Глобальные изменения в окружающей природной среде

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Серьезную угрозу здоровью и процветанию человечества и других форм жизни представляют две глобальные проблемы окружающей среды, связанные с загрязнением воздуха: аномально высокие значения приходящей к земной поверхности ультрафиолетовой радиации Солнца, обусловленные снижением содержания озона в стратосфере, и изменения климата (глобальное потепление), вызванные поступлением в атмосферу большого количества парниковых газов. Обе проблемы тесно взаимосвязаны, так как зависят от поступления в атмосферу практически одних и тех же газов антропогенного происхождения. Например, фторхлорсодержащие хладоны (хлорфторуглеводороды), способствуют разрушению озонового слоя и играют не последнюю роль в возникновении парникового эффекта. Большинство живых организмов нуждаются в чистом воздухе. Из воздуха человек получает кислород, необходимый для протекания множества биохимических реакций в его клетках. Кислород при дыхании попадает в легкие, затем проникает в кровь и переносится к каждой клетке организма. В легких кислород замещается на двуокись углерода, которая с выдохом выводится из организма. Если воздух загрязнен, то примеси тоже поступают в дыхательную систему и проникают во все клетки тела, нарушая их функционирование. Статистические данные свидетельствуют о том, загрязнение воздуха вызывает заболевания дыхательной системы у десятков миллионов. В одних случаях загрязнение воздуха обусловлено газообразными веществами, в других - присутствием взвешенных частиц. Газообразные примеси включают оксиды углерода, азота, серы и углеводороды. Наиболее распространенные твердые примеси - это частицы пыли и сажи

Глобальные изменения в окружающей природной среде от негативного антропогенного воздействия

Понятия: «парниковый эффект», «озоновый слой», «кислотные дожди»

Истощение озонового слоя. Стратосферный озон сконцентрирован в основном на высотах от 20 до 25 км. Поглощая 99% коротковолнового излучения Солнца, опасного для всего живого, озон предохраняет от него земную поверхность и тропосферу, защищая людей от солнечных ожогов, рака кожи и глаз, катаракты и проч. Кроме того, он не позволяет большей части тропосферного кислорода превратиться в озон. Наряду с процессом образования озона в атмосфере происходит обратный процесс его распада, также протекающий при поглощении солнечного ультрафиолетового излучения. Находящиеся в атмосфере оксиды водорода (НОх), метан (СН4), газообразный водород (Н2) и оксиды азота (NОх) тоже могут разрушать стратосферный озон. Если антропогенное воздействие отсутствует, между образованием и распадом молекул озона существует определенное равновесие. Глобальной химической бомбой замедленного действия являются искусственные хлорфторуглеводороды, которые способствуют снижению средней концентрации озона в тропосфере. Хлорфторуглеводороды, впервые синтезированные в 1928 и известные как фреоны, или хладоны, в 1940-х годах стали чудом химии. Химически инертные, нетоксичные, без запаха, невоспламеняющиеся, не разрушающие металлы и сплавы и недорогие в производстве, они очень быстро завоевали популярность и широко использовались в качестве хладагентов. Источниками хлорфторуглеводородов в атмосфере являются аэрозольные баллончики, испорченные холодильники, а также кондиционеры. Очевидно, что молекулы фреонов слишком инертны и не распадаются в тропосфере, а медленно поднимаются вверх и спустя 10-20 лет попадают в стратосферу. Там ультрафиолетовая радиация Солнца разрушает молекулы этих веществ (т.н. процесс фотолитического разложения), в результате чего освобождается атом хлора. Он вступает в реакцию с озоном с образованием атомарного кислорода (О) и молекулы кислорода (О2). Оксид хлора (Cl2O) нестабилен, вступает в реакцию со свободным атомом кислорода, в результате которой образуется молекула кислорода и свободный атом хлора. Поэтому единственный атом хлора, однажды образовавшийся при распаде хлорфторуглеводорода, может разрушить тысячи молекул озона. Опасная для живой клетки коротковолновая ультрафиолетовая радиация Солнца из-за сезонных уменьшений концентрации озона (т.н. озоновых дыр), которые наблюдались, в частности, над Антарктидой и в меньшей степени над другими районами, может проникать к земной поверхности. По прогнозам, повышенные дозы ультрафиолетовой радиации приведут к увеличению числа пострадавших от солнечных ожогов, а также росту заболеваемости раком кожи (эта тенденция уже прослеживается в Австралии, Новой Зеландии, ЮАР, Аргентине и Чили), катарактой глаз и т.д. В 1978 правительство США запретило использование хлорфторуглеводородов в качестве аэрозольных распылителей. В 1987 представители правительств 36 стран провели специальную встречу в Монреале и согласовали план (Монреальский протокол) сокращения выбросов хлорфторуглеводородов в атмосферу примерно на 35% за период с 1989 по 2000. На второй встрече в Копенгагене в 1992, состоявшейся в условиях нараставшей озабоченности по поводу разрушения озонового экрана, представители ряда стран договорились, что в дальнейшем необходимо: отказаться от производства галонов (класс фторуглеводородов, содержащих атомы брома) к 1 января 1994, а хлорфторуглеводородов и гидробромфторуглеводородов (заменителей галонов) - к 1 января 1996; на период до 1996 заморозить потребление гидрохлорфторуглеводородов на уровне 1991 и полностью исключить их использование к 2030. Было также отмечено, что достигнута бльшая часть поставленных ранее целей.

Парниковый эффект. В 1896 шведский химик Сванте Аррениус впервые высказал предположение о нагреве атмосферы и земной поверхности в результате парникового эффекта. В атмосферу Земли солнечная энергия проникает в виде коротковолновой радиации. Некоторая ее часть отражается в космическое пространство, другая поглощается молекулами воздуха и нагревает его и примерно половина достигает земной поверхности. Поверхность Земли нагревается и излучает длинноволновую радиацию, обладающую меньшей энергией, чем коротковолновая. После этого радиация проходит через атмосферу и частично теряется в космосе, а большая ее часть поглощается атмосферой и вторично отражается к поверхности Земли. Этот процесс вторичного отражения радиации возможен из-за присутствия в воздухе, хотя и в небольших концентрациях, примесей многих газов (т.н. парниковых), имеющих как естественное, так и антропогенное происхождение. Они пропускают коротковолновую радиацию, но поглощают или отражают длинноволновую. Количество удерживаемой тепловой энергии зависит от концентрации парниковых газов и продолжительности их пребывания в атмосфере. Основные парниковые газы - водяной пар, углекислый газ, озон, метан, оксид азота и хлорфторуглеводороды. Несомненно, самым важным среди них является водяной пар, значителен и вклад углекислого газа. 90% углекислого газа, ежегодно поступающего в атмосферу, образуется при дыхании (окислении органических соединений клетками растений и животных). Однако это поступление компенсируется его потреблением зелеными растениями в процессе фотосинтеза. Средняя концентрация углекислого газа в тропосфере за счет деятельности человека ежегодно возрастает примерно на 0,4 %. На основании компьютерного моделирования был сделан прогноз, согласно которому в результате роста содержания углекислого и других парниковых газов в тропосфере неизбежно произойдет глобальное потепление. Если он оправдается и средняя температура воздуха на Земле повысится всего на несколько градусов, последствия могут быть катастрофическими: изменятся климат и погода, существенно нарушатся условия произрастания растений, в том числе сельскохозяйственных культур, участятся засухи, начнут таять ледники и ледниковые покровы, что, в свою очередь, приведет к повышению уровня Мирового океана и затоплению приморских низменностей. Ученые подсчитали, что для стабилизации климата планеты необходимо 60%-ое (относительно уровня 1990) уменьшение поступления парниковых газов. В июне 1992 в Рио-де-Жанейро на Конференции ООН по окружающей среде и развитию делегаты 160 стран подписали Конвенцию по изменению климата, которая поощряла дальнейшие усилия по уменьшению выбросов парниковых газов и поставила целью вплоть до 2000 стабилизировать поступление их в атмосферу на уровне 1990.

Кислотные дожди. В 1872г. английский инженер Р. Смит ввел термин «кислотные дожди» в книге «Воздух и дождь: начало химической климатологии». «Кислотные дожди», содержащие растворы азотной и серной кислот, наносят значительный ущерб природе. Земля, водоемы, растительность, животные и постройки становятся их жертвами. На территории России в 1996 г. выпало вместе с осадками более 4 млн т серы и 1,25 млн т нитратного азота.

При сжигании любого ископаемого топлива (угля, горючего сланца, мазута) в составе выделяющихся газов содержатся диоксиды серы и азота. В зависимости от состава топлива их может быть больше или меньше. Особенно насыщенные сернистым газом выбросы дают высокосернистые угли и мазут. Миллионы тонн диоксидов серы, выбрасываемые в атмосферу, превращают выпадающие дожди в слабый раствор кислот.

Окислы азота образуются при соединении азота с кислородом воздуха при высоких температурах, главным образом, в двигателях внутреннего сгорания и котельных установках. Получение энергии, таким образом, сопровождается закислением окружающей среды. Дело осложняется еще и тем, что трубы теплоэлектростанций стали расти в высоту и достигают 250-300, даже 400 м, следовательно, выбросы в атмосферу теперь рассеиваются на огромные территории. Земля и растения страдают от «кислотных дождей»: снижается продуктивность почв, сокращается поступление питательных веществ, меняется состав почвенных микроорганизмов. Леса высыхают, развивается суховершинность на больших площадях. Кислота увеличивает подвижность в почвах алюминия, который токсичен для мелких корней, и это приводит к угнетению листвы и хвои, хрупкости ветвей. Особенно страдают хвойные деревья, потому что хвоя сменяется реже, чем листья, и поэтому накапливается больше вредных веществ за один и тот же период. Хвойные деревья желтеют, у них изреживаются кроны, повреждаются мелкие корни. Но и у лиственных деревьев изменяется окраска листьев, преждевременно опадает листва, гибнет часть кроны, повреждается кора. Естественного возобновления хвойных и лиственных лесов не происходит.

Все больший ущерб «кислотные дожди» наносят сельскохозяйственным культурам: повреждаются покровные ткани растений, изменяется обмен веществ в клетках, растения замедляют рост и развитие, уменьшается их сопротивляемость к болезням и паразитам, падает урожайность.

«Кислотные дожди» не только убивают живую природу, но и разрушают памятники архитектуры. Прочный, твердый мрамор - смесь окислов СаО и СОг - реагирует с раствором серной кислоты и превращается в гипс CaSO4. Смена температур, потоки дождя и ветер разрушают этот мягкий материал. Исторические памятники Греции и Рима, простояв тысячелетия, в последние годы разрушаются прямо на глазах. Страдают от «кислотных дождей» и люди, вынужденные потреблять питьевую воду, загрязненную токсическими тяжелыми металлами: ртутью, свинцом, кадмием, медью и т.д. Спасать природу от закисления необходимо. Для этого придется резко снизить выбросы в атмосферу окислов азота и серы, особенно окислов серы, так как именно серная кислота и ее соли на 70-80% обусловливают кислотность дождей, выпадающих на больших расстояниях от места промышленного выброса. Во всех странах мира организована система мониторинга за химическим составом и кислотностью осадков. В России 131 станция проводит контроль за величиной рН, ионов сульфата, нитрата аммония, тяжелых металлов и т.д.

Загрязнение атмосферного воздуха автотранспортом

Испарения бензина в атмосферу возникают не только в передвижных источниках, но и в стационарных, к которым, в первую очередь, следует отнести автозаправочные станции (АЗС). Они получают, хранят и реализуют бензин и другие нефтепродукты в больших количествах. Это является серьезным каналом загрязнения окружающей среды, как в результате испарений топлива, так и в результате разливов. В последние годы в России появилась разветвленная сеть контейнерных автозаправочных станций (КАЗС), которые по сравнению со стационарными АЗС, представляют большую экологическую и пожарную опасность. Часто КАЗС располагаются в районах плотной жилой застройки, поэтому пожар или взрыв на них может привести к гибели людей, выхода из строя объектов и большому задымлению. Особую экологическую опасность представляют резервуары КАЗС, заполненные топливом на 60% и менее, так как внутри них образуется взрывоопасная концентрация паров бензина с воздухом При заполнении резервуаров АЗС бензином в атмосферу вытесняются в большом количестве пары бензина - это так называемое ”большое дыхание» резервуара. При суточных температурных колебаниях (ночь-день) также происходит выделение паров бензина, но в меньшем количестве - это называется «малое дыхание» резервуара. Загрязнение атмосферы по «вине» автомобильного транспорта происходит, кроме того, в результате функционирования авторемонтных предприятий, асфальтобетонных заводов, баз дорожной техники и других объектов инфраструктуры транспорта. Так, выбросы в атмосферу от предприятий дорожного хозяйства составляют примерно 550 тыс. т, а от передвижных дорожных ремонтных объектов - около 177 тыс. т В составе выбросов асфальтобетонных заводов содержатся канцерогенные вещества из-за отсутствия или несовершенства очистного оборудования. Автодороги являются одним из источников образования пыли в приземном воздушном слое. При движении автомобилей происходит истирание дорожных покрытий и автомобильных шин, продукты износа которых смешиваются с твердыми частицами отработавших газов. К этому добавляется грязь, занесенная на проезжую часть с прилегающего к дороге почвенного слоя. В результате образуется пыль, в сухую погоду поднимающаяся над дорогой в воздух. Она может переноситься ветром на расстояния от нескольких километров до сотен километров. Химический состав и количество пыли зависят от материалов дорожного покрытия. Наибольшее количество пыли создаётся на грунтовых и гравийных дорогах. Дороги с покрытием из зернистых материалов (гравийные) образуют пыль, состоящую, в основном, из диоксида кремния. На грунтовых дорогах пыль состоит на 90% из кварцевых частиц, остальную долю составляют оксиды алюминия, железа, кальция и др. Валовой выброс пыли на автомобильных дорогах без капитального покрытия (грунтовых общего пользования, гравийных, щебеночных) составляет свыше 56 тыс. т в год. На дорогах с асфальтобетонным покрытием в состав пыли дополнительно входят продукты износа вяжущих битум содержащих материалов, частицы краски или пластмассы от линий разметки дороги на полосы. Экологические последствия запыленности отражаются на людях, находящихся вблизи от дороги, водителях и пассажирах транспортных средств, которые вместе с воздухом вдыхают огромное количество пылевидных частиц, нанося вред организму. Пыль оседает также на растительности и обитателях придорожной полосы. Леса и лесопосадки вдоль дорог угнетаются. Сельскохозяйственные культуры, посаженные вблизи дорог, накапливают вредные вещества, содержащиеся в пылевых выбросах и отработавших газах. Эти загрязнения попадают и в прилегающие водоемы, действуя отрицательно на растительность, рыб и других обитателей, накапливаясь в донных отложениях. Туда же попадает поверхностный сток с автодорог, содержащий хлориды и другие противо гололёдные реагенты.

Под автодороги отчуждаются значительные земельные площади. Так, на строительство 1 км современной автомагистрали требуется до 10-12 га площади. Помимо этого, дополнительные площади отводятся для технологических целей: устройство складов хранения строительных материалов, мест стоянок транспортной техники, размещения снятого с дороги грунта, постройки временных сооружений и подъездов и т.д. Особенно большие площади занимают транспортные развязки: от 15 га при пересечении двух полосных дорог до 35 га при пересечении магистралей с шестью полосами движения.

парниковый эффект озоновый атмосфера

Трансграничные переносы загрязняющих веществ

Хозяйственная деятельность общества в настоящее время, все еще развивается без необходимой связи с условиями и возможностями биосферы. Негативные последствия загрязнения окружающей природной среды развиваются во времени и рассредоточены в пространстве, а сами загрязняющие вещества переходят из одного компонента среды в другой. Из загрязненной окружающей природной среды химические вещества поступают в организм человека при вдыхании загрязненного воздуха, при употреблении воды, в которой они растворены, с продуктами питания растительного происхождения, выращенными на загрязненной почве, и животного происхождения (скот откормлен растениями, выращенными так же на загрязненной почве). Аналогичным способом попадают загрязняющие вещества и в рыбные продукты.

С целью максимального сокращения поступлений в окружающую природную среду загрязняющих веществ необходимо внедрение:

мало- и безотходных технологий;

систем улавливания, утилизации или обезвреживания газовых выбросов, сточных вод и отходов производства и потребления.

При создании новых химических соединений, проектировании технических средств и технологий необходимо оценивать их воздействие на окружающую природную среду, а их внедрение производить только при наличии положительного заключения Государственной экологической экспертизы.

Территории распространения выбросов и сбросов загрязняющих веществ не имеют границ (трансграничный перенос). Одними из наиболее опасных загрязняющих веществ, участвующих в трансграничном переносе, являются окислы азота и сернистый ангидрид, которые вызывают образование «кислотных дождей» и закисление атмосферы. Источниками их образования служат в основном тепловые электростанции. Установлено, что следы выбросов промышленных предприятий Великобритании и ФРГ обнаружены на территории скандинавских стран и т.д.

Трансграничному переносу подвергаются летучие углеводороды, пары тяжелых металлов, пыль, радиоактивные осадки и другие.

Негативные последствия этих переносов:

ухудшение здоровья населения;

разрушение хлорофилла в листьях растений, что вызывает замедление роста, снижение качества древесных насаждений, урожайности сельхоз культур и т.п.

Особую опасность для морских экосистем представляют аварийные сбросы нефтепродуктов, которые тонкой пленкой покрывают поверхность воды и нарушают газовый обмен между акваторией и атмосферой.

В целях обеспечения экологической безопасности в международном масштабе в 1979 г. была принята конвенция «О трансграничном загрязнении воздуха на большие расстояния». На первых этапах основное внимание было уделено мерам борьбы с подкислением природной среды. Россия свои обязательства по Конвенции и Протоколу к Конвенции выполнила. В настоящее время идут работы по подготовке трех Протоколов, касающихся окислов азота и сходных соединений, тяжелых металлов, стойких органических соединений. Госкомэкологии принял решение о выполнении работ по установлению критических нагрузок и уровней вредных веществ, попадающих под действие Конвенции, уточнению данных по выбросам тяжелых металлов и стойких органических загрязнителей.

В 1989г. мировым сообществом принята Базельская Конвенция «О контроле за трансграничной перевозкой опасных веществ и их удалением». Россией эта Конвенция ратифицирована. В целях выполнения обязательств, вытекающих из Конвенции, в России приняты следующие законы и законодательные акты:

Федеральный закон «О ратификации Базельской Конвенции...»;

Постановления Правительства РФ «О первоочередных мерах по выполнению Федерального закона о ратификации Базельской Конвенции», «О государственном регулировании и контроле трансграничных перевозок опасных отходов» и «Положение о государственном регулировании трансграничных перевозок опасных отходов».

В Положении содержатся перечни опасных отходов, импорт и транзит которых через территорию России запрещается или подлежит государственному регулированию.

Ратификацию Россией Базельской Конвенции считают важным шагом к цивилизованному поведению в международных отношениях в области обращения с отходами, создания эколого-правового пространства.

Заключение

За последние сто лет засорение окружающей среды усилилось разными выбросами. За это время в атмосферу Земли попало, по подсчетам ученых, более миллиона тонн кремния, полтора миллиона мышьяка, около миллиона тонн кобальта. Еще более было выброшено пыли, сажи, копоти, оксидов азота, углерода и серы. Надо иметь в виду то, что где бы на земле ни происходили выбросы пыли, сажи, газов, поднимаясь в атмосферу и тропосферу, они распространяются затем по всей оболочке земного шара. Их влияние двояко и имеет глобальные последствия. Во-первых, солнечному свету труднее всего пробиться сквозь загрязненную атмосферу. Следовательно, человечество смотрит на свою звезду - Солнце - как бы сквозь грязное окно. Кроме того, пыль в воздухе и избыток газов задерживают ультрафиолетовые лучи. Все это вместе ведет к уменьшению температуры на освещенной Солнцем стороне планеты. В конечном счете, это влияет на тепловой баланс Земли. Во-вторых, если пыль в атмосфере задерживает ультрафиолетовые лучи, то вода и особенно углекислый газ препятствуют уходу в космическое пространство теплового излучения. Оно накапливается у поверхности Земли. В итоге наша планета недополучает солнечного света и не может избавиться от избытка теплоты, и природное тепловое равновесие оказывается под угрозой. Ученые подсчитали: если удалить из атмосферы весь углекислый газ, то, благодаря поступающему от Солнца ультрафиолету, температура повысится на 21 градус, если же содержание СО2 удвоить, то из-за "парникового эффекта" температура повысится на 4 градуса. И то и другое приведет неизбежно к катастрофе. Причем повышение на планете температуры будет не равномерным. В областях, близких к экватору, она, скорее всего даже понизится, а в районе полюсов в результате "парникового эффекта" повышение температуры достигнет 10-15 градусов. В результате начнется бурное таяние льдов. В настоящее время наиболее распространенный способ борьбы с загрязнениями воздуха заключается в удалении загрязняющих веществ как можно дальше от места выброса. Это осуществляется строительством высоких труб на заводах и тепловых станциях. Но все самые совершенные очистные установки не могут полностью уловить загрязняющие вещества, и какая-то их часть всегда поступает в воздух. Поэтому новые заводы и тепловые станции должны сооружаться с подветренной стороны городов и населенных пунктов. В охране воздуха городов и населенных пунктов важная роль принадлежит зеленым насаждениям и зеленым зонам, расположенным вокруг от пыли, улучшают его газовый состав. Однако все выше названные способы не могут полностью решить проблему охраны атмосферы. Фильтры, газо- и пылеуловители приводят к скоплению огромных масс вредных веществ, которые куда-то надо складировать. При этом происходит загрязнение почвы, поверхностных и грунтовых вод. Часть загрязняющих веществ не улавливается на фильтрах и попадает в воздух. Воздушные массы не знают государственных границ. Проблемы охраны воздуха затрагивают интересы всех стран.

Список литературы

1. А.Г. Банников Основы экологии и охрана окружающей среды: А.Г. Банников, А. А. Вакулин, А. К. Рустамов. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Колос, 1999.

2. А.Ф. Беленьков Технология природоохранных работ: УМК.- Новосибирск: НГУЭУ, 2005.

3. Р. Гудериан Загрязнение воздушной среды: пер. с англ. / Р. Гудериан. - М.: Мир, 1979.

4. И.Е. Кузнецов. Защита воздушного бассейна от загрязнения вредными веществами химических предприятий / И.Е. Кузнецов, Т.М. Троицкая. - М.: Химия, 1979.

5. П. Ревелль Среда нашего обитания: пер. с англ.: в 4 кн. / П. Ревелль, Ч. Ревелль. - М.: Мир, 1994.

6. Н.Ф. Тищенко Охрана атмосферного воздуха. Расчет содержания вредных веществ и их распределение в воздухе: Справочник / Н.Ф. Тищенко. - М.: Химия, 1991.

7. Е.А. Штокман Очистка воздуха: Учебное пособие / Е.А. Штокман. - М.: Изд-во АСВ, 1999.

Размещено на Allbest.ru