Материал: Тема V.Глобальні еколог.проблеми

16

Найважливіші передбачувані наслідки підвищення температури - танення полярних льодів і встановлення тропічного клімату на всій Землі. В остаточному підсумку, якщо розтане весь антарктичний лід, то рівень моря усього за 400 років підніметься більш, ніж на 120м, що буде мати катастрофічні наслідки для людини

– у першу чергу затоплення більшої частини земель.

Глобальне потепління також може зашкодити морським екосистемам: затоплення прибережного мілководдя призведе до загибелі цінних видів риб, збіднення видового різноманіття флори і фауни, порушення гідробіологічного і гідрохімічного режимів вод і, відповідно, до скорочення вилову морепродуктів. "Перегрівання" планети може призвести і до непередбачуваних подій: на одних територіях, можливо, будуть панувати урагани, сильні вітри, смерчі, активізуються ерозійні процеси та інші екологічні лиха, а на інших - повені, зливи, затоплення населених пунктів, продуктивних земель тощо. Крім того, глобальні зміни клімату обов'язково впливатимуть на стан здоров'я людей внаслідок посилення теплового стресу у південних регіонах і поширення багатьох видів інфекційних захворювань.

Аналогом клімату "парникового ефекту" є клімат Венери, атмосфера якої на 98% складається з вуглекислого газу, і тому температура її поверхні складає

500 0С.

Вирішенням проблеми глобального потепління має бути зменшення кількості викидів і збільшення поглиначів парникових газів. Найкращими поглиначами парникових газів є біомаса (ліси) та океан. Коли ми спалюємо ліси, то не тільки збільшуємо викиди СО2, СН4, а й зменшуємо кількість природних поглиначів. Знищення лісів негативно впливає на обидва процеси: поглинання і викиди.

2.2. Озонові «дири» в атмосфері

Визначений вплив на клімат нашої планети робить існування в стратосфері на висоті 25-30 км озонового шару. Озоновий шар напрочуд тонкий. Якби весь озон, що міститься в атмосфері, зосередити в поверхні Землі, то він утворив би плівку товщиною від 2 мм у екватора, до 4 мм біля полюсів. Однак, і існуюча кількість озону надійно захищає живі організми від жорстокого ультрафіолетового випромінювання Сонця. У далекі геологічні епохи, коли в атмосфері Землі практично не було кисню й озону, життя могло розвиватися тільки в океані під захистом шару води. В даний час вважається доведеним, що шар озону над нашою планетою виснажується, що може викликати зміну теплового і водного балансу планети, рослинного покриву, збільшити кількість таких захворювань, як рак шкіри і в остаточному підсумку - поставити під загрозу існування людини як біологічного виду.

Усе життя на Землі залежить від енергії Сонця, що надходить у вигляді променів видимого світла, довгохвильові (інфрачервоні) і короткохвильові (ультрафіолетові). Останні мають найбільшу енергію і діють на живу природу. Їхня дія залежить від довжини хвиль (чим вона менша, тим вища енергія) і виявляється в розриві молекул білків, несприятливих мутацій.

О3 відомий ученим тому, що він утворюється під час грози. Будучи найсильнішим окислювачем, цей газ широко застосовується в техніці (наприклад,

17

для знезаражування води). Утворюється озон в атмосфері за рахунок молекул звичайного двохатомного кисню О2. Енергія короткохвильового ультрафіолетового опромінення поглинається О2 і використовується ним на фотохімічну реакцію утворення озону з кисню. Тому до поверхні Землі доходять тільки довгохвильові опромінення УФ-А, від дії яких наш організм вже пристосувався захищатися, синтезуючи в шкірі шар темної речовини - меланіну (засмага).

Основною причиною руйнування озонового шару є потрапляння в стратосферу фреонів і оксиду азоту в результаті промислової діяльності людини. Фреони - цілком заміщені фтор - хлорпохідними вуглеводнів, широко використовуються в якості холодоагентів, розпилювачів в аерозольних упакуваннях, а також з'являються як побічні продукти, наприклад, при електролізі металів на графітових анодах з розплавів фторидів і хлоридів. Найбільш поширені фреон - 11 (СFСlз) і фреон-12 (СF2Сl2). За наявними оцінками в атмосферу з 1958 по 2000 р. викинуто близько 2,9 · 106 т. фреону - 11 і 4,4· 106 т фреону-12.

Фреон-12, фреон-11 містять вуглець, фтор і хлор. Вони працюють у холодильниках, балонах з лаком, дезодорантах і під впливом ультрафіолетових променів розкладаються, а молекулярний хлор руйнує озон каталітично. Якщо викиди фреону в атмосферу не припинити, то кількість озону в 2030 році зменшиться на 15 %. Різко зросте ультрафіолетове опромінення, помітно зросте кількість захворювань на рак шкіри у людей і тварин.

Оксиди азоту потрапляють у стратосферу, наприклад, при запусках ракет. Молекули парів фреонів, потрапляючи в стратосферу під впливом ультрафіолетового випромінювання розпадаються, вивільняючи атоми хлору. Один атом хлору розкладає 100 тис. молекул озону:

СFСl3 + hv →СFС12 + Сl СF2Сl2 + hv → СF2Сl + Сl.

Атомарний хлор, у свою чергу, взаємодіє з озоном:

Сl + O3 → СlО+ O2

Розкладання озону оксидом азоту йде по реакції:

NO + О3→NО2 + О2

Промислові викиди в атмосферу також порушують озоновий шар, який, немов щит, прикриває Землю від сильного ультрафіолетового опромінення. Виявлено різке зменшення шару озону над Антарктидою - своєрідну "озонову дірку". Вміст озону тут дедалі зменшується, межі "озонової дірки" розширюються.

У грудні 1986 року з цього приводу було проведено міжнародний семінар метеорологів і геофізиків. Демонструвалися наукові фільми, які показали, що "озонова дірка" - це гігантський атмосферний вихор, який циркулює проти стрілки годинника.

Щодо причин цього явища є три припущення: - взаємодія оксидів азоту з озоном;

18

-реакція антропогенного хлору з озоном;

-антропогенні фреони реагують з озоном.

Поява і збільшення площі озонових дір і зменшення вмісту озону в атмосфері може призвести до: зменшення врожаїв сільськогосподарських культур, захворюванню людей і тварин, збільшенню небезпечних мутацій, а з ростом цих факторів і до ліквідації життя на Землі.

У 1985 році в Монреалі уряди більшості країн світу підписали протокол по охороні атмосферного озону, де зобов'язали всі країни до початку ХХІ століття зменшити використання фреонів на 50% для того, щоб надалі зовсім відмовитися від них.

Руйнують озоновий шар і польоти висотних літаків, вихлопні гази яких містять окис азоту, а також запуски космічних кораблів, що працюють на твердому паливі. Підраховано, що 300 запусків "Спейс Шатлів" підряд могли б цілком зруйнувати весь озоновий шар Землі.

Промислові викиди в атмосферу порушують озоновий шар, який, немов щит, прикриває Землю від сильного ультрафіолетового опромінення. Виявлено різке зменшення шару озону над Антарктидою — своєрідну "озонову дірку". Вміст озону над Антарктидою дедалі зменшується, межі "озонової дірки" розширюються. "Озонова дірка" існує не постійно, а близько місяця на рік, переважно в жовтні. Вона розширюється в бік Австралії, Південної Америки й Африки, що викликає тривогу.

За даними «Грінпіс», зменшення товщини озонового шару на кожні 10% призводить до збільшення числа випадків захворювання на рак шкіри на 300 тис. стають частішими захворювання на катаракту очей. Доведено, що підвищене УФ опромінення знижує імунітет, стають важчими та частішими інфекційні захворювання.

2.3. Кислотні дощі.

Однією із найважливіших екологічних проблем є підвищення кислотності середовища, що веде до загибелі риби і лісів, підкислення ґрунту, корозії споруджень і будинків.

Окиси сірки й азоту, що надходять у атмосферу в результаті роботи ТЕС і автомобільних двигунів, з'єднуючись з атмосферною вологою, створюють дрібні крапельки сірчаної та азотної кислот, що переносяться вітрами у вигляді кислотного туману і випадають на землю кислотними дощами.

SO3+H2O → H2SO4;

2NO2 + H2O → HNO3(азотна кислота) + HNO2 (азотиста кислота)

Ці дощі здійснюють такий негативний вплив на чинники зовнішнього середовища:

-врожайність багатьох сільськогосподарських культур знижується на 3-8% внаслідок ушкодження листя кислотами;

-кислотні опади викликають вимивання з ґрунту кальцію, калію і магнію, що викликає деградацію фауни і флори;

19

-деградують і гинуть ліси (особливо сприйнятливими до дії кислотних дощів є кедр, бук, тис);

-отруюється вода озер і ставків, у яких гине риба (в першу чергу цінні види - лосось, форель) і багато видів комах;

-знищення лісів у гірських районах (Карпат) зумовлює збільшення кількості гірських оповзнів і обвалів;

-вдихання людьми повітря, забрудненого кислотним туманом, призводить до захворювань дихальних шляхів, подразнення очей.

Кислотні дощі призвели до закислення природного середовища на великих територіях Європи та Північної Америки. Тут показник кислотності опадів рН в 4,5, тоді як його звичайне значення — 5,6—5,7.

Кислотні дощі залишають на листі дерев чорні плями, закислюють озера і ґрунти, змінюють їхній хімічний оклад.

Так, за останні десять років у Швеції з 90 тис. озер закислено 20 тис, у Канаді

—50 тис. Близько половини озер у Норвегії мертві, там загинула риба (рН = 5). Серйозно уражені кислотними дощами близько 1 млн га вічнозелених лісів у Центральній Європі, близько 100 тис. га гинуть. Кислотні опади посилюють корозію різних матеріалів і конструкцій. Особливо небезпечні вони для унікальних історичних пам'яток, зокрема мармурових.

Процес закислення опадів триває. Розрахунки показують, що при сталих концентраціях оксиду сірки 80 мкг/м3 і оксидів азоту 50 мкг/м3, що відповідає гранично допустимим концентраціям цих речовин у більшості промислово розвинених країн, рН опадів становить 2,7. Якби такі дощі випадали постійно, то все живе загинуло б. Очевидно, це і є межею закислення.

2.4. Фотохімічний туман (смог)

Загазованість повітря великих міст в безвітряну погоду зростає в результаті викидів в атмосферу великої кількості закису азоту та інших шкідливих речовин при згоранні вугілля у мазуту, соляри і т.п., а також в результаті великої загазованості території автотранспортом.

Дослідження показують, що в результаті складних фотохімічних реакцій, під впливом сонячного світла, підвищеної температури та великої кількості озону у повітрі, забрудненому пилом, сажею, окисами азоту тощо, виникають димні тумани - смоги. Вони спричиняють задуху, неприємно пахнуть, подразнюють очі, приводять до бронхіальної астми, емфіземи легенів та інших захворювань, при цьому також прискорюється корозія металів, руйнування будівель, пошкодження книг та інше.

Смоги виникають за таких умов: по-перше, великої кількості пилу і газів, які міста викидають у повітря, по-друге, довгого існування антициклонів, коли забруднювачі нагромаджуються в приземному шарі атмосфери. Таким чином смог, як правило, виникає в найбільших індустріальних містах перевантажених транспортом у безвітряні дні. Смоги характерні для таких міст, які розташовані в гірських котловинах, де застоюється повітря, наприклад, в Лос-Анджелесі, Нью-Йорку, Чикаго, Токіо, Мілані та інших.

Смоги бувають декількох типів. Найбільш вивчений вологий смог. Він характерний для країн з морським кліматом, де дуже часто спостерігаються тумани і

20

висока вологість повітря. Сухий, або лос-анджелеського типу, смог відрізняється від вологого смогу своїми властивостями. Клімат у Лос-Анджелесі (США) сухий, тому смог тут утворює не туман, а синювату імлу. Третій вид смогу - льодяний смог, або смог аляскинського типу. Він виникає в Арктиці й Субарктиці при низьких температурах.

Загальна схема реакцій утворення фотохімічного смогу досить складна і у спрощеному вигляді може бути подана такими реакціями:

За чотири дні Лондонського смогу в 1952 році загинуло понад 4 тис. чоловік. Американець Луїс Батонн у книзі "Чисте небо" писав: "Одне з двох — або

люди зроблять так, що буде в повітрі менше диму, або дим зробить так, що на Землі стане менше людей".

5. Масова вирубка лісів

Одна з найбільш важливих глобальних екологічних проблем сучасності - масове зведення лісів. Забруднення атмосферного повітря позначається на стані природних екосистем, особливо на зеленому покриві нашої планети. Одним із самих наочних показників стану біосфери служать ліси, їхнє самопочуття.

Кислотні дощі, що викликаються головним чином діоксидом сірки й оксидами азоту, завдають величезну шкоду лісовим біоценозам. Встановлено, що хвойні породи страждають від кислотних дощів у більшій мірі, ніж широколисті. Тільки на території нашої країни загальна площа лісів, вражених промисловими викидами, досягла 1 млн га.

Значним чинником деградації лісів в останні роки є забруднення навколишнього середовища радіонуклідами. Так, у результаті аварії на Чорнобильській АЕС уражено 2,1 млн. га лісових масивів.

Особливо сильно страждають зелені насадження в промислових містах, атмосфера яких містить велику кількість забруднюючих речовин.

Відомо, що лісові біценози грають найважливішу роль у нормальному функціонуванні природних екосистем. Вони поглинають атмосферні забруднення антропогенного походження (природні біофільтри), захищають грунт від ерозії, регулюють нормальний стік поверхневих вод, перешкоджають зниженню рівня грунтових вод і замулюванню рік, каналів і водойм.

Зменшення площі лісів порушує процес кругообігу кисню і вуглецю в біосфері. Незважаючи на те, що катастрофічні наслідки зведення лісів уже широко відомі, знищення їх продовжується.

В даний час загальна площа лісів на планеті складає біля 42 млн. км2, але вона щорічно зменшується на 2 %. Особливо інтенсивно знищуються вологі тропічні ліси в Азії, Африці, Америці і деяких інших регіонах світу. Так, в Африці ліси займали раніш біля 60% її території, а зараз - усього біля 17 %. Значно скоротилися площі лісів і в нашій країні.