-50% меньше нормы. Подобное явление в Антарктиде наблюдается осенью, тогда как в другие времена года содержание озона колеблется около нормы. Позднее выяснилось, что толщина озонового слоя изменяется также в средних и высоких широтах Северного полушария, особенно над Европой, США, Тихим океаном, Европейской частью России, Японией и Восточной Сибирью. Причинами разрушения озонового слоя могли быть: сверхзвуковые самолеты, запуск космических кораблей, большие масштабы производства фреонов.
На основании научных исследований было выяснено, что основной причиной являются фреоны, широко используемые в холодильной технике и в аэрозольных баллончиках.
Международным сообществом был принят ряд мер, направленных на предотвращение разрушения озонового слоя.
В 1977 г. в Программе ООН по окружающей среде был принят план действий по озоновому слою, а в 1985 г. в Вене состоялась конференция, принявшая Конвекцию по охране озонового слоя. Был установлен список веществ, отрицательно влияющих на озоновый слой, и принято решение о взаимном информировании государств о производстве и использованию этих веществ и о принимаемых мерах. Таким образом, было официально заявлено о пагубном воздействии изменений озонового слоя на здоровье людей и окружающую среду, и что меры по охране озонового слоя требуют международного сотрудничества. Решающим стало подписание Монреальского протокола в 1987 г., в соответствии с которым устанавливался контроль за производством и использованием фреонов. Протокол подписало большинство стран мира, в том числе и Россия. По этим соглашениям производство фреонов должно было быть прекращено к 2010 г. Однако соглашение и к 2011 г. полностью не выполнено.