Читайте также:
|
Рассмотрим изменения, вызванные загрязнением окружающей среды и носящие глобальный характер. К таким изменениям относятся:
1. усиление парникового эффекта (изменение климата);
2. нарушение озонового слоя;
3. выпадение кислотных осадков.
1. Усиление парникового эффекта и его последствия
В настоящее время, наблюдаемое изменение климата, которое выражается в постепенном повышении среднегодовой температуры, большинство ученых связывают с усилением парникового эффекта. Рассмотрим, как возникает естественный парниковый эффект. От Солнца к Земле поступает огромное количество излучения оптического диапазона. Порядка 1% этой энергии используется растениями в процессе фотосинтеза, часть энергии расходуется на нагревание земной поверхности, т.е. поглощается поверхностью планеты и облаками. Поглощенная энергия переизлучается Землей и ее атмосферой уже в инфракрасном диапазоне. Большая часть инфракрасного (теплового) переизлучения (85%) задерживается атмосферой и ее облаками и возвращается к поверхности Земли, т.е. атмосфера действует как крыша теплицы. Она пропускает внутрь большую часть солнечного излучения и почти не пропускает наружу тепло, переизлучаемое Землей. Это происходит из-за того, что в атмосфере содержатся газы, которые способны поглощать тепловое (инфракрасное) излучение. Эти газы называются «парниковыми газами». К парниковым газам относятся: диоксид углерода (СО2), метан (СН4), хлорфторуглеводороды (ХФУ), озон (О3), оксиды азота (NOх).
Парниковый эффект имеет огромное значение для всех живых организмов:
· во-первых, благодаря парниковому эффекту приземный слой атмосферы нагревается дополнительно на 13 - 15 0С, что существенно расширяет возможности жизнедеятельности многих видов;
· во-вторых, парниковый эффект смягчает различия между дневными и ночными температурами.
Однако, антропогенное усиление парникового эффекта крайне не желательно. По мнению многих ученых усиление парникового эффекта, связано с повышением концентраций парниковых газов в атмосфере. Концентрации углекислого газа и оксидов азота увеличивается в атмосфере быстрыми темпами в связи с сжиганием все большего количества органического топлива (природного газа, нефти, угля). На 1-1,5% в год в атмосфере увеличивается содержание метана. Метан поступает в атмосферу при сжигании и разложении биомассы, при добыче полезных ископаемых и др.
Однако не все ученые считают, что основной причиной глобального потепления является повышение концентраций в атмосфере парниковых газов. В частности, академик К.Я. Кондратьев считает, что основной причиной глобального потепления является деградация биосферы (сокращение площади лесов, ненарушенных участков биосферы, снижение видового разнообразия, что влияет на скорость круговорота веществ в экосистемах).
С 1885 года по 1981 год средняя температура увеличилась на 0,75 0С. Расчеты ученых показывают, что в 2005 году средняя температура будет на 1,3 0С выше, чем в 1980 году. В докладе, подготовленном под эгидой ООН международной группой по проблемам климатических изменений, утверждается, что к 2100 году температура на Земле может увеличиться на 2-4 0С. Масштабы потепления за этот относительно короткий срок будут сопоставимы с потеплением, произошедшим на Земле после ледникового периода, а значит, последствия потепления могут быть катастрофическими. В первую очередь это связано с предполагаемым повышением уровня мирового океана, вследствие таяния полярных льдов. Моделируя последствия повышения уровня океана всего лишь на 0,5 – 2 м к концу двадцать первого века, ученые установили, что это неизбежно приведет к нарушению климатического равновесия, затоплению приморских равнин в более чем 30 странах, деградации мерзлых пород, заболачиванию обширных территорий и другим неблагоприятным последствиям. Изменение массы вод Мирового океана может вызвать активизацию тектонических явлений - землетрясений, извержений вулканов.
Следует отметить, что ряд ученых в усилении парникового эффекта видят положительные экологические последствия (Вронский, 1993). По их мнению, повышение концентрации углекислого газа приведет к усилению процесса фотосинтеза, увеличению продуктивности естественных и искусственных экологических систем.
Понимая всю тяжесть возможных последствий из-за усиления парникового эффекта, международные организации реализуют политику, направленную на сокращение выбросов парниковых газов.
На международной конференции в Торонто (Канада) в 1985 году перед энергетикой всего мира поставлена задача: сократить к 2005 году на 20% промышленные выбросы углерода в атмосферу.
С целью предотвращения усиления парникового эффекта было принято Международное соглашение (Киотский протокол) по ограничению выбросов парниковых газов. Следует отметить, что до сих пор многие страны не ратифицировали этот протокол. Это связано, прежде всего, с тем, что наиболее дешевые методы, направленные на снижение выбросов «парниковых газов» уже внедрены, а дальнейшее снижение может быть обеспечено лишь при серьезных капиталовложениях и структурной перестройки экономики.
2. Нарушение озонового слоя.
Озоновый слой охватывает весь земной шар и располагается на высоте 10-50 км с максимальной концентрацией озона на высоте 20-25 км в стратосфере. Насыщенность атмосферы озоном постоянно меняется в любой части планеты, достигая максимума весной в приполярной области. Озон (О3) представляет собой едкий и ядовитый газ. В приземном слое он способствует образованию фотохимического смога, оказывает разрушающее действие на полимерные материалы, разрушает изделия из резины, искусственной кожи.
Озон выполняет в стратосфере две основные роли: во-первых, озон поглощает большую часть жесткого ультрафиолетового излучения, губительного для большинства живых организмов; во вторых, озон создает оптимальный световой и термический режимы земной поверхности, благоприятные для существования живых организмов на Земле.
В стратосфере озон образуется из молекулярного кислорода под действием ультрафиолетовых лучей.
Впервые истощение озонового слоя привлекло внимание широкой общественности в 1985 году, когда над Антарктидой было обнаружено пространство с пониженным (до 50%) содержанием озона, получившее название «озоновой дыры». Феномен образования «озоновых дыр» именно над Антарктидой объясняется тем, что озон особенно быстро разрушается при низких температурах. В 1994 году была зарегистрирована гигантская «озоновая дыра», захватившая территории Западной и Восточной Европы, Северной Азии и Северной Америки. В 1995 году ученые Центральной аэрологической обсерватории (ЦАО) Росгидромета зарегистрировали катастрофическое падение (на 40%) озона над районами Восточной Сибири. С тех пор результаты измерений подтверждают повсеместное уменьшение озонового слоя практически на всей планете. Так, например, в России за последние 10 лет концентрация озона снизилась на 4-6 % в зимнее время и на 3% - в летнее.
Последствия разрушения озонового слоя следующие:
· во-первых, климатические изменения на планете. Многие ученые предполагают возможное изменение количества осадков, перераспределение их между зимой и летом;
· во-вторых, повышение заболеваемости раком кожи и катарактой глаз. Установлено, что 1%-ное снижение концентрации озона в стратосфере вызывает 4% -ный скачок в распространении рака кожи. Вызывая рак кожи и ее старение, ультрафиолетовые лучи одновременно подавляют иммунную систему, что приводит к возникновению инфекционных, вирусных, паразитарных и других заболеваний, к которым относится корь, туберкулез и др. Миллионы жителей планеты полностью или частично потеряли зрение из-за катаракты – болезни, которая возникает в результате повышенной солнечной радиации.
· в-третьих, рост губительного воздействия ультрафиолетового излучения вызывает деградацию экосистем и генофонда флоры и фауны, снижает продуктивность природных экологических систем. К ультрафиолетовым лучам очень чувствительны хвойные деревья и злаки, овощи, бахчевые культуры, бобовые.
Главную опасность для атмосферного озона представляет группа химических веществ, называемых хлорфторуглеводородами (часто их называют фреонами). Впервые эти вещества были синтезированы в 1928 году. Эти вещества нетоксичны, инертны, чрезвычайно стабильны, не горят, не растворяются в воде, удобны в производстве и хранении, и поэтому сфера применения фреонов динамично расширялась. В большом количестве их стали использовать в качестве хладагентов при изготовлении холодильников. Затем они стали использоваться в системах кондиционирования воздуха. Фреоны нашли широкое применение в электронной промышленности, при производстве пенополиуритана.
С 1950 года объем мирового производства ХФУ ежегодно возрастал на 7-10 %. Пик мирового производства ХФУ пришелся на 1987-1988 гг. и составил около 1,2-1,4 млн.т в год, из которых на долю США приходилось около 35%. Некоторые виды ХФУ, попав в атмосферу, могут существовать в ней 75-100 лет.
Механизм действия ХФУ на молекулы озона следующий. Попадая в верхние слои атмосферы, молекулы ХФУ становятся активными. Под воздействием УФ-излучения на эти молекулы химические связи в них нарушаются. В результате выделяется хлор, который, взаимодействуя с молекулой озона, разрушает ее. В результате образуется окись хлора и молекулярный кислород. Образовавшаяся окись хлора является неустойчивым соединением, которое легко распадается и «освободившийся» хлор вступает в реакцию со следующей молекулой озона. Таким образом, активности хлора хватает на то, чтобы разрушить десятки тысяч молекул озона.
По мнению многих ученых, молекулы озона разрушаются под воздействием оксидов азота, ряда тяжелых металлов, брома, фтора. В частности, оксиды азота попадают в стратосферу при работе двигателей высотной авиации.
Понимая всю серьезность возможных последствий разрушения озонового слоя, международные организации пытаются регулировать количество ХФУ и прочих озоноразрушающих веществ, поступающих в атмосферу. Были приняты международные соглашения, обязывающие стран-участниц сократить использование озоноразрушающих веществ. Многие страны мира разрабатывают и осуществляют мероприятия по выполнению Венской конвенции по охране озонового слоя и Монреальского протокола по веществам, разрушающим озоновый слой. Согласно международным соглашениям промышленно развитые страны должны полностью прекратить производство фреонов и тетрахлорида углерода. Развивающие страны должны прекратить производство озоноразрушающих веществ к 2010 году. Россия из-за тяжелого экономического положения попросила отсрочку на 3-4 года. США еще в 1978 году ввели запрет на использование ХФУ – аэрозолей.
Не исключено, что часть наблюдаемого ослабления озонового экрана Земли связана не с выбросами озоноразрушающих веществ, а с вековыми колебаниями аэрохимических свойств атмосферы и независимыми изменениями климата.
3.Кислотные осадки
Кислотные осадки были известны более 100 лет назад, однако, проблема обострилась в последние 30 лет. Виновниками образования кислотных осадков являются соединения серы и азота (SO2 , H2S, NOх), поступающие в атмосферу как от природных, так и от многочисленных антропогенных источников. Эти вещества, соединяясь с атмосферной влагой, образуют серную и азотную кислоты. В результате дождь и снег оказываются подкисленными (РН ниже 5,6).
Источниками поступления соединений серы в атмосферу являются естественные процессы (вулканическая деятельность, деятельность микроорганизмов) и антропогенная деятельность (прежде всего, выбросы ТЭЦ и котельных, использующих в качестве топлива мазут с высоким содержанием серы). По мнению ученых всего поступает в атмосферу порядка 112 млн.т соединений серы в год.
Естественными источниками соединений азота, которые могут участвовать в образовании кислотных осадков, являются почвенная эмиссия, грозовые разряды, горение биомассы и др. Основными антропогенными источниками, характеризующимися выделениями оксидов азота являются: объекты теплоэнергетики, транспорт, промышленность. Ученые считают, что большая часть соединений азота (63% от общего количества) поступает в результате природных процессов и 37% (51-61 млн. т в год) от антропогенных источников.
Соединения серы и азота, попавшие в атмосферу, вступают в химическую реакцию не сразу, сохраняя свои свойства в атмосфере соответственно в течение 2 и 8 суток. За это время они могут вместе с воздушными массами переместиться на расстоянии 1000-2000 км и после этого выпасть с осадками на земную поверхность. Следы серной кислоты обнаружены даже на Северном полюсе.
Кислотные осадки опасны для населения и, прежде всего, для детей и астматиков. Они наносят значительный ущерб промышленности, архитектурным памятникам и сельскому хозяйству. Кислотные осадки особенно опасны в районах с кислыми почвами и низкой буфферностью природных вод. От значения РН зависит растворимость алюминия и тяжелых металлов, которые могут находиться в воде или почве. Повышение растворимости соединений металлов приводит к повышению концентрации этих веществ в тканях растений и животных и, следовательно, в организме человека.
Кислотные осадки отрицательно сказываются на состоянии природных экологических систем. Особенно чувствительными к действию кислотных осадков являются хвойные леса. В 25 европейских странах страдают от действия кислотных осадков 50 млн. га леса. Ярким примером негативного воздействия кислотных осадков на природные экологические системы является закисление озер. При этом гибнут не только популяции рыб, но и фито- и зоопланктон, т.е. озера становятся практически безжизненными. Особенно интенсивно закисление озер происходит в Канаде, Швеции, Норвегии и на юге Финляндии. Объясняется это тем, что значительная часть выбросов серы в таких странах как США, Германия, Великобритания, выпадают именно на их территории.
Максимальная зарегистрированная кислотность осадков наблюдалась в Западной Европе (рН=2,3).
В нашей стране повышенная кислотность осадков отмечается в отдельных промышленных регионах. Наиболее неблагоприятными являются города Тюмень, Тамбов, Архангельск, Вологда, Норильск, Магнитогорск, Петрозаводск.
§ 5.5.Защита атмосферного воздуха
Правовой основой всех видов деятельности, направленных на охрану атмосферы, является ФЗ «Об охране окружающей природной среды» и «Об охране атмосферного воздуха».
Для защиты воздушного бассейна от загрязнения вредными веществами используют следующие меры:
1. Наиболее эффективной мерой охраны воздушного бассейна от загрязнения является экологизация технологических процессов, т.е. создание и внедрение замкнутых технологических циклов, малоотходных технологий, исключающих попадание в атмосферу вредных загрязняющих веществ. Важно предотвратить образование загрязнителя в производственном цикле и тогда отпадет необходимость использования дорогостоящих систем очистки. Например, предотвратить образование диоксида серы в топках котлов, работающих на мазуте, можно, если предварительно извлечь серу из мазута.
Учитывая исключительную важность охраны атмосферного воздуха от загрязнения отработанными газами (ОГ) автомобилей, первоочередной проблемой является создание экологически «чистых» видов транспорта. В настоящее время ведется поиск более чистого топлива, чем бензин. В качестве его заменителя рассматриваются экологически чистое газовое топливо, метиловый спирт (метанол), аммиак и идеальное топливо - водород. Продолжаются интенсивные разработки по замене карбюраторного двигателя на более экологичные типы – дизельный, паровой, газотурбинный и др.
В опытно-конструкторских бюро созданы пробные модели автомобилей, работающих на энергии электрических аккумуляторов в черте города, а за его пределами переходящих на работу на обычных карбюраторных двигателях. Продолжаются работы по созданию идеального с точки зрения экологических требований вида транспорта – автомобиля на солнечных элементах.
2. К сожалению, нынешний уровень развития экологизации технологических процессов, внедрения замкнутых технологических циклов и т.д. недостаточен для полного предотвращения выбросов токсичных веществ в атмосферу. Поэтому на предприятиях повсеместно используются различные методы очистки отходящих газов от аэрозолей (пыли, золы), токсичных газо- и парообразных примесей, однако, с точки зрения будущего газоочистные аппараты не имеют перспектив. В настоящее время наиболее широко используются сухие и мокрые пылеуловители, тканевые фильтры, электрофильтры. Среди химических способов очистки выделяют: 1)каталитический метод, 2) абсорбционный метод (промывка выбрасываемых газов растворителями; 3)адсорбционный метод (поглощение газообразных примесей твердыми телами с ультрамикроскопической структурой.
3. Защита атмосферного воздуха от вредных выбросов предприятий в значительной степени связана с устройством санитарно-защитных зон
Санитарно-защитная зона – это полоса, отделяющая источники промышленного загрязнения от жилых или общественных зданий для защиты населения от влияния вредных факторов производства (выбросов вредных веществ, шума, электромагнитных полей и др.). Ширину санитарно-защитных зон устанавливают в зависимости от класса экологической опасности предприятий и принимают равной от 50 м (например, малые отопительные котельные, работающие на газовом топливе) до 1000 м для предприятий 1 класса опасности (например, цементный завод мощностью 150 тыс.т в год). Санитарно-защитная зона должна быть озеленена газоустойчивыми породами деревьев и кустарников, например, тополем канадским, кленом остролистным, акацией белой и др.
4. Архитектурно-планировочные мероприятия включают правильное взаимное размещение источников выброса и населенных мест с учетом направления ветров, выбор под застройку ровных возвышенных мест, сооружение автодорог в обход населенных пунктов и др.
5. Ряд специалистов считают, что рассеивание примесей в атмосфере с помощью высоких дымовых труб до уровня соответствующего ПДК является также атмосфероохранным мероприятием. Чем выше труба, тем выше рассеивающий эффект. На медно-никелевом комбинате в г. Садбери (Канада) высота трубы 407 м. Следует признать, что рассеивание газовых примесей в атмосфере - это далеко не самый лучший способ обеспечения требуемого качества воздуха в населенных пунктах. По мнению многих экологов, рассеивание выбросов в атмосфере способствует образованию кислотных осадков и их переносу на более далекие расстояния.
Дата добавления: 2014-12-20; просмотров: 137 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав |