10. Антропогенное воздействие на атмосферу. Основные источники загрязнения.

Атмосфера – это газовая оболочка Земли, состоящая из смеси различных газов, паров и пыли. Состояние атмосферы беспокоит человечество, потому что острейшие экологические проблемы возникают именно здесь.

Загрязнение атмосферы: природное и антропогенное.

Самоочищение атмосферы происходит в результате следующих процессов: происходит оседание аэрозолей (туман, дым, пыль), происходит вымывание загрязняющих веществ осадками. Атмосфера – это самая подвижная составная часть биосферы.

Естественные загрязнители – вулканы, пылевые бури, лесные пожары.

Антропогенные загрязнения – автомобили, промышленность, теплоэнергетический комплекс (ТЭК), коммунально-бытовое хозяйство, сельское хозяйство. Полагают, что больше всего загрязняет ТЭК ~ 40%, промышленность ~ 30%, автомобили ~ 20%.

Более 80% загрязнений приходится на долю промышленных регионов – Северная Америка, восточная Азия,

Химическое загрязнение: SO₂ и NO_x, CO, CO _x, C_xH_y, пыль. На их долю приходится до 90% от всех выбросов в атмосферу. HF, H2S, HCl, формальдегид, ароматические углеводороды, тяжелые металлы CS2, ЛОС – летучие органические соединения (бензины, спирты и т.д.). Источники: промышленность, автомобили, с/х, бытовые стоки.

Радиоактивное загрязнение:

• технические источники проникающей радиации (медицинская диагностическая и терапевтическая аппаратура);

• извлекаемые из недр минералы, топливо и вода;

• испытания и применение ядерного оружия;

• аварии на АЭС.

Физическое загрязнение:

• шумовое (возникает при превышении естественного уровня звуковых колебаний., приводит к серьезным физиологическим последствиям для человека – утомляемость, стрессы, нервные перегрузки. Основные источники – транспорт, промышленные предприятия, бытовое оборудование).

• электро – магнитное (источниками являются э/м поля от линий электропередач, радиотелевизионные станции. Последствия – нарушение физиологических функций человека).

Биологическое загрязнение:

• микробиологическое: привнесение в экосистемы в результате антропогенного воздействия нехарактерных для них видов живых организмов (бактерий, вирусов), ухудшающих условия существования естественных биотических сообществ или негативно влияющих на здоровье человека. Источники: сточные воды промышленных предприятий, бытовые свалки, канализации, м. б. лаборатории биотехнологии и генной инженерии.

• биотическое: распространение сорной растительности или животных, наносящих вред хозяйственной деятельности (грызуны, крысы, саранча).

11. Парниковый эффект. Экологические функции озона. Реакции разрушения озона.

Парниковые газы: СО₂, СН₄, О₃, Н₂О, Cl-F-углероды (ХФУ) и другие многоатомные молекулы. Они пропускают видимую часть спектра солнечного излучения, но препятствуют возвращению определенной части ИК теплового излучения в космическое пространство. В результате накопления тепла происходит повышение температуры воздуха в тропосфере, что обуславливает тепловой эффект и влияет на климат Земли. В результате увеличения в атмосфере парниковых газов нарушается тепловой баланс атмосферы. Следовательно, в приземном слое атмосферы повышается температура.

Содержание воды практически не зависит от деятельности человека и остается постоянным, т.к. вода участвует в очень мощном геологическом круговороте, в котором участвуют три компонента: вода-воздух-почва.

Озон. В приземном слое атмосферы этого вещества мало, он в основном поступает антропогенным путем.

Хлорфторуглероды, они также вызывают парниковый эффект (применение в холодильных установках, кондиционерах, аэрозольных баллончиках), в атмосфере его накопилось на сегодняшний день уже достаточно много.

Оксиды азота, например, N₂O, содержание его в природе изменяется незначительно, в природе он выделяется при денитрификации азотсодержащих соединений, главным образом нитратов.

Метан, его в природе много, выделяется из природных источников, также появляется и антропогенным путем, он выделяется при добыче, транспортировки и использовании природного газа и нефти.

Углекислый газ дает до 60% парникового эффекта, остальное – другие многоатомные молекулы. Концентрация углекислого газа в приземном слое атмосферы постоянно увеличивается. Причины этого:

• сжигается много углеродсодержащего топлива на электростанциях;

• уменьшается возможность связывания углекислого газа в процессе фотосинтеза, т.к. наблюдается массовая вырубка лесов;

• уменьшение продуктивности фитопланктона;

понижается возможность аккумулировать углекислый газ гидросферой. За 200 лет содержание углекислого газа увеличилось в 2 раза.

За предыдущие 100 лет температура изменилась на 0,1-0,3 градуса. Это привело к тому, что климат стал неустойчивым, поднялся уровень мирового океана. Концентрация CO₂ увеличилась только 20%. В дальнейшем возможно перераспределение осадков, изменение режима речного стока, что будет негативно влиять на развитие сельского хозяйства. Возможно изменение океанических течений. Изменение климата может привести к деградации экосистем. Устойчивость этих систем является основным фактором экологической безопасности. Парниковый эффект может привести не только к изменению климата, но и к изменению хозяйственной инфраструктуры.

Положительные стороны видят в том, что увеличится фотосинтез, тогда будет больше зерновых, больше злаковых.

В 1997 принят Киотский протокол, призывавший страны к сокращению загрязнения атмосферы углекислым газом к 2010 году на 8% по равнению с 1990 годом.

Разрушение озонового слоя.

На высотах 20-30 км находится озоновый слой. Содержание озона в атмосфере по сравнению с другими веществами очень немного –2*10^-6.

Функции озона: естественный парниковый эффект и фильтр УФ-излучения, которое является опасным для всего живого.

Действие жесткого УФ излучения на растения понижает поверхность листьев, высоту растений, интенсивность фотосинтеза, разрушает хлорофилл. В результате уменьшается урожайность растений. У живых организмов есть много способов самозащиты от УФ-излучения. Прежде всего, у людей – это пигментация, у других живых организмов – чешуя, шерсть. УФ-излучение сильно действует на слизистые оболочки, на зрение (вызывает катаракту), действует на биомолекулы – на ДНК, при этом возникает разрыв такой молекулы, а дальше возможно разрушение генома. Особенно сильно УФ-излучению подвергается кожа.

Озоноразрушающим веществом является хлор, главным виновником разрушения являются хлорфторуглероды, оксиды азота и бромметан.

Хорфторуглероды появляются не только в результате воздействия человека, а также в пузырьках воздуха антарктического льда, в вулканических газах, на дне мирового океана. Фреоны в обычных условиях инертны и нетоксичны, под действием коротковолновых ультрафиолетовых лучей в стратосфере распадаются. Вырвавшись «на свободу», каждый атом хлора способен разрушить или помешать образованию множества молекул озона. Один атом хора может привести к разрушению до 100 тысяч молекул озона.

Фреоновый цикл:

CF₂Cl₂ =hν= CF₂Cl∙ + Cl∙

Cl∙ + O₃ = ClO∙ + O₂

ClO∙ + O = Cl∙ + O₂

ClO∙ + ClO∙ = ClO-ClO – образуется димер, который устойчив в темноте (поэтому в Антарктиде в период ночи накапливается сильно димер, который также разрушает озоновый слой).

Азотный цикл – разрушение озона с помощью оксидов озона.

NO + O₃ = NO₂ + O₂

NO₂ =hν= NO + O (NO фотохимически активен)

NO₂ + O = NO + O₂

Бромметан используют в качестве добавки к автомобильному топливу, ведет он себя аналогично фреону – выделяется атом брома, который дальше вызывает разрушение.