2.1.2. Изменение газового состава и запыленность атмосферного воздуха
2.1.1. Состав атмосферы
Возникновение атмосферы связано с геологическими и геохимическими процессами, обусловленными вулканической деятельностью, сопровождающейся выносом из глубины недр азота и диоксида углерода. До появления жизни на Земле первичная атмосфера состояла из метана, аммиака, углерода. 1,8 млрд. лет назад произошла эволюция атмосферы с возникновением жизни на Земле и увеличением содержания кислорода. Появилась “вторичная атмосфера” - азотно-кислородная. В нижнем слое - тропосфере – содержится около 90% массы атмосферы. Её протяженность от 8 до 18 км. В тропосфере содержится около 78% азота и 20% кислорода. В верхних слоях атмосферы молекулы кислорода под действием солнечной радиации расщепляются на атомы, образуя озон. Концентрация озона примерно постоянна, процесс его образования уравнивается процессом распада. Озон в объёме две миллионные части атмосферы находится в стратосфере, на высоте 20 – 30 км. Озоновый слой интенсивно поглощает излучения в ультрафиолетовой части спектра, защищая органическую природу от смертоносного действия ультрафиолетовых лучей, а также влияет на тепловой баланс Земли.
Непостоянный по содержанию водяной пар находится в основном в тропосфере, где постоянно происходит его испарение, конденсация, перенос, что влияет на климатические условия.
Атмосферные аэрозоли – взвешенные коллоидные и твердые частицы, загрязнители земного и космического происхождения. Они оказывают заметное влияние на радиационные процессы в атмосфере.
2.1.2. Изменение газового состава и запыленность атмосферного воздуха
Создается иллюзия неисчерпаемости. Уже с 19 века по мере развития промышленности газовое равновесие нарушается. Происходит увеличение углекислого газа и уменьшение кислорода за счет сжигания органического топлива. В результате естественных процессов в атмосферу ежегодно поступает около 70 млрд. т углекислого газа (вулканическая деятельность, лесные пожары, “дыхание почвы” и т. д.), а в результате антропогенной деятельности - более 25 млрд. т. При сжигании топлива уничтожается более 23% кислорода, продуцируемого при фотосинтезе. Реактивный лайнер за 8 часовой перелет из Европы в Америку расходует 75 т кислорода, который может воспроизвести 50 тыс. га леса за это время. При сжигании происходит увеличение азота, промышленностью выбрасывается ежегодно в атмосферу более 50 млн.т оксидов азота. Изменения пока незначительны, но происходят повсеместно, нарушая природное динамическое газовое равновесие. При небольших количествах компонентов самоочищение атмосферы обеспечивает природное газовое равновесие. Но систематическое выделение компонентов от антропогенных источников значительно увеличивают концентрацию и локальные загрязнения окружающей среды. Помимо газового происходит аэрозольное “запыление”, масса аэрозолей в год составляет от 1 до 6 млн. т, что составляет 10-20% от общего количества аэрозольных частиц в атмосфере. Причина – газопылевые выбросы предприятий, транспорт. Состав аэрозолей - азот, сульфаты, тяжелые металлы (свинец, ртуть, мышьяк и т. д.), зола, пыль. Радиоактивные вещества попадают в атмосферу с дымовыми газами ТЭС, при авариях АЭС, испытаниях ядерного оружия. В стратосфере эти загрязнения могут находиться от 3 до 9 лет, в тропосфере – несколько месяцев, затем с осадками попадают на Землю.
Самое пагубное из выбрасываемых загрязнений – окислы серы. Результат этого - кислотные дожди, которые разрушают леса, растительность, здания, памятники архитектуры. Значительный вред приносят автомобили, количество выхлопных газов превышает 20 млн. тонн в год. В результате – смог. Фотохимический туман (смог) возникает в результате фотохимических реакций при определенных условиях: наличии в атмосфере высокой концентрации загрязнителей, интенсивной солнечной радиации и безветрия или очень слабого обмена воздуха в приземном слое. По своему физиологическому воздействию на организм человека смоги крайне опасны для дыхательной и кровеносной систем, и часто бывают причиной преждевременной смерти городских жителей с ослабленным здоровьем. Как было образно замечено: “или люди сделают так, что в воздухе станет меньше дыма, или дым сделает так, что на Земле станет меньше людей”.
2.1.3. Последствия загрязнения воздушной среды
Еще в начале 60-х годов было замечено увеличение содержания углекислого газа в атмосфере, который задерживает отдачу с Земли в космос тепла от солнечной энергии, как в застекленном парнике. Это явление назвали парниковым эффектом, предсказали повышение температуры приземного слоя Земли. Проверили и убедились, что парниковый эффект нарастает, к середине 21 века должен удвоиться, температура планеты повысится в среднем от 1,5 градусов близ экватора до 4 градусов в высоких широтах, что приведет к глобальному потеплению.
Высказано опасение, что парниковый эффект грозит большими бедствиями. При повышении температуры льды растают, это вызовет подъем уровня мирового океана от 25 до 140 см, что приведет к затоплению городов, стран и т. д. Потепление приведет к увеличению испарений, будет больше осадков, что уже замечено в Европе. Изменится климат на планете, появятся пустыни, усиление ветра приведет к эрозии почв, ожидаются экологические потери в новых физико-географических условиях. Это модная ныне катастрофическая теория. Мы пока не ощутили таких глобальных прогнозируемых изменений, но это объяснили запыленностью атмосферы и меньшим проникновениям солнечной энергии.
Есть и другое мнение ученых. Ледник Антарктиды существует 30 млн. лет, выдержал несколько эпох потепления климата Земли, гораздо более значительного. Около 20 млн. лет назад температура была выше на 5-6 градусов, в Якутии росли леса грецкого ореха. А льды Гренландии еще древнее. Около 40 тыс. лет назад по пустынной теперь Сахаре текли реки, Сахара была саванной. Наблюдаемый сейчас парниковый эффект – это результат естественного изменения климата на планете, при котором уже давно установлены периоды оледенения и потепления. Парниковый эффект не несет бедствий для народов, наоборот, это благоприятные климатические условия. Но все ученые едины во мнении, что нельзя нарушать естественный баланс атмосферы.
Беспокойство за судьбу озонового слоя не утихает в мире уже с 70-х годов прошлого столетия. Озоновый слой разрушают сверхзвуковые самолеты, фреоны – органические вещества, широко применяющиеся в промышленности, в быту – в холодильниках, кондиционерах, дезодорантах. В конце 80-х годов страны объявили запрет на применение фреона в аэрозольной упаковке. Появляются “озоновые дыры”, во всех регионах наблюдается убыль озона за 15 лет на 3%. Над Антарктидой наблюдается реальный процесс антропогенного воздействия на озоновый слой. Фреоны разносятся по всей атмосфере, а над Антарктидой попадают в особые условия, где происходит интенсивное разрушение озона. 1 молекула хлора может разрушить 10 тысяч молекул озона. Уменьшение озонового слоя на 1% приводит к увеличению числа больных раком кожи на 3%. Особенно интенсивно разрушали озоновый слой испытания ядерного оружия в верхних слоях атмосферы, старты космических ракет. Один старт космической ракеты может разрушить от 10 тысяч до 10 млн. т озона. А произведено более 50 тысяч стартов. Запрещение испытания ядерного оружия в верхних слоях атмосферы и сотрудничество стран по исследованию космического пространства позволит сократить разрушение озонового слоя. Восстановление озонового слоя происходит естественным путем: озон образуется из кислорода, который поступает в атмосферу путем фотосинтеза зеленых растений.