Глобального загрязнения атмосферы

К важнейшим экологическим последствиям глобального загрязнения атмосферы относятся изменение климата, нарушение озонового экрана и выпадение кислых осадков.

Изменение климата. Наблюдаемое в настоящее время изменение климата, которое выражается в постепенном повышении среднегодовой температуры, многие учёные связывают с накоплением в атмосфере так называемых «парниковых газов» – углекислого газа, метана, оксидов азота, фреонов, озона и др. Эти газы, в первую очередь углекислый, не пропускают солнечное тепло обратно в космос. Атмосфера, насыщенная парниковыми газами, действует как крыша теплицы. Она, с одной стороны, пропускает внутрь большую часть солнечного излучения, а с другой, – препятствует уходу в космическое пространство тепловых лучей. Следствием этого является повышение температуры воздуха у земной поверхности – «парниковый эффект».

Сжигание ископаемого топлива и вырубка лесов за последние 200 лет увеличили содержание углекислого газа в атмосфере на 40%. По данным российских, французских и американских исследователей, уровень газов, создающих в атмосфере Земли парниковый эффект, в настоящее время является максимальным за последние 420 лет, что является одной из причин повышения температуры. По данным американского национального управления по проблемам океанов и атмосферы, XX век был самым тёплым за последние 1200 лет. В 2009 г. канадские учёные опубликовали результаты своих исследований, согласно которым температура приземного воздуха растёт на 1–2ºС на каждый дополнительный 1 трлн (10¹²) т атмосферных выбросов СО₂. То есть впервые установили количественную зависимость между накоплением выбросов в атмосфере и ростом приземной температуры. Следствием глобального потепления является таяние льдов Гренландии, Антарктиды, Арктики и других регионов. Таяние ледового покрытия Гренландии ежегодно ускоряется на 7%, что может привести к наводнениям на восточном побережье США и Канады, а к концу XXI века изменить направление и интенсивность течений в Северной Атлантике, что, в свою очередь, вызовет не только похолодание в регионе, но и поднятие уровня воды в океане. По мнению экспертов ООН, уровень воды в Мировом океане к концу столетия поднимется почти на 1 м, что приведёт к затоплению приморских равнин в более чем 30 странах и заболачиванию обширных территорий. Как указывают учёные из Дании и Чили, рост температур воды может привести к появлению и разрастанию в океане гигантских «мёртвых зон», где вода, лишённая растворимого кислорода, не сможет обеспечивать жизнь большинства морских животных. Авторы исследования показали, что глобальное потепление будет сопровождаться не только ростом отдельных «мёртвых зон», но и снижением содержания кислорода в Мировом океане в целом. Эти процессы будут протекать на фоне общего повышения кислотности океана из-за роста выбросов углекислого газа, что в свою очередь может заметно преобразовать морские экосистемы, сократить количество доступных морских биоресурсов и вызвать голод во многих районах Земного шара.

В результате потепления ещё жарче и суше станет в странах Северной Африки, Ближнего и Среднего Востока. Более частыми и разрушительными станут ураганы, тайфуны и наводнения. Потепление отрицательно скажется на сельском хозяйстве, может вызвать недостаток питьевой воды, засуху, рост заболеваний.

По данным международной организации «Глобальный гуманитарный форум» сейчас из-за последствий глобального потепления в мире ежегодно гибнут свыше 300 тыс. человек, а к 2030 г. это число может возрасти до 500 тысяч. Ежегодный ущерб для мировой экономики, по их подсчётам, ныне составляет 125 млрд долл.

Глобальное потепление ощутимо сказывается не только на здоровье людей и экономике, но и на флоре и фауне регионов. Изменение климата создаёт угрозу прежде всего для обитателей морей, океанов, пойм рек и болотистых местностей. Сокращается численность популяций пингвинов, тюленей, белых медведей, многих птиц и других видов. По данным Союза охраны природы Германии, биоразнообразие в Центральной Европе стремительно сокращается. Утверждается, что почти треть видов диких растений и животных этой страны может исчезнуть в результате потепления климата.

В настоящий период учёные не единодушны в своих оценках причин и перспектив изменения климата. Так, чл.-кор. РАН Андрей Капица и известный геофизик Олег Сорохтин считают, что увеличение содержания углекислого газа в атмосфере не предшествует потеплению, а сопровождает его. Поскольку 90% СО₂ растворены в Мировом океане, то в результате потепления воды на полградуса из неё в воздух выделяется огромное количество углекислого газа. А причину потепления климата, они, как и многие зарубежные учёные, видят в изменении активности Солнца.

Некоторые учёные (ректор Гидрометеорологического университета в Санкт-Петербурге Лев Карлин, директор Института географии РАН Владимир Котляков и др.) полагают, что Землю вскоре ждёт похолодание, а не потепление. По мнению Котлякова, тёплый период (Голоцен), в котором мы живём, длится уже 11 тыс. лет. Пик потепления был 5,5 тыс. лет назад. С тех пор температура неуклонно снижается. Все упомянутые (и многие другие) учёные убеждены, что представления, служащие сегодня основанием для принятия глобальных решений, ошибочны, а основанные на них прогнозы о неизбежном потеплении нашего столетия (некоторые сулят повышение температуры на 2–3ºС уже в ближайшие годы) вряд ли оправдаются.

Нарушение озонового слоя. Озоновый слой охватывает весь Земной шар и располагается на высоте от 15 до 50 км с максимальной концентрацией озона на высоте 20–25 км. Озоновый слой защищает живые организмы от жёсткого ультрафиолетового излучения. Впервые нарушение озонового слоя привлекло внимание в 1985 г., когда над Антарктидой было обнаружено пространство с пониженным содержанием озона, получившее название «озоновая дыра». Впоследствии нарушения концентрации озона были зафиксированы над многими странами Европы и России. Наиболее значительные потери озона регистрируются над полюсами нашей планеты, что, по мнению российских учёных, связано с таянием вечной мерзлоты и выделением при этом большого количества активных веществ, которые, поднимаясь на большую высоту, разрушают озоновый слой. Так, содержание озона над Антарктидой за последние 30 лет уменьшилось на 40–50%.

Разрушение озонового слоя Земли оказывает негативное воздействие на человека и природу в целом. Есть данные, что уменьшение концентрации озона на 1% ведёт к увеличению заболеваемости раком кожи на 4%. По оценкам американских учёных, уменьшение озонового слоя на 50% приведёт к возрастанию повреждений ДНК в 2,5 раза, что, в свою очередь, может повлечь за собой увеличение частоты заболеваний раком кожи в 7,5–8 раз. Вызывая рак кожи, ультрафиолетовые лучи одновременно подавляют иммунную систему, снижают сопротивляемость организма. Кроме кожных возможно развитие глазных заболеваний: катаракты, нарушений сетчатки и глазного дна, появление новообразований.

Установлено, что повышение уровня ультрафиолетового излучения способно вызвать снижение интенсивности фотосинтеза растительных сообществ и продуктивности Мирового океана, нарушение генофонда флоры и фауны.

Причины нарушения озонового слоя до конца не ясны. Предполагается как естественное, так и антропогенное происхождение «озоновых дыр». Основным антропогенным фактором, вызывающим разрушение озонового слоя, по мнению многих учёных, является использование людьми в быту и производстве аэрозолей, дореагентов и пенообразователей, растворителей и хлорфторуглеводородов (фреонов). Они, попадая в атмосферу, разлагаются в стратосфере с выделением атомов хлора, которые катализируют превращение озона в кислород. Из других факторов разрушения озона называют уничтожение лесов, запуск в космос летательных аппаратов, полёты реактивных самолётов в высоких слоях атмосферы, испытания ядерного и термоядерного оружия, крупные пожары.

В последние годы учёные высказываются о том, что причиной возникновения «озоновых дыр» являются исключительно природные процессы: 11-летние циклы солнечной активности, естественная изменчивость озоносферы, процессы рифтогенезиса и дегазации Земли.

Кислотные дожди образуются за счёт газов антропогенного происхождения. Из диоксидов серы и азота в присутствии паров воды и воздуха образуются серная и азотная кислоты, которые и дают раствор с кислой реакцией. Кислотные дожди наносят значительный ущерб природе. На огромной территории среда закисляется, что негативно отражается на состоянии всех экосистем. Попадая в почву, кислые осадки увеличивают подвижность и вымывание веществ, снижают активность почвенных организмов и продуктивность почв.

Попадая в водоёмы, кислотные осадки повышают кислотность и жёсткость воды, что нередко вызывает гибель рыб и других гидробионтов. Около 20% рек и озёр Швеции, Норвегии и Канады потеряли более половины обитающих в них организмов.

Огромный вред наносят кислотные дожди лесам. Кислоты способствуют выщелачиванию из растений веществ, особенно кальция, калия, магния, сахаров, белков и аминокислот. Они повреждают покровные ткани, увеличивают вероятность проникновения через них патогенных бактерий и грибов. Кислые осадки увеличивают подвижность в почвах алюминия, который токсичен для корней. Всё это приводит к угнетению деревьев, снижению продуктивности лесов, нередко к их гибели. Особенно страдают от кислых осадков хвойные леса, что связано с большой продолжительностью жизни хвои (4–7 лет) и накоплением в ней токсичных веществ. В России повреждено около 2 млн га лесов.

Кислотные дожди не только убивают живую природу, но и разрушают памятники архитектуры. Прочный твёрдый мрамор под влиянием раствора серной кислоты превращается в гипс, который легко разрушается. Исторические памятники Греции, Рима, Индии, Великобритании и других стран, простояв тысячелетия, в последние годы разрушаются прямо на глазах. Страдают от кислотных дождей и люди, вынужденные потреблять питьевую воду, загрязнённую токсичными веществами.

Для спасения природы от закисления необходимо снизить выбросы в атмосферу оксидов серы и азота, и прежде всего сернистого газа, так как именно серная кислота и её соли на 70% обусловливают кислотность осадков.