Основы Экологии

            В 1963 г. смог, опустившийся и на Нью-Йорк, убив более 400 человек. Ученые считают, что ежегодно тысячи смертей в городах всего мира связаны с загрязнением воздуха.

            Урок из трагедии 1952 г. был извлечен достаточно быстро. В 1956 г. был принят закон о чистоте воздуха, который стал строго соблюдаться, и к 1970 г. выброс сажи (виновника атмосферной инверсии) из отопительных систем домов удалось снизить в 13 раз, а из промышленных установок - в 6 раз. В результате от былых Лондонских туманов не осталось и следа.

 

• Помимо перечисленных источников, имеющих антропогенное происхождение, от промышленных и транспортных предприятий, в атмосферу поступают и другие загрязняющие вещества.

 

• Оксид углерода (СО), или «угарный газ», - широко распространенный загрязнитель воздуха, содержащийся в дымовых газах любых установок сжигания органического топлива, в том числе в выхлопных газах транспорта с двигателями внутреннего сгорания. Попадая в организм, угарный газ действует как яд: он замещает кислород в гемоглобине, препятствуя общему обмену кислорода в огранизме.
• Углеводороды также относятся к числу основных примесей антропогенного происхождения, загрязняющих атмосферу. Они попадают в воздух с дымовыми газами теплоэнергетических установок, из хранилищ жидкого и газообразного топлива, с выхлопными газами транспорта. Если не учитывать метан, то 80% всех содержащихся в воздухе углеводородов приходится на этан, этилен, ацетилен, н-бутан, изопентан, пропан, толуол, н-пентан, ксилол, изобутан. Под действием солнечного света углеводороды участвуют в образовании фотохимического смога. Кроме того, при определенных условиях они вступают в реакции с образованием канцерогенных веществ.
• Сероводород (H₂S) является распространенным серосодержащим загрязнителем атмосферы, попадающим в нее из скважин добычи и от нефте- и газоперерабатывающих заводов, химических предприятий, целлюлозно-бумажных комбинатов и т. п. Так же, сероводород - один из продуктов жизнедеятельности организмов (например, анаэробных бактерий).

 

• Аэрозоли (пыли, дымы, туманы) также являются загрязнителями атмосферы. Они попадают в атмосферу либо в готовом виде в результате деятельности вулканов, пожаров, (морская соль, пыль) или при сжигании  топлива  и  с  отходящими  газами  промышленных производств, либо образуются непосредственно в атмосфере в результате химических реакций между компонентами газовых выбросов.

             Наличие аэрозолей нарушает тепловой баланс атмосферы. Появление при смоге голубоватой дымки, сопровождающееся ухудшением видимости, есть следствие образования твердых аэрозольных частиц.

            Запыленность атмосферы играет особую роль в общепланетарных тепловых процессах: ее рост ведет к увеличению альбедо Земли и, как следствие, к уменьшению поглощения солнечной радиации.

Большая часть аэрозолей, выбрасываемых в атмосферу, остается в тропосфере, причем до 80% на высотах  до 1 км.

• В атмосферу в виде твердых аэрозолей попадают металлы, в том числе токсичные -ртуть, свинец, кадмий, а также их соединения.

            Аэрозоли образуются при сжигании угля, нефти, торфа и других горючих ископаемых, а также из дыма плавильных печей при производстве сталей и сплавов цветных металлов. В результате антропогенной деятельности в атмосферу поступает во много раз больше золота, кадмия, свинца, олова, селена, теллура и других металлов, чем из природных источников.

            После выброса ртути в результате антропогенной деятельности в атмосферу, она  выпадает на сушу и с поверхностным стоком поступает в водоемы. Под действием бактерий она становится еще более токсичной, чем металлическая. Подобные превращения характерны и другим металлам и неметаллам: мышьяку, олову, свинцу, таллию, селену, кадмию и даже золоту.

            В наибольшей степени атмосфера загрязняется свинцом, антропогенное поступление которого в воздух больше природного. 70-75% принадлежит продуктам сгорания бензина с добавками соединений свинца. С выхлопными газами свинец поступает в атмосферу, а затем в почву. Кроме того, по данным американских исследователей источниками загрязнения свинцом являются также продукты сжигания твердых отходов, индустрия и сжигание угля и нефти.

            Свинец содержит городская пыль, дождь и снег. Ежегодно житель города поглощает около 45 мкг свинца. Содержание свинца в крови современного человека в 100 раз превышает его содержание в крови первобытного человека. Токсичное действие свинца связано с его способностью замещать кальций в костях и нервных волокнах.

            Серьезную опасность представляет загрязнение воздуха кадмием.

Из-за антропогенных выбросов ежедневно в организм взрослого человека поступает до 50 мкг кадмия, хотя задерживается не более 2 мкг. Хроническое воздействие даже незначительных концентраций кадмия ведет к заболеваниям нервной системы и костных тканей, нарушению ферментного обмена, дезорганизации работы почек.

             Общий объем выбросов в атмосферу увеличивался до конца XX в. и продолжает расти в настоящее время. Одновременно усиливается и внимание к решению возрастающих экологических проблем.

В соответствии с п. 7 ст. 15 Федерального закона «Об охране атмосферного воздуха» от 04.05.99 г. № 96-ФЗ: выброс в атмосферный воздух загрязняющих веществ, степень опасности которых для человека и ОС не установлены, запрещен.

 

• К настоящему времени деятельность человека значительно влияет на состав воздуха планеты и приводит прежде всего к созданию парникового эффекта, т. е. к увеличению содержания в нем парниковых газов. Эти газы, будучи прозрачными для коротковолновых солнечных лучей, плохо пропускают длинноволновые излучения, уходящие обратно в космическое пространство. В результате нижний слой атмосферы и поверхность Земли нагреваются.

 

• Основной газ, создающий парниковый эффект, - диоксид углерода (С0₂).

Причинами роста концентрации С0₂ в атмосфере являются выброс диоксида углерода промышленными предприятиями, работающими на углеводородном сырье (топливе), а также снижение интенсивности его поглощения биотой наземных экосистем.

  Процесс, направленный в обратную сторону, - процесс фотосинтеза, в котором растения усваивают двуокись углерода из воздуха и строят из нее свою биомассу, облегчает ситуацию. По оценкам ученых, за год вся растительность суши улавливает из атмосферы 20-30 млрд. т углерода в форме его двуокиси. Нельзя забывать, что растительность суши - лишь сравнительно небольшая часть всей земной флоры. Основную площадь нашей планеты занимают океаны, а в их водах плавают массы микроскопических водорослей. В усвоении атмосферной двуокиси углерода они играют не меньшую роль, чем гигантские по сравнению с ними наземные растения, за год эти микроскопические водоросли потребляют около 40 млрд. т углерода.

  Мощным источником СО, в России служит дыхание почвы. В условиях холодного и умеренного климата за счет замедленной скорости разложения биомассы происходит накопление углерода.

Другим  местом скопления С0₂ являются болота - резервуар с временем пребывания органического углерода в торфах. Из-за малой скорости разложения мха углерод активно накапливается в сфагновых болотах.

 

• Другим газом, создающим парниковый эффект на планете, является метан. Очень важно определить реальные его потери при добыче, транспортировке по трубопроводам, распределении в городах и населенных пунктах, при использовании на станциях теплоснабжения и электростанциях.

Рост его концентрации в воздухе подтвержден экспериментально путем анализа пузырьков газа в полярных льдах. Основная природная причина образования метана - деятельность особых бактерий, разлагающих в анаэробных условиях углеводы. Это происходит прежде всего на болотах и в пищеварительном тракте животных. Метан образуется везде, где вода и грязь изолируют остатки растений от доступа воздуха.

Помимо диоксида углерода и метана к парниковым газам относятся  хлорфторуглероды (фреоны) и их заменители, гемо-оксид азота и гексафторид серы.

В целом наличие такого явления, как парниковый эффект, для  биосферы полезно. Полное отсутствие этих газов в атмосфере привело бы к снижению температуры у поверхности Земли примерно на 30-33 °С, и она, как и Луна, была бы бесплодна, сильно нагреваясь днем и переохлаждаясь ночью. В то же время, парниковый эффект может привести к такому сильному перегреву, что жизнь также была бы невозможна.

Изменения концентрации парниковых газов и температуры у земной поверхности (уже происходили на нашей планете. Так, вследствие вулканической деятельности и крупных лесных пожаров резко увеличивалась концентрация С0₂, что приводило, и не раз, к природным экологическим кризисам и катастрофам.

Современное потепление как  следствие парникового эффекта - проблема не новая. В отличие от случавшегося на Земле ранее современная ситуация уникальна особо быстрым нарастанием негативных процессов - все может произойти за какие-то 100-200 лет.

Количество С0₂ в атмосфере при современных темпах потребления человеком ископаемого топлива удваивается каждые 23 года, что может привести к потеплению климата уже к 2025 г.

На основании расчетов, проведенных с использованием климатических  моделей, сделан вывод, что если не принять  меры по прекращению выбросов парниковых газов, то уровень моря на Земле будет подниматься, что приведет к затоплению арабских стран, зальет около 15% площади Египта, до 4% урожайной земли Бангладеш, засолит пресноводные прибрежные акватории и загрязнит воду в системах водоснабжения у берегов.

В России наиболее значительному потеплению подвержены высокие широты, в которых расположена значительная часть территории страны.

В Российской Федерации изменение климата  чревато для сельского, лесного и водного хозяйства. Это связано главным образом с перераспределением осадков и увеличением числа и интенсивности засух.

В зоне вечной мерзлоты, в результате таяния льдов при потеплении климата  станет разрушаться хозяйственная  инфраструктура, будет нанесен ущерб добывающей промышленности, энергетическим и транспортным системам, коммунальному хозяйству.

  Подъем уровня Мирового океана приведет к затоплению и разрушению береговой зоны и низменных территорий дельт рек с расположенными здесь населенными пунктами. Изменение климата может оказать негативное влияние на здоровье людей - как из-за усиления теплового стресса в южных районах, так и из-за распространения многих видов заболеваний.

По прогнозам ученых, общее  потепление во много раз превысит адаптационные способности многих природных сообществ. Парниковый эффект может привести к быстрой гибели лесов и отдельных видов животных, смещению географических зон - к сокращению территорий, пригодных для жизни растений, животных и людей. По некоторым оценкам, до трети всех наземных экосистем могут начать меняться и переходить в другой тип: например, леса - в степи, тундры - в леса и т. п.

Одновременно со всплеском  гибели привычной человеку биоты будут возникать новые виды, для которых подобные условия станут благоприятными. В итоге природе гибель не грозит, проблема в том, сможет ли Человек выжить в новых условиях?

 

• Международные наблюдению за окружающей средой - выявили непрерывное повышение содержания С0₂ в атмосфере.

            В декабре 1997 г. в Киото (Япония) на Конференции сторон этой конвенции был подписан протокол к Конвенции, установивший для промышленно развитых государств-участников четкие лимиты (количественные обязательства) по сокращению выбросов С0₂ относительно базового 1990 г.

            Целью соглашения было добиться совокупного сокращения к 2008-2012 гг. соответствующих выбросов по крайней мере на 5%, для чего члены Европейского союза и Швейцария должны в оговоренные сроки снизить выбросы на своей территории.    

            Киотский протокол предусматривает реализацию ряда совместных программ, в частности создание уникального механизма торговли квотами, заключающегося в том, что Стороны протокола могут перераспределять между собой разрешенные им в течение определенного срока объемы выбросов.

  Россия является участником  Киотского протокола, но выбросы в нашей стране парниковых газов в конце 90-х годов прошлого века не превышали допустимого уровня, и снижения выбросов не требовалось.

В 1996 г. правительство России приняло  федеральную целевую программу «Предотвращение опасных изменений климата и их отрицательных последствий». Решение этой важнейшей задачи требует координированных действий всех министерств и ведомств.

Для организации и координации  деятельности, направленной на снижение негативного антропогенного воздействия на климат в России, образована межведомственная комиссия по проблемам изменения климата.

 

 

             В США же снижение выбросов С0₂ потребует больших финансовых вложений либо приведет к резкому, кажущемуся неприемлемым для американцев ограничению уровня их жизни (потребления).

             Сотни миллионов долларов тратятся США на научные исследования, направленные на поиск обоснований ошибочности выводов о причинах начавшихся глобальных изменений климата и необходимых действиях международного сообщества. Там проблему видят не в собственном энергопотреблении, а в частности, в вырубке тропических лесов, в увеличении площадей рисовых плантаций, в росте народонаселения и экономическом развитии стран третьего мира.

            Результаты комплексных исследований и прогнозирование развития ситуации в XXI в. показывают, что даже полностью выполненные обязательства, принятые по Киотскому протоколу, смогут повлиять на изменения климата намного меньше, чем требуется.