Загрязнение окружающей среды - (реферат)

Ущерб водоемам. Кислотные осадки оказывают пагубное влияние на водные организмы пресноводных озер и рек, особенно в областях, где почвы и воды не обладают устойчивостью по отношению к кислотам (рис. 4-11, рис. 4-12). Первым признаком избыточной кислотности является уменьшение числа пиявок, моллюсков и насекомых — важного фактора здоровья озер. Это создает условия для последующего исчезновения различных видов рыб, таких, как форель, щука и санфиш. В значительной степени ущерб, нанесенный водоемам Северного полушария, является следствием кислотного шока. Кислотный шок вызывается внезапным притоком в озера больших объемов высококислотной воды (наряду с токсичным алюминием, вымытым из почвы) во время весеннего снеготаяния или в период сильных дождей, сменивших засуху. Алюминий, вымытый из почв и донных осадков, убивает рыб, засоряя их жабры.

В Норвегии и Швеции по крайней мере 68 тыс. озер либо вовсе лишены рыб, либо утратили восстановительную способность из-за их повышенной кислотности. По данным Министерства окружающей среды Канады, примерно 14 тыс. озер практически лишены рыбы и еще 150 тыс. находятся под угрозой из-за избыточной кислотности. В Соединенных Штатах окисленные озера сконцентрированы на Северо-Востоке и в штатах Верхнего Среднего Запада (главным образом в Миннесоте, Мичигане, Висконсине и в районе Великих озер). Вода в каждом четвертом озере в нью-йоркском горном массиве Адирондак слишком кислая, чтобы быть средой обитания для рыб. Еще 20% озер потеряли способность к нейтрализации кислот. Половина рек атлантического побережья . также находится под угрозой. В 1988 г. исследования Фонда защиты окружающей среды показали, что избыточный приток нитратов в результате выпадения кислотных осадков является главной угрозой для многих видов растений и рыб в озерах и эстуариях, таких, как Чесапикский залив. Нитраты стимулируют рост водорослей и фитоплактона, которые делают воду мутной и лишают придонные растения солнечного света. Когда водоросли отмирают, их разложение поглощающими кислород бактериями истощает запасы растворенного в воде кислорода, вызывая гибель рыб и других аэробных организмов.

Ущерб материалам. Ежегодно ущерб, причиняемый различным материалам загрязнением воздуха, исчисляется миллионами долларов (табл. 4-2). Огромное количество сажи и пыли обусловливает необходимость дорогой чистки. Бесценные мраморные статуи, исторические здания и витражи во всем мире подвергаются пагубному воздействию загрязненного воздуха. Без соответствующего ухода и покраски такие металлы, как железо и сталь, используемые для изготовления железнодорожных рельсов, опор мостов и эстакад, коррелируют и теряют прочность из-за загрязнения воздуха. Различные загрязнители воздуха ухудшают качество кожи, резины, бумаги, краски и тканей, таких, как хлопок, вискоза и нейлон (табл. 4-2).

4-4. ВЛИЯНИЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОЗДУХА НА СТРАТОСФЕРНЫЙ ОЗОН, ГЛОБАЛЬНЫЙ И РЕГИОНАЛЬНЫЙ КЛИМАТ

    Истощение озона в стратосфере,

В 1974 г. химики Шервуд Роланд и Марио Молина теоретически предположили, что хлорфторуглероды (ХФУ) — более известные как фреоны — понижают среднюю концентрацию озона в стратосфере. В 1930 г. , когда были изобретены хлорфторуглероды, предположить об этом их свойстве никто не мог. Устойчивые, без запаха, не воспламеняющиеся, не ядовитые, не вызывающие коррозию вещества были мечтой химиков. Скоро их стали широко использовать в качестве охладителей в кондиционерах воздуха и холодильниках, а также в аэрозольных баллончиках. ХФУ применяют для чистки электронных деталей, в качестве стерилизаторов в больницах, для изготовления пенополистирола и других пенопластов для изоляции и упаковки. После 1945 г. резко возросло использование четырех основных типов ХФУ. Широко использовались также соединения, содержащие бром, — халоны, главным образом в огнетушителях. На долю индустриальных стран приходится 84% всех производимых в мире хлорфторуглеродов, причем лидирующая роль принадлежит Соединенным Штатам, за которыми следуют Япония и западноевропейские страны. С 1978 г. использование ХФУ в аэрозольных баллончиках запрещено в США, Канаде и в большинстве Скандинавских стран. Однако во всем мире резко возросло их использование в других целях, а в странах Западной Европы ив аэрозолях, на долю которых все еще приходится 25% глобального потребления ХФУ. Основным источником поступления ХФУ в атмосферу являются аэрозольные баллончики, выброшенные или протекающие холодильники и кондиционеры, а также сжигание пенопластов. В зависимости от типа ХФУ сохраняются в атмосфере от 22 до 111 лет. В течение нескольких десятилетий хлорфторуглероды постепенно перемещаются в стратосферу. Там под воздействием высокоэнергетической УФ-радиации они распадаются с высвобождением атомов хлора, что ускоряет превращение озона в кислород. Со временем один-единственный атом хлора может превратить до 100 тыс. молекул О3 в молекулы О2. Атомы брома, выделяемые в стратосфере из халонов, также превращают озон в кислород. ХФУ относятся к парниковым газам и вносят свой вклад в глобальное потепление. В 1988 г. Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА) опубликовало исследование, показавшее, что количество стратосферного озона над наиболее густонаселенными районами Северной Америки, Европы, Китая и Японии уменьшилось после 1969 г. на 3% (рис. 4-13). Над Скандинавией и Аляской среднее сокращение озона зимой составляет 6%. В 1980-х годах ученые были потрясены, обнаружив, что ежегодно с сентября по ноябрь разрушается до 50% озона в верхней стратосфере над Антарктикой. В 1987г. эта озоновая дыра покрывала территорию, равную площади Соединенных Штатов. Исследования свидетельствуют, что ежегодное уменьшение количества озона над Южным полюсом вызвано присутствием ледяных облаков, которые активизируют разрушающие озон ХФУ. В 1989 г. присутствие хлорфторуглеродов было обнаружено и в стратосфере над Северным полюсом. Таким образом, в ближайшее время ежегодно в течение нескольких месяцев над Арктикой будет, по-видимому, наблюдаться еще одна озоновая дыра. На озоновый слой в стратосфере могут оказать влияние сильные извержения вулканов и естественные климатические процессы, такие, как циклические изменения солнечной активности. Однако имеются убедительные и все крепнущие свидетельства того, что ХФУ, галогены и другие содержащие хлор вещества (такие, как тетрахлорид углерода и метиловый хлороформ, используемые как средства для очистки и удаления жиров) являются главной причиной истощения озонового слоя стратосферы.

Последствия истощения озона. Чем меньше будет озона в стратосфере, тем больше ультрафиолетовой радиации будет поступать на землю. Агентство охраны окружающей среды установило, что уменьшение количества стратосферного озона на 5% вызовет следующие последствия в Соединенных Штатах:

• ежегодно дополнительно будет регистрироваться 940 тыс. случаев рака кожи в базальных и сквамозных клетках, обезображивающих, но не фатальных при своевременном лечении видов рака (см. с. 147); • ежегодно регистрируемые случаи, как правило, смертельного меланомного рака кожи, который в настоящее время убивает 9000 американцев/ в год, возрастут на 30 тыс. ;

• резко участятся случаи катаракты глаз и сильных солнечных ожогов у людей, а также чаще будут отмечаться случаи рака глаз у скота; • иммунная система человека будет нарушаться, что уменьшит сопротивляемость разнообразным инфекционным болезням; • увеличится содержание крайне вредного озона в вызывающем раздражение глаз фотохимическом смоге и кислотных осадков в тропосфере;

• сократятся урожаи важных пищевых культур, таких, как кукуруза, рис, соя, пшеница; • будет причинен ущерб некоторым видам водных растении, являющихся важными элементами пищевых цепей в океане; • ежегодный ущерб от разрушения пластиков и других полимеров составит 2 млрд. долларов;

• произойдет глобальное потепление (парниковый эффект), которое приведет к изменению климата, продуктивности сельского хозяйства и лесов и повлияет на выживание диких животных. Защита озонового слоя. Модели атмосферных процессов показывают, что для: поддержания количества ХФУ , в атмосфере на уровне 1987 г. необходимо немедленно снизить величину их выбросов во всем мире на 85%. Аналитики считают, что первым шагом на пути к этой цели должно быть незамедлительное глобальное запрещение использования ХФУ, которым уже имеются доступные по цене заменители, в аэрозольных распылителях и в производстве пенопластов. Следует также потребовать от станций обслуживания автомобилей вторично использовать ХФУ из автомобильных кондиционеров, а продажа небольших баллончиков, содержащих ХФУ, которые используются потребителями для подзарядки протекающих автомобильных кондиционеров, должна быть запрещена к 1992 г. Следующим шагом должно бы быть запрещение любого использования хлорфторуглеродов, галогенов, метилового хлороформа и тетрахлорида углерода к 1995 г. Заменители охладителейв холодильниках и воздушных кондиционерах будут, по-видимому, более дорогими. Но по сравнению с потенциальными экономическими и медицинскими последствиями истощения-озона такой рост цен представляется несущественным. Однако нет уверенности в том, что заменители разрушающих озоновый слой хлорфторуглеродов не внесут свой вклад в потепление атмосферы.

Некоторый прогресс достигнут. В 1987 г. 46 стран, производящих хлорфторуглероды, договорились уменьшить производство наиболее широко используемых и наиболее вредных из них. К 1989 г. 39 стран ратифицировали договор. Если он будет выполняться, суммарные выбросы хлорфторуглеродов в атмосферу уменьшатся с 1989 по 2000 г. примерно на 35%. Согласно оценке Агентства охраны окружающей среды, этим будет предотвращено 137 млн. случаев рака кожи, 27 млн. смертей от него и 1, 2 млн. случаев катаракты глаз.

Однако договор не предусматривает мер по обезвреживанию или разрушению миллионов тонн ХФУ, которые будут выделяться из ныне действующих холодильников и воздушных кондиционеров после того, как они начнут протекать и срок их службы истечет. Он также не предусматривает уменьшения потребления галогенов, тетрахлорида углерода и метилового хлороформа, которые также могут истончать озоновый слой. Большинство ученых согласны с тем, что договор является важным фактором мирового сотрудничества, но что он не способен предотвратить существенное истощение озонового слоя. Они призывают к запрещению всех видов использования хлорфторуглеродов к 1995 г. по примеру Швеции. В 1989 г. делегаты из 81 страны на конференции в Хельсинки пришли к решению приостановить все виды использования и производства некоторых хлорфторуглеродов к 2000 г. и согласились с принципиальной необходимостью прекращения или сокращения использования других истощающих озон веществ, таких, как галогены, тетрахлорид углерода и метиловый хлороформ. Однако даже если бы все хлорфторуглероды были запрещены завтра, планете потребуется около 100 лет, чтобы ликвидировать последствия современного истощения озона и, следовательно, обезопасить ХФУ и галогены, уже находящиеся в атмосфере. Ключевой вопрос заключается в том, могут ли развивающиеся страны согласиться пожертвовать кратковременной экономической выгодой, отказавшись от использования ХФУ и галогенов ради защиты жизни на Земле в предстоящие десятилетия. Глобальное потепление в результате парникового эффекта. Поступление одного или нескольких парниковых газов в атмосферу вызвало бы повышение средней температуры ее нижнего слоя в результате усилившегося парникового эффекта (рис. 5-5, с. 180, т. 1)... По-видимому, именно это и случилось главным образом из-за антропогенных эмиссий газов в атмосферу (рис. 4-14). За период с 1860 по 1988 г. средний уровень диоксида углерода в атмосфере Земли вырос на 25%, резкий скачок отмечался после 1958 г. (рис. 4-14а). На 80% такой подъем обусловлен сжиганием ископаемого топлива, причем 75% диоксида углерода поступает из развивающихся стран. Около 22% мировых выбросов диоксида углерода приходится на Соединенные Штаты, где доля сжигания ископаемого топлива в промышленности составляет 29%, на электростанциях — 28, на транспорте - 27, в жилых и служебных помещениях — 16%. Горящие леса также являются источником поступления в атмосферу СО2, в то время как леса в целом поглощают углекислый газ. В среднем за год на одного американца приходится 4, 5 метрических тонны (5 тонн) эмиссий СО2, больше, чем где-либо в мире. Сведение лесов, особенно массовая рубка и выжигание тропических лесов, обусловило примерно 20% роста концентрации диоксида углерода. Увеличивается также содержание других удерживающих тепло парниковых газов (рис. 4-14). С 1880 г. средняя температура воздуха на Земле поднялась примерно на 0, 7°С (1, 2Т) (рис. 4-15). Климатологи считают, что обычными колебаниями климата объясняется около одной трети этого роста, основной же причиной служит парниковый эффект. Многие климатологи ожидают, что усилившийся парниковый эффект, вызванный главным образом антропогенной деятельностью, вызовет существенное потепление в 1990-е годы.

Климатические модели предсказывают, что повышение средней температуры земной атмосферы между 2030 и 2050 гг. составит от 1, 5 до 4, 5°С (от 2, 7 до 18, IT), если количество парниковых газов будет расти с современной скоростью. В высоких и средних широтах температура будет расти в два-три раза быстрее, чем в среднем по миру. Если эти изменения произойдут, атмосфера станет теплее, чем когда-либо за последние 150 тыс. лет. Изменения, вызванные таким потеплением, могут продолжаться сотни и тысячи лет.

а) Диоксид углерода (CO2). В настоящее время глобальное потепление на 57% обусловлено этим газом. Основные источники—сжигание ископаемого топлива (80%) и обезлесение (20%). СО2 остается в атмосфере 200—400 лет. Индустриальные страны ответственны за 65% выбросов СО2, причем доля США и СССР составляет 50%. На развивающиеся страны, в которых проживает 80% мирового населения, приходится 35% выбросов СО2, но к 2020г. эта цифра может возрости до 50%. Ежегодно выбросы СО2 увеличиваются на 4%.

б)Хлорфторуглероды(ХФУ)в настоящее время эти газы обусловливают 25% глобального потепления. Основные источники - утечки из кондиционеров воздуха и холодильников, испарение из аэрозольных распылителей (в некоторых странах). ХФУ остаются в атмосфере в течение 22-111 в зависимости от их типа. Эти химические соединения в 15000 раз более эффективно содействуют возникновению парникового эффекта, чем молекулы СО2. Ежегодно выбросы ХФУ увеличиваются на 5%.

в) Метан (СН4)... В настоящее время глобальное потепление на 12% обусловлено этим газом. Он образуется в процессе анаэробного бактериального разложения в болотах, топях, на рисовых полях, на свалках, в желудках коров и овец и в кишечниках термитов. Происходят также утечки метана из газовых скважин, газопроводов, газовых баллонов, печей, сушилок, топок. Согласно оценке на долю природных источников приходится лишь треть метана, содержащегося в атмосфере. Метан сохраняется в тропосфере около 11 лет. Каждая молекула СН4 способствует парниковому эффекту в 25 раз больше, чем молекула СО2. Эмиссии метана возрастают на 1% в год.

г) Закись азота (N2O). В настоящее время глобальное потепление на 6% обусловлено этим газом. Он выделяется при разложении азотных удобрений в почвах, из стоков животноводческих хозяйств, из загрязненных нитратами грунтовых вод и при сгорании биомассы. В среднем сохраняется в тропосфере 150 лет. Каждая молекула N2O в 230 раз более эффективно способствует глобальному потеплению, чем молекула СО2. Закись азота также снижает содержание озона в стратосфере. Ежегодно выбросы N2O увеличиваются на 0, 2%. Последствия глобальных изменений климата. На первый взгляд более теплый климат представляется благом, так как могут уменьшиться счета за отопление и увеличиться продолжительность вегетационного сезона в средних и высоких широтах. Рост урожая в некоторых областях может составить от 60 до 80%, так как увеличение концентрации диоксида углерода может ускорить фотосинтез. Потепление тропосферы может вызвать некоторое похолодание стратосферы, замедляя тем самым реакции, разрушающие озон.

Однако существуют факторы, способные компенсировать эти эффекты. Так, например, счета за использование кондиционеров воздуха вырастут. Потенциальный выигрыш в урожайности может быть уничтожен ущербом от болезней, вызванных вредными насекомыми, поскольку повышение температуры ускорит их размножение. Повышение температуры увеличит также скорость воздушного дыхания растений и уменьшит доступное им количество воды. Почвы в некоторых областях, которые станут климатически пригодными для выращивания продовольствия, окажутся малопригодными для выращивания основных культур. На большей части Канады, к примеру, нет почв, оптимальных для выращивания пшеницы и кукурузы. Повышение температуры на 4°С (5Т) вызвало бы изменение глобальных закономерностей распределения осадков, ветров, циклонов и морских течений. Существенно изменились бы ареалы выращивания сельскохозяйственных культур, подъем температуры на каждый 1°С (1, 8°F) сместил бы климатические зоны на 100—150 километров (62 — 93 мили) к северу. Айова превратилась бы в пустыню, а Альберта в Канаде — в хлебную житницу. В южной Канаде, где живет большинство ее населения, жестокие засухи стали бы нормальным явлением, в то время как на севере участились бы наводнения. Понижение уровня воды в Великих озерах привело бы к концентрации уже имеющихся там загрязнений. Гольфстрим, возможно, не достигал бы северо-востока вплоть до Европы, что вызвало бы похолодание в этой части света. Глобальное потепление ускорило бы, вероятно, разложение органического вещества в почвах, что привело бы к дополнительному поступлению в атмосферу диоксида углерода и метана и усилило парниковый эффект. Теплый воздух ускорил бы также разложение торфа в тундровых почвах, что способствовало бы водной эрозии на больших . площадях. Распространение тропических климатов к северу и к югу от экватора принесло бы малярию (см. с. 135—136) и другие вызываемые насекомыми болезни в ранее умеренные широты. Частота и интенсивность погодных экстремумов, таких, как вторжение теплого воздуха, засухи и ураганы, увеличились бы во многих районах мира. Например, сильнейшие ураганы, с разрушительным потенциалом на 50% большим, чем у современных, смогли бы проникать в более северные широты, а их сезон удлинился бы. В Африке и Индии стало бы выпадать больше осадков, но, вероятно, на Среднем Западе Соединенных Штатов количество осадков уменьшилось. Растаяли бы снега в горах, питающие большую часть калифорнийских вод. Смена снегопадов на дожди в горах вызвала бы зимние паводки с последующими летними засухами и повлияла бы на производство продовольствия и водоснабжение в засушливой Южной Калифорнии (рис. 5-12, с. 140, т. 2).

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5