Материал: Предлагаемые в современном мире пути решения глобальных и региональных экологических проблем

В то же время некоторым регионам это потепление пойдёт на пользу: например, огромные пространства на севере Канады и в России станут доступными для освоения по мере оттаивания тундры. Однако в мировом масштабе выигравших от глобального потепления климата будет несравненно меньше, чем проигравших. Если это случится, придётся строить дамбы, чтобы защитить густо населённые побережья от наступления моря, строить дополнительные электростанции для питания кондиционеров воздуха, углублять акватории портов и фарватеры для прохождения судов в мелеющих озёрах и реках. По мнению экспертов, стратегия борьбы с усилением парникового эффекта должна заключаться в принятии следующих мер:

)Сокращение использования ископаемых источников энергии: угля, нефти и газа;

)Более эффективное использование энергии;

)Широкое внедрение энергосберегающих технологий;

)Широкое применение альтернативной энергетики (использование возобновляемых источников энергии);

)Развитие новых экологически чистых и низкоуглеродных технологий, в частности - применение хладагентов и вспенивателей с низким (нулевым) потенциалом глобального потепления;

)Борьба с лесными пожарами, восстановление лесов - природных поглотителей углекислого газа из атмосферы.

Однако даже полномасштабная реализация всех этих мер по предотвращению усиления парникового эффекта вряд ли сможет полностью компенсировать вред, наносимый природе в результате антропогенного воздействия, поэтому речь в любом случае может идти лишь о минимизации последствий. Вот почему перечисленные действия необходимо предпринимать комплексно и на глобальном уровне.

Истощение озонового слоя

Озо́новый слой - часть стратосферы на высоте от 12 до 50 км (в тропических широтах 25-30 км, в умеренных 20-25, в полярных 15-20), в которой под воздействием ультрафиолетового излучения Солнца молекулярный кислород (О2) диссоциирует на атомы, которые затем соединяются с другими молекулами О2, образуя озон (О3). Относительно высокая концентрация озона (около 8 мл/м³) поглощает опасные ультрафиолетовые лучи и защищает всё живущее на суше от губительного излучения.

Благодаря нагреванию воздуха вследствие поглощения озоном солнечных лучей возникает температурная инверсия, то есть повышение температуры с высотой. Таким образом тропосфера и стратосфера разделяются тропопаузой и смешивание воздуха между этими слоями атмосферы затруднено.

Более того, если бы не озоновый слой, то жизнь не смогла бы вообще выбраться из океанов и высокоразвитые формы жизни типа млекопитающих, включая человека, не возникли бы. Наибольшая плотность озона встречается на высоте около 20-25 км, наибольшая часть в общем объёме - на высоте 40 км. Если бы можно было извлечь весь озон, находящийся в атмосфере, и сжать под нормальным давлением, то в результате вышел бы слой, покрывающий поверхность Земли толщиной всего 3 мм. Для сравнения, вся сжатая под нормальным давлением атмосфера составляла бы слой в 8 км.

Вблизи поверхности Земли озон является всего лишь вредным компонентом городского смога. Но на высоте 24 км тонкий слой этого бесцветного, не обладающего запахом газа обеспечивает существенную защиту земной поверхности от губительных ультрафиолетовых лучей солнца. 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. Хлорированные и фторированные углеводороды (ХФУ) и галогенированные соединения (галлоны), ещё одна группа промышленных газов, которые разрушают хрупкую структуру этого слоя толщиной в книжную обложку. ХФУ, открытые в 1930 году, получили широкое применение в автомобильных кондиционерах, холодильниках, при изготовлении пластиковой посуды одноразового употребления, аэрозольных распылителей, пенопластовых подушек, изоляции и очистителей для электронного оборудования. Их разрушающее воздействие на озонный слой привлекло всеобщее внимание в 1985 году, когда английские учёные обнаружили 40% снижение весеннего уровня озона над Антарктикой (Рис.3.). Выпущенные в воздух, ХФУ поднимаются в стратосферу и уносятся ветром к Северному и Южному полюсам. Каждый атом хлора, присутствующий в молекуле ХФУ, попав в атмосферу, действует как катализатор, способствующий расщеплению тысяч молекул озона в течение примерно столетия.

В результате продолжающегося антропогенно обусловленного разрушения озонового слоя ультрафиолетовое излучение на поверхности Земли увеличивается, что может привести к пагубным последствиям для человека и биосферы в целом. По данным ООН, сокращение озонового слоя всего на 1% приводит к появлению у людей 100 тыс. новых случаев катаракты и 10 тыс. случаев рака кожи. Последствия убыли озона могут быть угрожающими, они могут привести к более чем 3 млн. смертельных случаев от рака кожи до 2030 года и 19 млн. - до 2060 года. Число глазных заболеваний (катаракты) может увеличиться на 130 млн. до 2060 года; примерно 50% из них придется на долю развивающихся стран. Число этих заболеваний растет. В США за 7 лет количество случаев заболевания одним из самых опасных видов рака кожи (меланомой) возросло на 3-7%.

Кроме увеличения заболеваемости, существует множество других трудно учитываемых воздействий на здоровье человека и животных (например, снижение иммунитета), на урожаи сельскохозяйственных культур, на водные экосистемы и др.

Прогнозы, сделанные с учетом данных о прошлых выбросах ОРВ и максимальных уровней сокращения выбросов ОРВ согласно Монреальскому протоколу, показали, что полное восстановление озонового слоя может произойти лишь к середине XXI века, причем только при условии соблюдения всех договоренностей о сокращении выбросов ОРВ. Максимального разрушения слоя озона следует ожидать в течение первых двух десятилетий XXI века. Кроме того, ультрафиолетовые лучи могут уничтожить планктон, крошечные одноклеточные организмы, составляющие основу цепи питания в океане. Они опасны также для растительного мира на суше, в том числе для сельскохозяйственных культур. Истощение озонного слоя представляет собой более непосредственную опасность для здоровья человека, чем потепление климата, но бороться с ним намного легче. Нужно прекратить производство ХФУ и галлонов. К сожалению, учёные обнаружили, что озон в стратосфере разрушается в два-три раза быстрее, чем считалось ранее. Поэтому для того, чтобы остановить накопление ХФУ в стратосфере, их производство должно быть сокращено на 85 %. По данным международной экологической организации “Гринпис”, основными поставщиками хлорфторуглеродов (фреонов) являются США - 30,85%, Япония - 12,42; Великобритания - 8,62 и Россия - 8,0%. США пробили в озоновом слое «дыру площадью 7 млн. км2, Япония - 3 млн. км2, что в семь раз больше, чем площадь самой Японии. В последнее время в США и ряде западных стран построены заводы по производству новых видов хладореагентов (гидрохлорфторуглеродов) с низким потенциалом разрушения озонового слоя . Даже если разрушающие озон газы будут вообще сняты с производства, потребуется ещё около сотни лет для того, чтобы молекулы ХФУ, уже имеющиеся в атмосфере, полностью распались.

Кислотные дожди

Под популярным названием "кислотные дожди" кроется сложный комплекс воздействий техногенных загрязнений воздуха на человека и природную среду, главные последствия которых - рост аллергических заболеваний дыхательных органов, потери урожайности сельскохозяйственных растений, усыхание лесов, безрыбные озера. Кислотные дожди особенно характерны для стран Западной и Северной Европы, США, Канады, промышленных районов Российской Федерации, Украины и др.

Впервые термин "кислотный дождь" был введен в 1872 году английским исследователем Робертом Смитом. Его внимание привлек викторианский смог в Манчестере. И хотя ученые того времени отвергли теорию о существовании кислотных дождей, сегодня уже никто не сомневается, что кислотные дожди являются одной из причин гибели жизни в водоемах, лесов, урожаев, и растительности.

Рис.4. Схема образования кислотного дождя

Вода обычного дождя тоже представляет собой слабокислый раствор. Это происходит вследствие того, что природные вещества атмосферы, такие как углекислый газ(СО2), вступают в реакцию с дождевой водой. При этом образуется слабая угольная кислота (CO2 + H2O <=> H2CO3). Тогда как в идеале рН дождевой воды равняется 5.6-5.7, в реальной жизни показатель кислотности (рН) дождевой воды в одной местности может отличаться от показателя кислотности дождевой воды в другой местности. Даже нормальная дождевая вода имеет слабокислую (pH около 6) реакцию из-за наличия в воздухе диоксида углерода (СО2). Кислотный дождь образуется в результате реакции между водой и такими загрязняющими веществами, как оксид серы (IV) S2 и различными оксидами азота (NхОy). Эти вещества выбрасываются в атмосферу автомобильным транспортом, в результате деятельности металлургических предприятий и тепловых электростанций (Рис.4.)

Соединения серы (сульфиды, самородная сера и другие) содержатся в углях и рудах (особенно много сульфидов в бурых углях), при сжигании или обжиге которых образуются летучие соединения - оксид серы (IV) SO2 (сернистый ангидрид), оксид серы (VI) SO3 (серный ангидрид), сероводород - H2S (образуется в малых количествах при недостаточном обжиге или неполном сгорании, при низкой температуре). Различные соединения азота содержатся в углях, и особенно в торфе (так как азот, как и сера, входит в состав биологических структур, из которых образовались эти полезные ископаемые).

Проблема кислотных дождей возникла в Западной Европе и Северной Америке в конце 50-х годов. В последнее десятилетие она приобрела глобальное значение главным образом в связи с возросшими выбросами окислов серы и азота, а также аммиака и летучих органических соединений (ЛОС). По данным ЕЭК, двуокись (трехокись) серы поступает из теплоэлектростанций и других стационарных источников при сжигании ископаемого топлива (88%), при переработке сульфидных руд (5%), нефтепродуктов, производстве серной кислоты и др. (7%). Для окислов азота среди стационарных источников топливно-энергетический дает 85% выбросов, производство цемента, извести, стекла, металлургические процессы, сжигание мусора и др. - 12%. Азотные загрязнения поступают из нестационарных источников и - аммиак - от животноводческих предприятий и удобрений. Основные источники ЛОС-химические производства, промышленные и бытовые растворители, нефтехранилища, бензоколонок и т.д.

Последствия кислотных дождей ученые до настоящего времени еще не установили до конца . Одно только известно, что если раньше, какие-то два-три десятилетия назад, люди могли спокойно собирать дождевую воду и умываться ей для придания коже лица молодости, то сейчас об этом не может идти и речи. Потому как последствия кислотных дождей могут оказать губительное воздействие на кожу лица и здоровье в целом. Любые осадки, которые выпали на землю, каким бы чистыми они не выглядели, на самом деле содержат в себе мельчайшие частицы пыли, различные патогенные микроорганизмы, споры грибов, пыльцу самых разных растений практически со всего света, примеси тяжелых металлов, которые попадают в атмосферу и другие воздушные слои вместе с отходами многочисленных фабрик и заводов. Все это в весенний, летний и осенний периоды выливается потоком на головы земных обитателей, и не каждый из них имеет хоть малейшее представление о том, какие могут быть последствия кислотных дождей.

Ни для кого не является секретом тот факт, что кислотные дожди негативным образом сказываются на состоянии всей окружающей среды. В водоемах с течением времени повышается концентрация ионов тяжелых металлов с высоким уровнем токсичности, к примеру, свинца и кадмия. В связи с этим экологи и представители здравоохранения настоятельно рекомендуют, чтобы избежать или хотя бы минимизировать последствия кислотных дождей, как можно реже купаться или вообще не купаться в водоемах с очень низкой либо очень высокой кислотностью, поскольку это отрицательно отразится на здоровье человека.

Например, чтобы последствия кислотных дождей не отразились на здоровье, не стоит в дождь выходить на улицу без соответствующего инвентаря - зонта либо плаща-дождевика. Если игнорировать этот совет, то все примеси, которые присутствуют в якобы чистой дождевой воде, тянут за собой большое количество проблем. Достигая максимального уровня концентрации в организме, большинство таких элементов начинают свое пагубное действие, провоцируя тяжелые интоксикации, а в некоторых случаях даже мутации, которые проявятся на последующих поколениях. Ионы тяжелых металлов замусоривают каналы печени и почек, а постепенное скопление токсинов приводит к общему отравлению всего организма.

Довольно серьезные последствия кислотных дождей для организма и здоровья можно наблюдать при отравлении марганцем, который также может находиться в дождевой воде в громадных количествах. Признаки подобной интоксикации характерны для большого количества заболеваний, и обычно человек не сразу обращает внимание на это. Марганец может закупоривать канальцы нервных клеток, что провоцирует сильную утомляемость, уменьшение работоспособности, сонливость, внезапную слабость, головокружения, тошноту. Еще одним опасным металлом кислотного дождя можно назвать алюминий, который, скапливаясь в течение нескольких лет, может явиться причиной всевозможных заболеваний неврологического характера.

Остальные роковые примеси не менее опасны, многие из них могут вызывать злокачественные опухоли, поэтому необходимо при кислотном дожде воздержаться от прогулки и ни в коем случае не нужно применять эту воду. Последствия кислотных дождей после прогулки можно снизить, если принять теплый душ с мылом или гелем, тщательно вымыть голову шампунем, а после душа выпеть горячий чай с молоком, либо просто теплое молоко. Также рекомендуется принимать различные абсорбенты, которые помогут нейтрализовать и вывести из организма все ненужные примеси.

Но кроме вреда кислотные дожди имеют и полезное действие.

Кислоты, содержащиеся в облаках над океаном, могут разрушать относительно крупные частицы пыли, содержащие железо, на чрезвычайно мелкие и хорошо растворимые наночастицы, которые легко усваиваются планктоном, полагают авторы исследования, опубликованного в журнале Environmental Science and Technology. Это открытие интересно и с практической точки зрения, как одна из возможностей увеличения биопродуктивности поверхностных вод океана за счет удобрений, для фиксации атмосферного углекислого газа и борьбы с глобальным изменением климата.

Считается, что недостаток железа в той форме, в какой его усваивают микроорганизмы, сильно снижает способность планктона перерабатывать атмосферный углекислый газ в ходе фотосинтеза, и противостоять таким образом глобальному потеплению климата.

Так как облака, содержащие капельки воды с высокой кислотностью, формируются в большей степени в результате промышленных выбросов, ученые полагают, что многие индустриальные страны и в частности Китай, производя много парниковых выбросов, одновременно, в некоторой степени, снижают этот негативный климатический эффект за счет "удобрения" океана. Для того, чтобы прийти к таким выводам ученые провели эксперименты по получению искусственных облаков в лаборатории. К ним они добавляли частицы пыли, которые поднимаются в атмосферу во время песчаных бурь в Сахаре. Таким образом исследователи смогли отследить все химические процессы протекающие в подобных системах. Свои лабораторные эксперименты авторы публикации подтвердили полевыми наблюдениями.

Один из главных методов борьбы с кислотными дождями - установка на каждом предприятии дорогостоящих очистных сооружений, фильтры которых будут препятствовать выбросам тяжелых металлов и опасных оксидов. Такие установки не только снизят вероятность выпадения кислотного дождя, но и сделают воздух чище.

Еще один путь решения проблемы - уменьшение количества транспортных средств в крупных городах с целью снижения выбросов выхлопных газов. Помимо этого следует восстанавливать, а не вырубать леса, очищать загрязненные водоемы, перерабатывать, а не сжигать мусор.

Обезлесение планеты

загрязнение атмосферный парниковый озоновый

Под обезлесением понимают исчезновение леса в результате естественных причин или антропогенных воздействий.

Леса составляют около 85 % фитомассы мира. Они играют важнейшую роль в формировании глобального цикла воды, а также биогеохимических циклов углерода и кислорода. Леса мира регулируют климатические процессы и водный режим мира. Экваториальные леса являются важнейшим резервуаром биологического разнообразия, сохраняя 50 % видов животных и растений мира на 6 % площади суши. Вклад лесов в мировые ресурсы не только значителен количественно, но и уникален, поскольку леса - это источник древесины, бумаги, лекарств, красок, каучука, плодов и пр. Леса с сомкнутыми кронами деревьев занимают в мире 28 млн км2 при примерно одинаковой их площади в умеренном и тропическом поясе. Общая площадь сплошных и разреженных лесов, согласно Международной организации по продовольствию и сельскому хозяйству (ФАО), в1995г. покрывала 26,6 % свободной ото льда суши, или примерно35 млн км2.