8.3. «Парниковый эффект»

Парниковый эффект и изменения климата. С конца ХIХ в. по настоящее время наблюдается отчетливая тенденция повышения общей температуры атмосферы. За последние 100 лет она повысилась на 0,6⁰С. Причина – уменьшение спектральной прозрачности атмосферы для длинноволнового обратного излучения от поверхности земли, т. е. усиление парникового эффекта. Парниковый эффект создается увеличением концентрации газов – СО, СО₂, СН₄, NО_х, ХФУ (хлорфторуглеводороды) и других, названных парниковыми газами.

По оценкам Всемирной метеорологической службы, при существующем уровне выбросов парниковых газов средняя глобальная температура в текущем столетии будет повышаться со скоростью 0,25⁰С за 10 лет. К концу столетия по разным сценариям (в зависимости от принятия тех или иных мер) она может составить от 1,5 до 4⁰С. В северных и средних широтах потепление скажется сильнее, чем на экваторе. Произойдет существенное перераспределение осадков на планете. Уровень Мирового океана за счет таяния льдов повысится к 2050 году на 30–40 см, а к концу столетия – от 60 до100 см. Это создаст угрозу затопления.

Различная температура на полюсах и экваторе – основная движущая сила циркуляции атмосферы. Более сильное потепление на полюсах приведет к ее ослаблению. Это изменит всю картину циркуляции и связанный с ней перенос теплоты и влаги, что повлечет за собой глобальные изменения климата.

8.4. Смог, кислотные осадки

Кислотные осадки – это дождь, туман, снег, водный раствор которых имеет значение водородного показателя рН менее 5,6.

В составе кислотных осадков обнаруживается серная и азотная кислоты, которые образуются в результате соединения оксидов азота и диоксида серы с атмосферной влагой. Оксиды азота и диоксид серы попадают в атмосферу при сжигании топлива (угля, нефти, газа), при работе промышленных предприятий, транспорта.

Значение рН среды чрезвычайно важно с экологической точки зрения, так как от него зависит деятельность многих ферментов и гормонов в организме, обмен веществ, рост и развитие. В пресноводных водоемах рН обычно составляет 6–7, и организмы адаптированы к этому уровню. В более кислой среде яйцеклетки, сперма и молодь погибают. Нарушаются пищевые цепи, ибо сокращается популяция птиц, питающихся рыбой, насекомыми, личинками.

Кислотный дождь – одна из наиболее тяжелых форм загрязнения окружающей среды, которую только можно себе представить, опасная болезнь биосферы. Эти дожди образуются вследствие поступления от сгорающего топлива (особенно сернистого) с уходящими в атмосферу на большую высоту дымовыми газами в основном двуокиси серы и окислов азота. Получающиеся при этом в атмосфере слабые растворы серной и азотной кислоты могут выпадать в виде осадков иногда через несколько дней в сотнях километров от источника выделения. При этом установить место зарождения кислотного дождя технически пока оказывается невозможным. Выпадая непосредственно в реки и озера, стекая в них по поверхности земли, такие осадки повышают уровень кислотности водной среды, доводя ее до критического состояния, при котором начинает гибнуть рыба. Проникая в почву, кислотные дожди нарушают ее структуру, пагубно влияют на полезные микроорганизмы и растворяют природные минералы, такие как калий и кальций, унося их в подпочвенный слой, отбирают у растений их основной источник питания. Кислотные дожди загрязняют также и подземные воды, делая в ряде случаев непригодной для употребления колодезную воду. Огромный вред они и находящаяся в атмосфере двуокись серы наносят растительности. Сернистый ангидрид вызывает постепенное потемнение листьев на деревьях, покраснение игл сосны. Среди культивируемых растений наиболее чувствительны к его действию люцерна, ячмень, овес, пшеница, ревень, салат-лук, шпинат, табак, фасоль, свекла, редис и помидоры.

Выпадающие из атмосферы осадки вредных веществ наносят ущерб строениям архитектурным памятникам. Знаменитый Акрополь в Греции за последние 30-40 лет пострадал от атмосферных загрязнений больше, чем за весь многовековой период своего существования.

Остатки кислотных дождей и другие вредные вещества, находящиеся в воздухе крупных городов, вызывают также разрушение эксплуатирующейся промышленной продукции. Так, исследования показали, что интенсивность коррозии в городе стала в три раза больше, чем в сельской местности. Экономический ущерб от кислотных дожей в некоторых странах доходит до 4% валового национального продукта.

Загрязнение воздушной среды теплогенерирующими установками, промышленностью и транспортом, как полагают ученые, привело к новому явлению – поражению некоторых видов мягких пород деревьев, а также к быстрому и одновременному падению скорости роста по меньшей мере шести видов хвойных деревьев. Это явление, просле-живающееся по годовым кольцам тысяч деревьев, Началось примерно в 1960 г. и значительно ускорилось в последние 10 лет. Предварительные анализы показывают, что рост некоторых вечнозеленых видов растений замедлился на 20-30% по сравнению с 1930-50 гг.

Промышленные предприятия, городской транспорт и теплогенерирующие установки являются причиной возникновения (в основном в городах) смога: недопустимого загрязнения обитаемой человеком наружной воздушной среды вследствие выделения в нее указанными источниками вредных веществ при неблагоприятных погодных условиях (отсутствие ветра, температурная инверсия и др.).

При обычных условиях температура воздуха над воздушным бассейном населенного пункта значительно ниже той температуры, которую имеет воздух в околоземном пространстве. Поэтому, несмотря на отсутствие ветра, происходит вентилизирование воздушного бассейна: имеющий меньшую массу теплый загрязненный воздух из воздушного бассейна поднимается вверх, а имеющий большую массу чистый холодный воздух падает вниз в воздушный бассейн (рис. 9). При температурной инверсии воздух над воздушным бассейном имеет более высокую температуру, и, следовательно, меньшую массу. Поэтому ничто не заставить его опускаться вниз в воздушный бассейн от промышленных предприятий, транспорта и теплогенерирующих установок (дымовых труб, выхлопов автомобилей, технологических и вентиляционных выбросов), остаются внутри воздушного бассейна, хотя он ничем не отделен от окружающего пространства.

Такому смогу подвержены многие города, в том числе Кемерово, Ереван и Алма-Ата. Особенно трагичными были последствия смога для Лондона 1950 г.: за 5 дней от него погибло 5000 человек, а 10000 чел. получили тяжелые заболевания. Причиной этого смога явилось загрязнение воздуха в основном выбросами отопительных установок и промышленных предприятий, содержащими сернистый ангидрид. Последний поражает органы дыхания человека и мешает их сопротивляемость действию других вредных примесей в воздухе (дыма, грунтовой, асфальтовой, асбестовой пыли, ртутных паров и различных органических веществ).