СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ОСНОВНЫЕ ПРОБЛЕМЫ РЕСУРСОВ атмосферного воздуха В УКРАИНЕ

Атмосфера - это воздушная оболочка Земли, является одной из самых главных условий жизни. Как известно, без пищи человек может прожить месяц, без воды - неделю, а без воздуха не выдержит и нескольких минут. Атмосферный воздух - жизненно важный компонент окружающей природной среды, естественная смесь газов, которые являются вне жилых, производственных и других помещений * 104.

* 104: {Закон Украины "Об охране атмосферного воздуха" от 16 октября 1992 №2707-ХII (с изменениями и дополнениями, внесенными Законами Украины от 28 февраля 1995 №875 / 95-ВР, от 21 июня 2001 №2556-III) // СЗ. - №50. - С. 1.}

До того, как человек освоил огонь почти 10 тыс. Лет назад, атмосферным воздухом только дышали. С развитием поселений и промышленности атмосфера стала использоваться как источник кислорода с целью сжигания различных видов топлива и выброса отходов энергетических и других промышленных предприятий. Первые попытки охраны атмосферы в местном масштабе известны с XIII в. Например, в Англии в 1273 был принят закон о запрете сжигания угля в Лондоне. В конце XIX в. утвердили законы об охране атмосферного воздуха: в Германии - 1900 г.., в Англии - 1906, во Франции - 1917, в России -1919 г..

Атмосфера - собственно внешняя оболочка геосферы, ее масса составляет лишь 1 млн массы Земли, но она играет огромную роль во всех природных процессах. Атмосфера вокруг земного шара определяет общий тепловой режим поверхности Земли, защищает ее от вредных космических излучений. Циркуляция атмосферы влияет на местные климатические условия, а через них - на режим рек, почвенно-растительный покров, а также на экзогенные процессы рельефообразования. Известно, что солнечная энергия, которая попадает на Землю, является одним из условий необходимых для жизни, но ее доза определяется атмосферой. Если бы ее не было, днем земная поверхность нагревалась бы до + 100 ° С, а ночью бы ее температура составила бы -100 ° С. Конечно, 200-градус-ный перепад суточных температур намного превышает возможности к выживанию всех форм земной жизни.

Кроме этого, через атмосферу происходит фотосинтез и обмен энергии и информации - основные процессы в биосфере. Атмосферные процессы вызывают ряд сложных экзогенных процессов (выветривание горных пород, деятельность воздушных масс и природных вод и т.д.). Для некоторых организмов (бактерии, летающие насекомые, птицы и другие) атмосфера - это основная среда жизни.

Атмосфера также регулирует важнейшие параметры: температуру, влажность, давление. То есть, самой общей характеристикой состояния атмосферы является климат. Циклы кислорода, углерода, азота, воды обязательно проходят атмосферную стадию. Главное при этом то, что с помощью такого свойства атмосферы, как динамичность, различные вещества вместе с ветрами распределяются по всему земному шару. Очень важным признаком атмосферы прозрачность, которая определяет интенсивность фотосинтеза - единственного природного процесса фиксации солнечной энергии на Земле. Современный газовый состав атмосферы - это результат длительного исторического развития земного шара. В атмосферном воздухе содержится азот - 78,09%, кислород - 20,95, аргон - 0,93, углекислый газ - 0,03%, а также пары воды.

Главные современные проблемы атмосферы и их проявление в Украине

С развитием промышленности, городов и транспорта появился новый источник попадания вещества в атмосферу - так называемое техногенное загрязнение, которое по мощности выбросов такое же, как современная вулканическая деятельность. Атмосферное загрязнение - попадание в атмосферу различных газов, частиц жидких или твердых веществ, паров, превышающей нормальную концентрацию веществ и негативно влияет на организмы, ухудшает их жизненные условия. Атмосферное загрязнение - это неблагоприятные изменения состояния атмосферного воздуха, полностью или частично обусловленные деятельностью человека, которые прямо или косвенно изменяют распределение энергии, уровни радиации, физико-химические свойства атмосферы и условия существования живых организмов. Степень изменений и масштаб последствий зависит от: 1) интенсивности и характера собственно загрязнения; 2) устойчивости атмосферного воздуха антропогенной нагрузки.

Загрязнение атмосферного воздуха заключается в изменениях его состава и свойств в результате попадания или образования в нем физических, биологических факторов и (или) химических соединений, которые могут неблагоприятно влиять на здоровье человека и состояние окружающей природной среды. Загрязняющих веществ - это вещество химического или биологического происхождения, является или попадает в атмосферный воздух и может прямо или косвенно негативно влиять на здоровье человека и состояние окружающей среды * 105.

* 105: {Закон Украины "Об охране атмосферного воздуха" от 16 октября 1992 №2707-ХII (с изменениями и дополнениями, внесенными Законами Украины от 28 февраля 1995 №875 / 95-ВР, от 21 июня 2001 №2556-III) // СЗ. - №50. - С. 1.}

В настоящее время наблюдается катастрофическое уменьшение содержания кислорода в атмосфере. За последние 10-20 лет его количество уменьшилось настолько, насколько за предыдущие 10 тыс. Лет. Среди основных причин этого явления выделяют следующие:

- Уменьшение объемов попадания кислорода в связи с сокращением зеленого покрова планеты;

- Уменьшение фитопланктона Мирового океана в результате ее загрязнения;

- Использование кислорода транспортными средствами (например, легковой автомобиль в течение 1 тыс. Км пробега сжигает годовую норму потребления кислорода человеком)

- Потребление живыми организмами (в среднем человек потребляет 500 л кислорода в сутки);

- Использование промышленностью путем сжигания ископаемого топлива.

Живые организмы без ущерба для себя могут выдерживать наличие в атмосфере определенного количества загрязняющих веществ. Уровень содержания, ниже которого отрицательные реакции не наблюдается, называется пороговыми. Уровень загрязнения определяют следующие три фактора: 1) попадание загрязнителей в воздух; 2) объем пространства, в котором они рассеиваются; 3) механизмы изъятия загрязнителей атмосферы. Различают распространены и опасны категории загрязнителей:

- Взвешенные - мельчайшие частицы и капли, которые есть в воздухе во взвешенном состоянии и наблюдаются в виде смога или дымки;

- Углеводороды и другие летучие органические соединения - к этой группе относятся бензин, растворители и растворы органических веществ, попадающих в воздух в виде паров;

- Угарный газ (очень ядовитый)

- Оксиды азота - газообразные соединения азота и кислорода;

- Оксиды серы, в основном сернистый газ (ядовитый как для растений, так и животных);

- Свинец и другие тяжелые металлы;

- Озон и другие фотохимические окислители, то есть тот озон, попадает в приземных слоев атмосферы, где слишком токсичным;

- Кислоты, в основном, серная и азотная, они чаще всего имеется в виду капель жидкости, образующие кислотные осадки.

Эти и другие загрязнители негативно влияют на здоровье населения, а также на качество окружающей среды (табл. 8.1).


Таблица 8.1. Основные источники загрязнения атмосферы

Примесь Основные источники Среднегодовая

концентрация в воздухе, мг / м 3
Природные Антропогенные
Твердые частицы (пепел, пыль и т.д.) Вулканические извержения пыльные бури, лесные пожаров Сжигание топлива в промышленных и бытовых учреждениях В городах - 0,04-0,4
2 (диоксид серы) Вулканические извержения, окисление серы и сульфатов, рассеянных в море В городах - до 1,0
2 (оксид азота) Лесные пожары Промышленность, автотранспорт, теплоэлектростанции В районах с развитой промышленностью - до 0,2
CO (оксид углерода) Лесные пожары,

океанические

соединения
Автотранспорт, промышленное электрооборудование, черная металлургия В городах - от 1 до 50
Летучие углеводороды Лесные пожары, природный метан Автотранспорт, испарения нефтепродуктов В районах с развитой промышленностью - до 3,0
Полициклические

ароматические

углеводороды
Автотранспорт, химические и нефтеперерабатывающие заводы В районах с развитой промышленностью - до 0,01

Источниками антропогенного загрязнения атмосферы вредными примесями являются теплоэнергетика, промышленность, транспорт, нефте- и газопереработка, испытания ядерного оружия и тому подобное.

В Украине наибольшее количество выбросов загрязняющих веществ в атмосферу наблюдается в таких городах, как Кривой Рог (11,2% от общего выброса), Мариуполь (8,6%), Донецк (5,0%). Объемы выбросов на предприятиях Донецко-Приднепровского региона составляют более 83% от общего объема по стране. Атмосферный воздух больше всего загрязняют выбросы таких предприятий: топливно-энергетического комплекса (35,1%), обрабатывающей промышленности (36,1%) и добывающей (24%). В целом доля выбросов предприятиями этих видов деятельности составляет 95,2% от общего объема в Украине * 106. Также на предприятиях сельского хозяйства выбросы увеличиваются почти по всем видам загрязнений.

* 106: {Национальный доклад Украины о гармонизации жизнедеятельности общества в окружающей природной среде. - М., 2003. - С. 19.}

Одним из крупнейших загрязнителей атмосферного воздуха в Украине является автотранспорт. В результате работы автотранспорта в атмосферу попадают более 56% оксида углерода, 38% углеводородов, 27% оксидов азота от общего для страны количества этих веществ. В течение последних 10-15 лет наблюдается увеличение выбросов автотранспортом в атмосферу загрязнителей почти во всех городах, что связано с переходом на новую методику расчета выбросов и уточнением количества топлива, которое использует автотранспорт. Наиболее распространенными веществами, которые загрязняют атмосферу, являются пыль, диоксид азота, оксид углерода (рис. 8.1).

Загрязненность атмосферного воздуха в Украине

Рис .8.1. Загрязненность атмосферного воздуха в Украине


Карта загрязнения атмосферного воздуха на территории Украины характеризует, прежде всего, общую загрязненность атмосферного воздуха. За последние десятилетия масштабы атмосферных (особенно техногенных) выбросов почти такие, как их природные поступления и даже превышают их. Кроме того, происходят качественные изменения: в атмосферу выбрасывается все больше веществ, которых там раньше не было или было очень мало. Поэтому в атмосфере может не быть механизмов очистки от них.

Оценка загрязнения атмосферного воздуха только по выбросам вредных веществ не полностью характеризует состояние атмосферного воздуха, так как не учитываются трансграничные переносы и загрязнения от других источников (стационарных и передвижных). Поэтому для такой оценки используются фоновые концентрации основных загрязнителей. их негативное влияние на окружающую среду может происходить вследствие непосредственного контакта и путем выпадения вредных веществ из атмосферы, что вызывает вторичное загрязнение воды и почвы. На это нужно учитывать при определении зон возможного экологического бедствия. Пространственный масштаб воздействия колеблется в очень широких пределах в зависимости от характеристик источников загрязнения и объектов воздействия. Концентрация загрязняющих веществ от отдельных локальных источников в результате процессов рассеяния и выпадение примесей быстро уменьшается, что связано с тем, на каком расстоянии от источника это происходит. Поэтому опасные для здоровья человека концентрации загрязнителей от таких источников возможны, как правило, на площади не более 10 100 км 2. В крупных промышленных агломерациях происходит наложение загрязнений от отдельных источников и общая площадь негативного воздействия может быть такой, как площадь агломерации, или даже превышать ее.

С целью оценки степени загрязнения атмосферного воздуха используются фактические максимально разовые и среднесуточные концентрации за несколько лет, но не менее чем за 2 года. Эти концентрации сравниваются с максимально разовыми и среднесуточным предельно допустимыми концентрациями (ПДК). Максимально разовая ПДК нужна, чтобы предусмотреть рефлекторные реакции у человека (ощущение запаха, изменения биоэлектрической активности головного мозга, световой чувствительности глаз и т.п.) во время кратковременного воздействия загрязнителей (до 20 минут), а среднесуточная ПДК - чтобы предупредить общетоксическое, канцерогенный, мутагенный и другие влияния загрязнителей. Для оценки влияния загрязнителей на здоровье населения стоит пользоваться не только максимально разовыми и среднесуточным ПДК, по которым регламентируется содержание химических элементов в воздухе населенных пунктов, но и показателями, характеризующие содержание вредных веществ за длительный период (месяц, год). Основанием для этого является то, что небольшие концентрации веществ при длительном воздействии дают такой же или подобный негативный эффект, и высокая концентрация за короткий промежуток времени.

Степень загрязненности атмосферного воздуха устанавливается по кратности превышения фактической концентрации загрязнителей соответствующей ПДК с учетом класса вредности, общей биологического действия загрязнений воздуха и частоты превышения ПДК * 107. Рассчитаны индексы - это относительные величины, характеризующие связь между фактическими концентрациями примесей в атмосфере, продолжительностью их действия и гигиеническими нормативами качества воздуха, а также величину суммарного загрязнения воздуха. При необходимости по величине индекса определяют фактическую концентрацию загрязнителей. Эти величины - основные показатели картографирования.

* 107: {Методические указания по предупредительного санитарному надзору за районной планировкой. - М .: МЗ СССР, 1990. - С. 43.}

Ориентировочной границей ареала распространения суммарного загрязнения можно считать линию, на которой хранится концентрация загрязнителей 0,5 ПДК. Расчет этого предела (по качественным и количественным показателям) осуществляется с учетом величины суммарной загрязненности атмосферного воздуха, климатопогодных условий и других показателей. Среди климатопогодных условий важно метеорологический потенциал атмосферы. Этот показатель характеризует преобладание тех или иных процессов (накопление или рассеяние в течение года на определенной территории) и определяется по повторяемостью дней со скоростью ветра 0-1 и более 6 м / с; а также дней с туманами и осадками. Если метеорологический потенциал атмосферы более 1, то преобладают процессы накопления, если меньше 1 - самоочищения атмосферы (рис. 8.2).

Как видно из рис. 8.1, интегральное фоновое оценивания загрязненности воздуха (на карте изображено с помощью изолиний и ареалов) имеет следующие уровни: допустимый (индексы меньше 1); повышенный (1-20); угрожающий (20-60) опасный (60-250) очень опасный (более 250). С помощью диаграмм характеризуется структура основных загрязнителей атмосферного воздуха в Украине, сгруппированные в классы: галогены, сера и ее соединения, азот и его соединения, углерод и его соединения, органические соединения, металлы, взвешенные вещества. За каждым классом подается список загрязнителей. Для сравнения между собой проведена их стандартизация. Внизу каждой диаграммы цифрами обозначено загрязнители определенной группы.

Метеорологический потенциал атмосферы (вверху) и потенциал самоочищения поверхностных вод Украины

Рис .8.2. Метеорологический потенциал атмосферы (вверху) и потенциал самоочищения поверхностных вод Украины


Наибольшее загрязнение атмосферы наблюдается в Донецко-Приднепровском регионе, а также областных центрах Украины. Чем больше загрязнения, тем больше опасность для здоровья населения и состояния окружающей среды. Например, длительное загрязнение атмосферного воздуха сернистым газом, окислами углерода, азотом и другими веществами вредно влияет на здоровье человека. При этом может увеличиваться общая заболеваемость населения, что обусловлено поражением отдельных органов и систем организма - легочной (пневмонии, бронхиальная астма и другие неспецифические болезни легких); сердечно-сосудистой (гипертоническая болезнь, инфаркт миокарда, хронические болезни и т.д.). Большое влияние на уровень заболеваемости населения имеет суммарное загрязнение атмосферного воздуха. Это соответствует среднему уровню суммарной загрязненности атмосферного воздуха, который преобладает на территории Украины.

По суммарного загрязнения атмосферного воздуха на уровне 10 Р наблюдается значительное увеличение хронических заболеваний не только среди детей, но и среди взрослых. Для некоторых заболеваний (ишемическая болезнь сердца, острые респираторные болезни и грипп) существенное их распространения возможно только на уровне 20 Р. Такое загрязнение характерно для промышленных регионов и территорий, расположенных вблизи них. Кроме того, в зонах размещения промышленных предприятий наблюдаются специфические загрязнения, также обуславливают ухудшение состояния здоровья человека. Например, в зонах расположения атомных электростанций возможна высокая общая заболеваемость населения, особенно злокачественными опухолями; тепловых электростанций и цементных заводов - силикоз; в зоне металлургических заводов - хронические бронхиты; цветной металлургии - рак легких; алюминиевых заводов - отравление фтором; интенсивного движения автотранспорта - хронические отравления, поражения легких и др. Высокий уровень загрязнения угрожает здоровью не только современного, но и будущего поколений.

Сравнительный анализ карт загрязненности атмосферного воздуха и метеорологического потенциала атмосферы свидетельствует о том, что территория Украины благоприятна для рассеивания загрязнителей. Исключение составляют горные районы Карпат и Крыма, где условия благоприятны для накопления загрязнителей. Но в этих регионах небольшой или вообще нет промышленного загрязнения. Поэтому для всей территории Украины характерен определенный положительный потенциал самоочищения атмосферы. Поэтому можно предположить, что экологическое состояние атмосферного воздуха улучшится, если придерживаться определенных природоохранных мероприятий.

Сейчас атмосфера Земли разогревается значительно быстрее. Это обусловлено деятельностью человека, в результате чего повышается температура атмосферы (в процессе сжигания большого количества угля, нефти, газа). Сжигание органического топлива, а также уничтожение лесов приводит к накоплению в атмосфере углекислого газа. За последние 120-130 лет его содержание в воздухе увеличился в среднем на 17%.

Этим обусловлено особое значение углекислого газа в изменении климата. Он поглощает длинноволновую радиацию и является одним из факторов, создающих парниковый эффект в атмосфере; увеличение концентрации углекислоты приводит к повышению температуры у земной поверхности. Одновременно с техногенным опылением атмосферы растет и выделения техногенного тепла вследствие сжигания топлива и использования электрической энергии, что является очень важным фактором изменений глобальной температуры. Загрязнение атмосферы приводит также разрушения зданий и сооружений, что связано с действием абразивов (т.е. твердых частиц) и коррозией. Но особенно сильное влияние в связи с таким загрязнением испытывают живые организмы. Животные поражаются как прямо, так и опосредованно, когда загрязняющие вещества попадают в организм вместе с растениями. В загрязненных районах резко повышается вероятность заболеваний верхних дыхательных путей.

Парниковым эффектом называют способность атмосферы избирательно поглощать электромагнитное излучение в определенных диапазонах волн такими компонентами атмосферы, как:

- Двуокись углерода, поглощает длинноволновое (инфракрасное) излучение в широком диапазоне волн;

- Водяной пар, что подобную поглощающую способность;

- Углеводородные газы, прежде всего, метан.

Итак, парниковый эффект - это способность атмосферы, пропускает коротковолновое электромагнитное излучение от Солнца, задерживать (частично или полностью) поток тепла от земной поверхности, возвращая его к Земле в виде "встречного излучения" (рис. 8.3).

Известно, что обычное оконное стекло имеет почти такую же свойство - пропускает видимый свет, но задерживает тепловое излучение. Таким образом нагревается воздух в теплицах и парниках или комнате солнечного дня. Не вся атмосфера, а лишь некоторые ее компоненты и примеси могут играть роль таких фильтров. их называют парниковыми газами. К ним относятся: водяной пар, диоксид углерода, метан, двуокись азота, фреоны. Эффект, обусловленный общим действием парниковых компонентов, очень важен. При условии, если парникового эффекта нет, средняя температура на Земле (то есть в приземном слое воздуха) была бы на 33 ° С ниже, чем сейчас, и составляла бы всего 18 ° С, то есть меньше, чем январская температура в Арктике.

В течение эволюции земная поверхность (ее климат, ландшафты, хозяйственная деятельность и привычки людей) приспосабливалась к такому термодинамического состояния, отвечающего многолетнем (возрастном) значению температуры и режима ее изменений, определяются, кроме внешних факторов, а именно парниковым эффектом атмосферы. Он зависит от баланса в атмосферном воздухе парниковых компонентов. На сегодня происходят такие процессы, которые нарушают этот баланс, что, в свою очередь, вызывает дисбаланс энергетической системы географической оболочки. Подсчитано, что ежегодно на планете сжигается около 2 млрд т ископаемого топлива, в результате чего в атмосферу попадает почти 5500000000 т углекислого газа, еще 1700000000 т его поступает в связи с уничтожением и выжиганием лесов и окислением органического вещества почвы (гумуса). В результате концентрация углекислого газа в атмосфере, в начале XX в. составляла около 0,029%, уже в конце XX в. достигла 0,035%, то есть увеличилась в среднем на 20%.

Общая схема механизма образования парникового эффекта

Рис. 8.3. Общая схема механизма образования парникового эффекта

Пока эти изменения мало ощутимы, ведь общая температура повысилась менее чем на 0,6 ° С. Но в географической оболочке очень чувствительные системы, находящиеся в неуравновешенном состоянии (прежде всего это ледники, температура которых составляет почти 0 ° С). Итак, незначительные колебания температуры вызывают существенные изменения состояния ледяной системы, что, в свою очередь, влияет на другие системы, поскольку в природе все взаимосвязано. Здесь действует общее правило: в неуравновешенному системе малые флуктуации приводят к существенным преобразований, вплоть до необратимых.

Глобальное потепление климата может вызвать повышение уровня Мирового океана, прежде всего, вследствие таяния ледников в Антарктиде, Арктике и горах, а также увеличение объема воды в верхнем слое океана в результате так называемого термического расширения, что повлечет затопление многих прибрежных районов и крупных городов ( Нью-Йорк, Лос-Анджелес, Лондон, Венеция, Шанхай и т.д.). Это глобальной катастрофой, ведь от С до 50% населения земного шара проживает на побережьях океанов, близких к ним территориях или островах. Тогда начнется миграция десятков миллионов людей, затопление городов и продуктивных земель, расположенных невысоко над уровнем моря.

За последние 100 лет 1998 был самым теплым; по сравнению с периодом 1961-1990 гг. средняя температура Земли увеличилась на 0,58 ° С. Климатологи считают это резким повышением температуры. Также установлено, что после 1990 в течение семи лет наблюдалась рекордно высокая температура воздуха, а 10 самых теплых лет зафиксировано, начиная с 1983 г.. Прошлые два века были самыми жаркими за последние 1200. Потепление климата на Земле происходит неравномерно: в высоких широтах изменения температуры почти в 3,5 раза больше, чем у экватора. В Северном полушарии среднее повышение температуры на 0,3 ° С больше, чем в Южной; над континентами она достигает 1,6 ° С, а над океаном - 0,8 ° С. В результате во многих регионах климат является нестабильным, в отдельных местах даже похолодало.

За прошедшие 100 лет показатели средней температуры в Европе увеличились на 1,2 ° С (для сравнения: мировое повышение температуры составило 0,6 ° С). Общее количество осадков за последнее столетие выросла почти на 2%, причем особое увеличение влажности климата (10-40%) наблюдалось в северной Европе и на западе России. Согласно прогнозу, в XXI в. количество осадков ежегодно увеличиваться на 1-2% * 108. Соответственно, увеличивается вероятность возникновения наводнений в одних регионах, тогда как в других, возможно, будут засухи.

* 108: {Окружающая среда в Европе: Третья оценка / Европ. агентство по охране окруж. среды. - Копенгаген, 2003. - С. 37.}

По данным ООН, к 2100 г.. Температура воздуха на планете вырастет в среднем на С ° С. Предполагается резкое увеличение температуры зимой в полярных областях, в зависимости от того, насколько морской лед приблизится к полюсу. Глобальное потепление также может обусловить летом высыхания и нагрева почвы в континентальных районах в зоне средних широт, что связано с ранним таянием снегов и выпадением осадков, уменьшением влажности почвы в период перехода от весны к лету. По данным Межправительственной комиссии по изменению климата, если не направлять усилия на уменьшение выбросов парниковых газов, к 2100 г.. Их уровень составит от 650 до 970 частей на миллион, что приведет к повышению средней температуры на 6 ° С по сравнению с уровнем 1990

Глобальное потепление может нанести значительный ущерб морским экосистемам: затопленные прибрежного мелководья приведет уменьшение вылова морепродуктов в связи а гибелью ценных видов рыб, обеднение видового разнообразия флоры и фауны, нарушение гидробиологического и гидрохимического режимов вод. Перегрев температуры планеты может привести к непредвиденным событиям. Например, на территориях будут ураганы, сильные ветры, смерчи, эрозионные процессы и другие экологические бедствия, а на других - наводнения, ливни, затопление населенных пунктов и продуктивных земель. Кроме того, глобальные изменения климата обязательно будут влиять на состояние здоровья людей: вследствие усиления теплового стресса в южных регионах в связи с распространением многих видов заболеваний.

Открытый характер атмосферы как системы предопределяет возможность ее связей с поверхностью Земли, биосферы и Космосом. Влияние космических, солнечных, ультрафиолетовых лучей оказывается во всей толще атмосферы, но больше всего - в озоновом слое (расположен в широтах на высоте 9-30 км, а в тропических широтах - 18-32 км) и ионосфере (80-400 км). Активнее есть связи озонового слоя с тропосферой. В озоновом слое поглощаются почти все ультрафиолетовые лучи, а метан и другие углеводороды быстро окисляются. Таким образом, озоновый слой не только защищает жизнь в биосфере от пагубной дозы ультрафиолетовых лучей Солнца, но и обезвреживает многие токсические примеси природного и техногенного происхождения в атмосфере.

Озон в переводе с греч. означает "ароматный"; такое название ему дал в 1840 швейцарский химик К. Шонбейн. С 1881 начали различать тропосферный, расположенный от поверхности Земли до 12-17 км и стратосферный озон - до 50 км. Именно озон является причиной голубого цвета неба. В атмосфере озон образует озоносферу - важнейшую часть атмосферы, влияет на климат и защищает все живое от ультрафиолетового излучения. Максимальная концентрация озона наблюдается на высоте 18-36 км. Люди защищены от агрессивного воздействия ультрафиолетового излучения, поскольку большая его часть (99%) поглощается слоем озона в стратосфере на высоте почти 25 км от земной поверхности. Этот слой и называется озоновым экраном. Но некоторые антропогенные загрязнители Его разрушают. Прежде всего, это касается свободных атомов хлора, катализируют (ускоряют) процесс разложения озона, а их в атмосферу попадает много. К тому же, атомы хлора оставляют стратосферу очень медленно. Больше вреда наносят хлорфторуглероды, очень летучие и нерастворимые в воде. То есть они являются переносчиками атомов хлора в стратосферу.

Итак, хлор - катализатор реакции распада озона. Совершив цикл один раз, хлор повторяет его много раз, пока не залито стратосферу либо не будет отключено. Ученые подсчитали, что за время длительного пребывания в стратосфере каждый атом хлора уничтожит почти 100 тыс. Молекул озона и тем самым способствовать попаданию на земную поверхность такого же количества ультрафиолетовых фотонов. Значимость проблемы признали подразделения ООН, в частности, этот вопрос начали рассматривать в Программе ООН по окружающей среде (ЮНЕП).

В 1975 г.. Всемирная метеорологическая организация впервые выступила с заявлением о влиянии деятельности человека на озоновый слой и его возможные последствия. В 1977 г.. По инициативе ЮНЕП провели специальное совещание экспертов по озона, в которой приняли "Мировой план действий по озоновому слою".

В 1985 г.. Путем спутниковых наблюдений обнаружили "дыру" в озоновом экране над Южным полюсом. Над территорией, которая по площади равна США, содержание озона уменьшилось на 50%. Как выяснили специалисты, причина заключается в том, что частицы облаков, которые формируются при очень низких температурах, стимулируют высвобождение атомов хлора с хлорфторуглеродов. Таким образом, при антарктической зимы накапливается их большое количество, а затем под действием весеннего солнца озон разрушается активным хлором. В Вене 1985 была подписана Конвенция по охране озонового слоя. А 1987 в Монреале утвердили международное соглашение об уменьшении и последующий отказ от производства веществ, разрушающих озоновый слой.

Реализация Венской конвенции и Монреальского протокола в Западной Европе успешно закончилась; там использования веществ, разрушающих озоновый слой, уменьшалось быстрее, чем это предполагалось в Протоколе. Но длительное сохранение этих веществ в атмосфере означает, что озоновый слой, возможно, полностью восстановится лишь после 2050 p., Даже при таких ускоренных темпов вывода по потреблению веществ, разрушающих озоновый слой.

В Украине осуществляется тщательный контроль за состоянием озонового экрана над ее территорией. Действуют шесть специальных станций (в Киеве, Одессе, Борисполе, Богуславе, Львове и Феодосии), контролирующие попадание ультрафиолетовой радиации. В процессе таких исследований обнаружили, что с 1980 г.. Озоновый слой над Украиной становится менее мощным. Поэтому Украина присоединилась к Конвенции 1985 по охране озонового экрана и уменьшения выбросов и производства фреонов и других веществ, разрушающих озон.

Государственная гидрометеорологическая служба регулярно осуществляет мониторинг 54 больших и малых городов, 13 агломерационных производств, которые в основном сосредоточены в Донецко-Приднепровском промышленном регионе и характеризуются высоким уровнем выбросов в атмосферный воздух не только классических загрязнителей, но и специфических канцерогенных веществ. Всего в течение последних нескольких лет ежегодные концентрации пыли, оксидов азота, двуокиси серы и оксида углерода уменьшились вместе с уровнем загрязнения. Однако они часто превышают ПДК, что нормированы согласно украинским стандартам качества атмосферного воздуха, в 1,1 раза и более * 109.

* 109: {Национальный доклад Украины о гармонизации жизнедеятельности общества в окружающей природной среде. - М., 2003. - С. 40.}

Если данные определений сравнить со стандартами, отраженными в рекомендациях Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) по качеству воздуха в Европе, то качество воздуха по классических загрязнителей, за исключением оксидов азота, в Украине улучшается (табл. 8.2). Показатели по оксидов серы и углерода находятся в пределах значений в соответствии с рекомендациями, поскольку стандарты ВОЗ для этих веществ менее строгие. Однако, если речь идет о специфических и токсичные загрязнители, то даже стандарты ВОЗ превышаются почти во всех крупных городах Украины. Худшая общая ситуация наблюдается в Киеве, Харькове, Днепропетровске, Донецке, Кривом Роге, Львове, Мариуполе, Одессе и Запорожье.

Таблица 8.2. Попадание загрязняющих веществ в окружающую среду

Попадание загрязняющих веществ, тыс. Т 1985 1990 1994 1995 1 996 1 997 1 998 +1999 2000 +2001
В атмосферу 18777 15549 8347 7484 5342 5966 6041 5853 5909 4055
В поверхностные водоемы 8956 9706 12396 12282 11895 9541 9181 8917 9108 8678
В ресурсах 75670 75605 75677 60773 60136 57704 49420 45927
В расчете на одного человека, кг
В атмосферу 369 300 161 145 124 118 120 117 119 83
В поверхностные водоемы 176 187 239 238 233 188 183 179 184 178
В ресурсах 1457 Тысяча девятьсот пятьдесят-шесть +1481 1 186 Тысяча сто девяносто-пять +1156 998 944

В течение последних 10-15 лет выбросы парниковых газов в Украине неуклонно уменьшались и достигли в 1998 45% от уровня 1990 Наибольшие изменения наблюдаются в выбросах закиси азота, уменьшились за рассматриваемый период почти на 64% вследствие снижения промышленного производства и уменьшение объемов использование минеральных удобрений в сельском хозяйстве. Ключевыми секторами, которые влияют на выбросы и поглощения парниковых газов в Украине, являются:

- Топливно-энергетический комплекс и его подсектора (электроэнергетика и теплоснабжение, угольная промышленность);

- Промышленность и ее главные подсекторы (горно-металлургический комплекс, химическая и металлообрабатывающая промышленности, машиностроение, промышленность строительных материалов;

- Жилой сектор и коммунально-бытовое хозяйство;

- Транспорт;

- Другие сектора экономики.

Результаты расчетов показывают, что при любом экономического развития выбросы парниковых газов в 2015 не будут превышать уровня 1990

Еще одной глобальной экологической проблемой атмосферы проблема кислотных осадков. Термин "кислотные дожди" появился Во второй половине XIX в. Его ввел английский химик А. Смит. Впервые вопрос кислотных осадков стало предметом международного обсуждения в 1975 на 18-й Генеральной ассамблеи международного союза по теоретической и прикладной химии. Накопление в атмосфере оксидов серы и азота вызывает образование серной и азотной кислот, их солей и выпадения кислотных дождей (рис. 8.4).

К природным источникам, способствующих возникновению кислотных осадков, относятся: вулканическая деятельность, грозовые разряды и молнии, биогенные выделения. В мире только в результате вулканической деятельности ежегодно выделяется 4-16 млн т сернистых соединений. Сера содержится в таких полезных ископаемых, как уголь, нефть, железные и другие руды. Поэтому серный газ образуется при сжигании угля, нефти, добычи и переработки цветных металлов. Антропогенные источники выделяют почти 93% оксида азота, вследствие взаимодействия с водяным паром образует азотную кислоту. Кислотными дождями называют те осадки, показатель рН которых меньше 5,6. Сейчас по содержанию кислоты дожди соответствуют сухому вину, а часто и столовой оптовые.

Влияние кислотных осадков на окружающую среду усиливается в период таяния снегов, когда все накопленные за зиму кислотные осадки направляются в реки и ручьи в период размножения большинства организмов. Если кислотные осадки попадают в почву, они вымывают алюминий и тяжелые металлы, имеющие сильный токсическое воздействие как на растения, так и на животных. В Швеции и Норвегии, например, рыба погибла почти в 6,5 тыс. Озер и 7 реках; сейчас в Канадской провинции Онтарио около 1200 озер мертвы вследствие выпадения кислотных осадков. Они также оказывают существенное влияние на деградацию лесов, нарушая при этом защитный восковой покров письму, вымывая биогены, мобилизуя токсичные элементы. В Западной Европе количество лесов, пострадавших от кислотных дождей, в последние 2-3десятириччя достигла 30%, а иногда - 50%. Безусловно, кислотные осадки влияют и на здоровье населения; межгосударственные перемещения атмосферных загрязнителей создают условия для мировых экологических конфликтов.

Упрощенная схема образования кислотных осадков

Рис. 8.4. Упрощенная схема образования кислотных осадков

Например, по оценкам специалистов, только 10% загрязнителей, выпадающих из атмосферы на территорию Норвегии, имеют собственное норвежское происхождение, другие переносятся из других стран; почти такая же ситуация наблюдается и в Швеции (30%).

Итак, вредное воздействие кислотных осадков на окружающую среду имеет следующие основные последствия:

- Урожайность многих сельскохозяйственных культур уменьшается на 3-8% в связи с повреждением письму кислотами;

- Из почвы вымывается кальций, калий, магний, вызывает деградацию фауны и флоры;

- Отравляется вода озер и прудов, в которых гибнет рыба, многочисленные виды насекомых, исчезают птицы и животные, которые питаются насекомыми;

- Исчезают леса, прежде всего, в горных районах (Карпаты), что приводит к увеличению количества горных оползней и селей;

- Растет количество заболеваний среди людей (раздражение глаз, болезни дыхательных путей);

- Резко ускоряется разрушение памятников архитектуры, жилых домов, особенно тех, которые отделаны мрамором и известняком.

На сегодня кислотные осадки стали типичными для Украины. Например, в Черкасской области осадки окисленные азотной кислотой, а Сумской - серной. Частота выпадения кислотных дождей быстро увеличивается. Площадь кислых почв в Украине за последние С-40 лет выросла в среднем на 20%. В таких почвах повышается миграция свинца, цинка, никеля и меди. Сейчас концентрации во влажных осадках на территории Украины в большинстве случаев соответствуют основным природным значениям, причем высокое содержание загрязнителей наблюдается в осадках в Донецком регионе. Кислотные осадки в 2001-2002 pp. были в Автономной Республике Крым и Одесской области (водородный показатель рН ниже 4,5), тогда как Волынская и Черниговская области, города Киев и Львов подвергшихся воздействию низькокислотних осадков в пределах от 4,5 до 5,5 рН * 110.

* 110: {Национальный доклад Украины о гармонизации жизнедеятельности общества в окружающей природной среде. - М., 2003. - С. 21.}

Решение этой проблемы требует осуществления следующих мер:

- Резкое уменьшение выбросов оксидов серы и азота, поскольку именно серная кислота и ее соли на 70-80% обусловливают кислотность дождей;

- Применение новых технологий, связанных с: а) экономией топлива; б) изъятием серы из топлива; в) улавливанием оксида серы из дымовых труб; г) уменьшением выбросов азота

- Широкое международное сотрудничество, поскольку это вопрос глобальный; основными международными соглашениями по такой проблемы является "Конвенция о трансграничном загрязнении" 1983 и "Протокол о 30-процентное снижение выбросов оксидов серы на территории 20 государств Европы и Канады" (Хельсинки, 1985).

Если речь идет об охране атмосферы вообще, различают следующие основные группы мероприятий, направленных на:

- Уменьшение валовой количества загрязнителей, попадающих в атмосферу, улучшение качества топлива, совершенствование технологических процессов и тому подобное;

- Защита атмосферы путем рассеивания, обработки и нейтрализации вредных выбросов - сооружение на промышленных предприятиях слишком высоких труб (300 м и более), очистных сооружений (фильтров), бактериальное разложение загрязнителей, их поглощения растениями и тому подобное;

- Предотвращение загрязнения атмосферы с помощью рационального, дисперсного размещения предприятий - источников вредных выбросов - с учетом природных условий и потенциальной возможности загрязнения воздуха.

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   След >