Влияние атмосферных загрязнителей на биосферу
Влияние СО2
одним из основных по массе загрязнителей атмосферы является углекислый газ. В XX в. имело место существенное увеличение концентрации CO2 в атмосфере. Выброс CO2 в окружающую среду неразрывно связан с потреблением и производством энергии.
Экологи предупреждают, что если не удастся уменьшить выброс в атмосферу углекислого газа, то нашу планету ожидает катастрофа, связанная с повышением температуры вследствие так называемого парникового эффекта.
Сущность этого явления заключается в том, что ультрафиолетовое солнечное излучение достаточно свободно проходит через атмосферу с повышенным содержанием CO2 и метана CH4. Отражающиеся от поверхности инфракрасные лучи задерживаются атмосферой с повышенным содержанием CO2, что приводит к повышению температуры, а следовательно, и к изменению климата. Анализ наблюдений за последние 100 лет свидетельствует, что самыми тяжелыми были 1980, 1981, 1983, 1987 и 1988 гг. В Северном полушарии поверхностная температура в настоящее время на 0,4 0С выше, чем в 1950 – 1980 гг. В будущем предполагается дальнейший рост температуры, примерно на 2–4 0С к 2050 г., поэтому за счет таяния ледников и полярных льдов в ближайшие 25 лет ожидается повышение уровня Мирового океана на 10 см.
Наряду с этими прогнозами имеются данные, свидетельствующие о том, что концентрация диоксида углерода в атмосфере является не единственным фактором, влияющим на ее температуру. Согласно этим данным имеют место также эффекты охлаждения за счет твердых частиц, причем наибольшее воздействие в глобальном масштабе из всех твердых частиц оказывают тонкодисперсные пыли, поскольку они не оседают и остаются в верхних слоях атмосферы, откуда не удаляются ни с дождем, ни какими-либо другими путями. Эти пылевые облака отражают солнечный свет, и дальнейшее увеличение содержания вещества в атмосфере в виде частиц могло бы в будущем привести к ненормальному понижению средней температуры вблизи поверхности земли. Оценка содержания твердых частиц в атмосфере за период 1850–1970 гг. показала рост примерно на 50 %. Предполагают, что дальнейшее увеличение содержания твердых частиц еще на 50 % может привести вследствие отражения солнечного света к снижению средней температуры приземного слоя атмосферы на 0,5–1,0 0С.
Влияние пыли
Загрязняющие вещества проникают в организм через органы дыхания. Суточный объем вдыхаемого воздуха для одного человека составляет 6…12 м3. При нормальном дыхании с каждым вдохом в организм человека поступает от 0,5 до 2 л воздуха.
Вдыхаемый воздух через трахею и бронхи попадает в альвеолы легких, где происходит газообмен между кровью и лимфой. В зависимости от размеров и свойств загрязняющих веществ их поглощение происходит по-разному.
Грубые частицы задерживаются в верхних дыхательных путях и, если они не токсичны, могут вызывать заболевание, которое называется пылевой бронхит. Тонкие частицы пыли (0,5–5 мкм) достигают альвеол и могут привести к профессиональному заболеванию, которое носит общее название пневмокониоз. Его разновидности: силикоз (вдыхание пыли, содержащей SiO2), антракоз (вдыхание угольной пыли), асбестоз (вдыхание пыли асбеста) и др.
Наличие пыли в атмосфере, помимо вышеуказанных отрицательных последствий, уменьшает поступление к поверхности Земли ультрафиолетовых лучей. Наиболее сильно влияние загрязнений на здоровье человека проявляется в период смогов. В это время ухудшается самочувствие людей, резко возрастает число легочных и сердечно-сосудистых заболеваний, возникают эпидемии гриппа.
Смог: 1) сочетание пылевых частиц и капель тумана (от англ. smoke – дым и fog – густой туман); 2) термин, используемый для обозначения видимого загрязнения воздуха любого характера.
Интенсивный смог вызывает удушье, приступы астмы, аллергические реакции, раздражение глаз, повреждение растительности, зданий и сооружений (особенно сильно страдают покрытия и скульптурные элементы). Печально знаменит смог 1952 г. в Лондоне. Он унес более 4 тыс. жизней.
Смог ледяной (аляскинского типа) – сочетание газообразных загрязнителей, пылевых частиц и кристаллов льда, возникающих при замерзании водяных капель тумана и пара отопительных систем.
Смог лондонского типа (влажный) – сочетание газообразных загряз-нителей (в основном сернистого ангидрида), пылевых частиц и капель тумана.
Смог фотохимический (Лос-Анджелесского типа, сухой)– вторичное (кумулятивное) загрязнение воздуха, возникающее в результате разложения загрязняющих веществ солнечными лучами (особенно ультрафиолетовыми). Главный ядовитый компонент – озон (Оз). Дополнительными его составляющими служат угарный газ (СО), оксиды азота (NOх), азотная кислота (НNО3).
Загрязнения атмосферы вредно сказываются и на растениях. Разные газы оказывают различное влияние на растения, причем восприимчивость растений к одним и тем же газам неодинакова. Наиболее вредны для них: сернистый газ, фтористый водород, озон, хлор, диоксид азота, соляная кислота.
Загрязняющие атмосферу вещества отрицательно влияют на сельскохозяйственные растения как за счет непосредственного отравления зеленой массы, так и интоксикации почвы.
К антропогенным процессам относятся разрушения озонового экрана, которые вызываются:
- работой холодильников на фреоне и аэрозольных установках;
- выделением NO2 в результате разложения минеральных удобрений;
- полетами самолетов на большой высоте и запусками ракетоносителей спутников (выброс оксидов азота и паров воды);
- ядерными взрывами (образование оксидов азота);
- процессами, способствующими проникновению в стратосферу соединений хлора и др.
По оценкам ученых, в настоящее время содержание озона уменьшается ежегодно примерно на 0,1 %. Если выброс фреона будет продолжаться на уровне 1975 г., то уменьшение содержания озона через 100 лет может составить 11–16 %, а через 50 лет – 5–8 %. В ближайшие годы антропогенное воздействие на атмосферу мало повлияет на содержание озона, но приведет к заметному перераспределению его по высоте. Это существенно может изменить климат и вызвать другие негативные последствия.
Контрольные вопросы
1. В чем заключается роль атмосферы в жизни планеты?
2. Какие основные компоненты входят в состав атмосферы?
3. В чем заключается защитная функция озонового слоя?
4. Сформулируйте понятие «загрязнитель».
5. Назовите основные виды загрязнителей биосферы.
6. Понятие и причины «парникового эффекта».
7. Что такое «смог»? Происхождение и разновидности смогов.
8. Причины разрушенияозонового экрана.