Екологічні наслідки забруднення атмосфери

3.1 Парниковий ефект
3.2 Порушення озонового шару
3 Кислотні дощі
Висновок


1. Атмосфера - зовнішня оболонка біосфери.
Маса атмосфери нашої планети незначна - всього лише одна мільйонна маси Землі. Однак її роль у природних процесах біосфери величезна. Наявність навколо земної кулі то атмосфери визначає загальний тепловий режим поверхні нашої планети, захищає її від шкідливих космічного та ультрафіолетового випромінювань. Циркуляція атмосфери впливає на місцеві кліматичні умови, а через них - на режим річок, грунтово-рослинний покрив і на процеси рельєфоутворення.
Сучасний газовий склад атмосфери - результат тривалого історичного розвитку земної кулі. Він являє собою в основному газову суміш двох компонентів - азоту (78,09%) і кисню (20,95%). У нормі в ньому присутні також аргон (0,93%), вуглекислий газ (0,03%) і незначні кількості інертних газів (неон, гелій, криптон, ксенон), аміаку, метану, озону, діоксидів сірки та інших газів. Поряд з газами в атмосфері містяться тверді частинки, що поступають з поверхні Землі (наприклад, продукти горіння, вулканічної діяльності, частки грунту) і з космосу (космічна пил), а також різні продукти рослинного, тваринного чи мікробного походження. Крім того, важливу роль в атмосфері відіграє водяна пара.
Найбільше значення для різних екосистем мають три газу, що входять до складу атмосфери: кисень, вуглекислий газ і азот. Ці гази беруть участь в основних біогеохімічних циклах.
Кисень відіграє найважливішу роль в житті більшості живих організмів нашої планеті. Він необхідний всім для дихання. Кисень не завжди входив до складу земної атмосфери. Він з'явився в результаті життєдіяльності фотосинтезуючих організмів. Під дією ультрафіолетових променів він перетворювався на озон. У міру накопичення озону відбулося утворення озонового шару у верхніх шарах атмосфери. Озоновий шар, як екран, надійно захищає поверхню Землі від ультрафіолетової радіації, згубної для живих організмів.
Сучасна. Атмосфера містить чи двадцяту частину кисню, наявного на нашій планеті. Головні. Запаси кисню зосереджені в карбонатах, в органічних речовинах і оксиди заліза, частина кисню розчинена у воді. В атмосфері, мабуть, склалося приблизне рівновагу між виробництвом кисню в процесі фотосинтезу і його споживанням живими організмами. Але останнім часом з'явилася небезпека, що в результаті людської діяльності запаси кисню в атмосфері можуть зменшитися. Особливу небезпеку становить руйнування озонового шару, яке спостерігається в останні роки. Більшість вчених пов'язують це з діяльністю людини.
Кругообіг кисню в біосфері надзвичайно складний, тому що з ним вступає в реакцію дуже багато органічних і неорганічних речовин, а також водень, з'єднуючись з яким кисень утворює воду.
Вуглекислий газ (діоксид вуглецю) використовується в процесі фотосинтезу для утворення органічних речовин. Саме завдяки цьому процесу замикається круговорот вуглецю в біосфері. Як і кисень, вуглець входить до складу грунтів, рослин, тварин, бере участь в різноманітних механізмах кругообігу речовин у природі. Вміст вуглекислого газу в повітрі, яке ми вдихаємо, приблизно однаково в різних районах планети. Виняток становлять великі міста, в яких вміст цього газу в повітрі буває вище норми.
Деякі коливання вмісту вуглекислого газу в повітрі місцевості залежать від часу доби, сезону року, біомаси рослинності. У той же час дослідження показують, що з початку століття середній вміст вуглекислого газу в атмосфері, хоча і повільно, але постійно збільшується. Вчені пов'язують цей процес головним чином з діяльністю людини.
Азот - незамінний біогенний елемент, оскільки він входить до складу білків і нуклеїнових кислот. Атмосфера - невичерпний резервуар азоту, однак основна частина живих організмів не може безпосередньо використовувати цей азот: він повинен бути попередньо пов'язаний у вигляді хімічних сполук.
Частково азот надходить з атмосфери в екосистеми у вигляді оксиду азоту, що утворюється під дією електричних розрядів під час гроз. Проте основна частина азоту вступає у воду і грунт у результаті його біологічної фіксації. Існує кілька видів бактерій і синьо-зелених водоростей (на щастя, вельми численних), які здатні фіксувати азот атмосфери. В результаті їх діяльності, а також завдяки розкладанню органічних залишків у грунті рослини-автотрофи отримують можливість засвоювати необхідну азот.
Кругообіг азоту тісно пов'язаний з кругообігом вуглецю. Незважаючи на те що кругообіг азоту складніше, ніж кругообіг вуглецю, він, як правило, відбувається швидше.
Інші складові частини повітря не беруть участь в біохімічних циклах, але наявність великої кількості забруднювачів в атмосфері може привести до серйозних порушень цих циклів.
2. Забруднення атмосфери.
Забруднення атмосфери. Різні негативні зміни атмосфери Землі зв'язані головним чином зі зміною концентрації другорядних компонентів атмосферного повітря.
Існує два головних джерела забруднення атмосфери: природний і антропогенний. Природний джерело - це вулкани, пилові бурі, вивітрювання, лісові пожежі, процеси розкладання рослин і тварин.
До основних антропогенних джерел забруднення атмосфери належать підприємства паливно-енергетичного комплексу, транспорт, різні машинобудівні підприємства.
Крім газоподібних забруднюючих речовин, в атмосферу надходить велика кількість твердих частинок. Це пил, кіптява та сажа. Велику небезпеку таїть забруднення природного середовища важкими металами. Свинець, кадмій, ртуть, мідь, нікель, цинк, хром, ванадій стали практично постійними компонентами повітря промислових центрів. Особливо гостро стоїть проблема забруднення повітря свинцем.
Глобальне забруднення атмосферного повітря позначається на стані природних екосистем, особливо на зеленому покриві нашої планети. Одним з найбільш наочних показників стану біосфери служать лісу їх самопочуття.
Кислотні дощі, викликані головним чином діоксидом сірки та оксидами азоту, завдають величезної шкоди лісовим біоценозу. Встановлено, що хвойні породи страждають від кислотних дощів в більшій мірі, ніж широколистяні.
Тільки на території нашої країни загальна площа лісів, уражених промисловими викидами, досягла 1 млн га. Значним чинником деградації лісів в останні роки є забруднення навколишнього середовища радіонуклідами. Так, в результаті аварії на Чорнобильській АЕС уражено 2,1 млн га лісових масивів.
Особливо сильно страждають зелені насадження в промислових містах, атмосфера яких містить велику кількість забруднюючих речовин.
Повітряна екологічна проблема виснаження озонового шару, у тому числі поява озонових дір над Антарктидою і Арктикою, пов'язана з надмірним застосуванням фреонів у виробництві та побуті.
Господарська діяльність людини, набуваючи все більш глобального характеру, починає робити вельми відчутний вплив на процеси, що відбуваються в біосфері. Ви вже дізналися про деякі результати діяльності людини та їх вплив на біосферу. На щастя, до певного рівня біосфера здатна до саморегуляції, що дозволяє звести до мінімуму негативні наслідки діяльності людини. Але існує межа, коли біосфера вже не в змозі підтримувати рівновагу. Починаються незворотні процеси, що призводять до екологічних катастроф. З ними людство вже зіткнулося у ряді регіонів планети.
3. Екологічні наслідки забруднення атмосфери
До найважливіших екологічних наслідків глобального забруднення атмосфери відносяться:
1) можливе потепління клімату («парниковий ефект»);
2) порушення озонового шару;
3) випадання кислотних дощів.
Більшість вчених в світі розглядає їх як найбільші екологічні проблеми сучасності.
3.1 Парниковий ефект
В даний час, спостережувана зміна клімату, яка виражається в поступовому підвищенні середньорічної температури, починаючи з другої половини минулого століття, більшість учених пов'язують з накопиченнями в атмосфері так званих «парникових газів» - діоксиду вуглецю (СО _2), метану (СН _4), хлорфторвуглеців (фреонів), озону (О _3), оксидів азоту та ін (див. таблицю 9).

Таблиця 9
Антропогенні забруднювачі атмосфери та пов'язані з ними зміни (В. А. Вронський, 1996)

Примітка. (+) - Посилення ефекту; (-) - зниження ефекту
Парникові гази, і в першу чергу СО _2, перешкоджають довгохвильове теплове випромінювання з поверхні Землі. Атмосфера, насичена парниковими газами, діє як дах теплиці. Вона, з одного боку, пропускає всередину велику частину сонячного випромінювання, з іншого - майже не пропускає назовні тепло, перевипромінює Землею.
У зв'язку зі спалюванням людиною все більшої кількості викопного палива: нафти, газу, вугілля та ін (щорічно більше 9 млрд. т. умовного палива) - концентрація СО ₂ в атмосфері постійно збільшується. За рахунок викидів в атмосферу при промисловому виробництві і в побуті зростає вміст фреонів (хлорфторвуглеців). На 1-1,5% в рік збільшується вміст метану (викиди з підземних гірничих виробок, спалювання біомаси, виділення великою рогатою худобою та ін.) У меншій мірі зростає вміст в атмосфері та оксиду азоту (на 0,3% щорічно).
Наслідком збільшення концентрацій цих газів, що створюють «парниковий ефект» є зростання середньої глобальної температури повітря біля земної поверхні. За останні 100 років найтеплішими були 1980, 1981, 1983, 1987 і 1988 рр.. У 1988 р. середньорічна температура виявилася на 0,4 градуса вище, ніж в 1950-1980 рр.. Розрахунки деяких вчених показують, що в 2005 р. вона буде на 1,3 ° С більше, ніж в 1950-1980 рр.. У доповіді, підготовленій під егідою ООН міжнародною групою по проблемах кліматичних змін, стверджується, що до 2100 р. температура на Землі збільшиться на 2-4 градуси. Масштаби потепління за цей відносно короткий термін будуть порівнянні з потеплінням, що відбулося на Землі після льодовикового періоду, а отже, екологічні наслідки можуть бути катастрофічними. У першу чергу, це пов'язано з передбачуваним підвищенням рівня Світового океану, унаслідок танення полярних льодів, скорочення площ гірського заледеніння і т.д. Моделюючи екологічні наслідки підвищення рівня океану всього лише на 0,5-2,0 м до кінця XXI ст., вчені встановили, що це неминуче призведе до порушення кліматичної рівноваги, затоплення приморських рівнин в більш ніж 30 країнах, деградації багаторічномерзлих порід, заболочування великих територій та до інших несприятливих наслідків.
Проте ряд вчених бачать в передбачуваному глобальному потеплінні клімату і позитивні екологічні наслідки. Підвищення концентрації СО ₂ в атмосфері і пов'язане з ним збільшення фотосинтезу, а також зростання зволоження клімату можуть, на їхню думку, привести до збільшення продуктивності як природних фітоценозів (лісів, луків, саван і ін), так і агроценозів (культурних рослин, садів , виноградників і ін.)
З питання про ступінь впливу парникових газів на глобальне потепління клімату також немає єдності в думках. Так, у звіті Міжурядової групи експертів з проблеми зміни клімату (1992) зазначається, що спостерігається в останнє сторіччя потепління клімату на 0,3-0,6 ° С могло бути обумовлено переважно природною мінливістю ряду кліматичних факторів.
На міжнародній конференції в Торонто (Канада) у 1985 р. перед енергетикою всього світу поставлено завдання скоротити до 2010 р. на 20% промислові викиди вуглецю в атмосферу. Але очевидно, що відчутний екологічний ефект може бути отриманий лише при поєднанні цих заходів з глобальним напрямком екологічної політики - максимально можливим збереженням співтовариств організмів, природних екосистем і всієї біосфери Землі.
3.2 Порушення озонового шару
Озоновий шар (озоносфера) охоплює всю земну кулю і розташовується на висотах від 10 до 50 км з максимальною концентрацією озону на висоті 20-25 км. Насиченість атмосфери озоном постійно міняється в будь-якій частині планети, досягаючи максимуму навесні в приполярної області. Вперше виснаження озонового шару привернуло увагу широкої громадськості в 1985 р., коли над Антарктидою було виявлено простір зі зниженим (до 50%) вмістом озону, що отримало назву «озонової дірки». З тих пір результати вимірювань підтверджують повсюдне зменшення озонового шару практично на всій планеті. Так, наприклад, у Росії за останні десять років концентрація озонового шару знизилася на 4-6% у зимовий час і на 3% - у літній. В даний час виснаження озонового шару визнано всіма як серйозна загроза глобальної екологічної безпеки. Зниження концентрації озону послаблює здатність атмосфери захищати все живе на Землі від жорсткого ультрафіолетового випромінювання (УФ-радіація). Живі організми дуже вразливі для ультрафіолетового випромінювання, бо енергії навіть одного фотона з цих променів досить, щоб зруйнувати хімічні зв'язки в більшості органічних молекул. Не випадково тому в районах зі зниженим вмістом озону численні сонячні опіки, спостерігається збільшення захворювання людей на рак шкіри та ін Так, наприклад, на думку ряду вчених-екологів, до 2030 р. у Росії при збереженні нинішніх темпів виснаження озонового шару захворіють на рак шкіри додатково 6 млн. чоловік. Крім шкірних захворювань можливий розвиток очних хвороб (катаракта та ін), пригнічення імунної системи і т.д. Установлено також, що рослини під впливом сильного ультрафіолетового випромінювання поступово втрачають свою здатність до фотосинтезу, а порушення життєдіяльності планктону призводить до розриву трофічних ланцюгів біоти водних екосистем, і т. д. Наука ще до кінця не встановила, які ж основні процеси, що порушують озоновий шар. Передбачається як природне, так і антропогенне походження «озонових дірок». Останнє, на думку більшості вчених, більш імовірно і пов'язано з підвищеним вмістом хлорфторвуглеців (фреонів). Фреони широко застосовуються в промисловому виробництві і в побуті (хладоагрегати, розчинники, розпилювачі, аерозольні упаковки та ін.) Піднімаючись в атмосферу, фреони розкладаються з виділенням оксиду хлору, згубно діє на молекули озону. За даними міжнародної екологічної організації «Грінпіс», основними постачальниками хлорфторвуглеців (фреонів) є США-30,85%, Японія - 12,42%, Великобританія - 8,62% і Росія - 8,0%. США пробили в озоновому шарі «дірку» площею 7 млн. км ^2, Японія - 3 млн. км ^2, що у сім разів більше, ніж площа самої Японії. Останнім часом в США та низці західних країн побудовані заводи по виробництву нових видів хладореагентов (гідрохлорфторуглеродово) з низьким потенціалом руйнування озонового шару. Згідно з протоколом Монреальської конференції (1990 р.), переглянутому потім у Лондоні (1991 р.) і Копенгагені (1992 р.), передбачалося зниження викидів хлорфторвуглецю до 1998 р. на 50%. Згідно зі ст. 56 Закону Російської Федерації про охорону навколишнього природного середовища, у відповідності з міжнародними угодами, всі організації та підприємства зобов'язані скоротити і в подальшому повністю припинити виробництво та використання озоноруйнуючих речовин.
Ряд вчених продовжують наполягати на природне походження «озонової дірки». Причини її виникнення одні бачать в природної мінливості озоносфери, циклічної активності Сонця, інші пов'язують ці процеси з рифтогенезом і дегазацією Землі.
3.3 Кислотні дощі
Одна з найважливіших екологічних проблем, з якою пов'язують окислення природного середовища, - кислотні дощі. Утворюються вони при промислових викидах в атмосферу діоксиду сірки та оксидів азоту, які, з'єднуючись з атмосферним вологою, утворюють сірчану і азотну кислоти. У результаті дощ і сніг виявляються підкисленим (число рН нижче 5,6). У Баварії (ФРН) у серпні 1981 р. випадали дощі з кислотністю рН = 3,5. Максимальна зареєстрована кислотність опадів у Західній Європі - рН = 2,3. Сумарні світові антропогенні викиди двох головних забруднювачів повітря - винуватців підкислення атмосферної вологи - SO ₂ і NO складають щорічно - більш 255 млн. т. За даними Росгідромету, щорічно на території Росії випадає не менше 4.22 млн.т сірки, 4.0 млн. т. азоту (нітратного і амонійного) у вигляді кислотних сполук, що містяться в атмосферних опадах. Як видно з малюнка 10, найбільші навантаження сірки спостерігаються в густонаселених та індустріальних регіонах країни.

Малюнок 10. Середньорічна випадання сульфатів кг сірки / кв. км (2006 р.) [за матеріалами сайту http://www.sci.aha.ru]
Високі рівні випадінь сірки (550-750 кг / кв. Км на рік) і суми сполук азоту (370-720 кг / кв. Км на рік) у вигляді великих за площею ареалів (кілька тис. кв. Км) спостерігаються в густонаселених і промислових регіонах країни. Винятком з цього правила є ситуація навколо м. Норильська, слід забруднень від якого перевищує за площею і потужності випадання в зоні осадження забруднень в районі Москви, на Уралі.
На території більшості суб'єктів Федерації випадання сірки і нітратного азоту від власних джерел не перевищує 25% від їх сумарних випадінь. Внесок власних джерел по сірці перевищує цей поріг у Мурманської (70%), Свердловської (64%), Челябінської (50%), Тульської і Рязанської (по 40%) областях та в Красноярському краї (43%).
У цілому, на Європейській території країни лише 34% випадінь сірки має російське походження. З решти 39% надходить від європейських країн, а 27% з інших джерел. При цьому найбільший внесок до міжнародної підкислення природного середовища вносять України (367 тис. тонн), Польща (86 тис. т), Німеччина, Білорусь і Естонія.
Особливо небезпечною ситуація видається в зоні гумідного клімату (від Рязанської області і на північ в Європейській частині і скрізь на Уралі), оскільки ці регіони відрізняються природної підвищеною кислотністю природних вод, яка завдяки цим викидів ще більше зростає. У свою чергу, це веде до падіння продуктивності водойм і зростанню захворюваності зубів і кишкового тракту у людей.
На величезній території природне середовище закісляется, що досить негативно відбивається на стані всіх екосистем. З'ясувалося, що природні екосистеми піддаються руйнуванню навіть при меншому рівні забруднення повітря, ніж той, який небезпечний для людини. «Озера і річки, позбавлені риби, що гинуть ліси - ось сумні наслідки індустріалізації планети». Небезпеку становлять, як правило, не самі кислотні опади, а які відбуваються під їх впливом процеси. Під дією кислотних опадів з грунту вилуговуються не тільки життєво необхідні рослинам поживні речовини, а й токсичні важкі й легкі метали - свинець, кадмій, алюміній та ін Згодом вони самі або утворюються токсичні сполуки засвоюються рослинами та іншими грунтовими організмами, що веде до вельми негативних наслідків.
Вплив кислотних дощів знижує стійкість лісів до посух, хвороб, природних забруднень, що призводить до ще більш вираженою їх деградацію як природних екосистем.
Яскравим прикладом негативного впливу кислотних опадів на природні екосистеми є закислення озер. У нашій країні площа значного закислення від випадання кислотних опадів досягає кілька десятків мільйонів гектарів. Відзначено і окремі випадки закислення озер (Карелія та ін.) Підвищена кислотність опадів спостерігається вздовж західного кордону (транскордонний перенос сірки та інших забруднюючих речовин) і на території ряду великих промислових районів, а також фрагментарно на узбережжі Таймиру і Якутії.

Висновок

Охорона природи - завдання нашого століття, проблема, що стала соціальною. Знову і знову ми чуємо про небезпеку, що загрожує навколишньому середовищі, але до цих пір багато хто з нас вважають їх неприємним, але неминучим породженням цивілізації й думають, що ми ще встигнемо впоратися з усіма утрудненнями.

Однак вплив людини на навколишнє середовище прийняло загрозливі масштаби. Тільки у другій половині XX століття завдяки розвитку екології та поширенню екологічних знань серед населення стало очевидним, що людство є неодмінною частиною біосфери, що підкорення природи, безконтрольне використання її ресурсів і забруднення навколишнього середовища - глухий кут у розвитку цивілізації і в еволюції самої людини. Тому найважливіша умова розвитку людства - дбайливе ставлення до природи, всебічна турбота про раціональне використання та відновлення її ресурсів, збереження сприятливого навколишнього середовища.
Проте багато хто не розуміють тісного взаємозв'язку між господарською діяльністю людей та станом навколишнього природного середовища.
Широке еколого-природоохоронне просвітництво має допомогти людям у засвоєнні таких екологічних знань та етичних норм і цінностей, відносин і способу життя, які необхідні для сталого розвитку природи і суспільства. Щоб у корені поліпшити положення, знадобляться цілеспрямовані і продумані дії. Відповідальна і діюча політика стосовно навколишнього середовища буде можлива лише в тому випадку, якщо ми назбираємо надійні дані про сучасний стан середовища, обгрунтовані знання про взаємодію важливих екологічних факторів, якщо розробить нові методи зменшення і запобігання шкоди, що завдається Природі Людиною.

Список використаної літератури
1. Акімова Т. А., Хаскин В. В. Екологія. М.: Юніті, 2000.

2. Безугла Е.Ю., Завадська Є.К. Вплив забруднення атмосфери на здоров'я населення. СПб.: Гидрометеоиздат, 1998. С. 171-199.

3. Гальперін М. В. Екологія і основи природокористування. М.: Форум-Инфра-му, 2003.

4. Данилов-Данільян В.І. Екологія, охорона природи й екологічна безпека. М.: МНЕПУ, 1997.

5. Кліматичні характеристики умов розповсюдження домішок в атмосфері. Довідковий посібник / Ред. Е. Ю. Безугла і М. Є. Берлянд. - Ленінград, Гидрометеоиздат, 1983.

6. Коробкін В. І., Передільське Л. В. Екологія. Ростов-на-Дону: Фенікс, 2003.

7. Протасов В.Ф. Екологія, здоров'я і охорона навколишнього середовища в Росії. М.: Фінанси і статистика, 1999.

8. Уорк K., Уорнер С., Забруднення повітря. Джерела і контроль, пров. з англ., М. 1980.

9. Екологічний стан території Росії: Навчальний посібник для студентів вищ. пед. Навчальних закладів / В. П. Бондарєв, Л.Д. Долгушин, Б.С. Залогін та ін; Під ред. С.А. Ушакова, Я.Г. Каца - 2-е вид. М.: Академія, 2004.

10. Перелік та коди речовин, що забруднюють атмосферне повітря. Вид. 6-е. СПб., 2005, 290 с.

11. Щорічник стану забруднення атмосфери в містах на території Росії. 2004 .- М.: метеоагентства, 2006, 216 с.