Истощение озонового слоя

Озоновой слой — это слой атмосферы с повышенным содержанием озона. Концентрация озона в слое очень низкая, и если выделить его в чистом виде и сжать до плотности, которую имеет воздух у поверхности Земли, то толщина озонового слоя не превысит 5 мм. Свойство озона поглощать коротковолновое ультрафиолетовое излучение Солнца имеет большое значение для биосферы, поскольку озоновый экран предохраняет живые организмы от губительного воздействия ультрафиолетовых лучей. В 1985 г. над Антарктидой было обнаружено большое пространство с пониженным (до 50%) содержанием озона, которое назвали «озоновой дырой». Над Арктикой истощение озонового слоя несколько меньше, но содержание озона также ниже оптимального значения. Считается, что основной причиной возникновения «озоновых дыр» является значительное содержание в атмосфере хлорфторуглеродов (ХФУ), которые в условиях стратосферы распадаются с выделением атомов галогенов. Атомы галогенов выступают катализаторами в реакции разрушения озона. Так, одна молекула хлора способна разрушить до 1 млн молекул озона в стратосфере.

Фреоны (хлорфторуглероды) — высоколетучие стабильные вещества, химически инертные у земной поверхности. Они широко применяются в производстве и быту в качестве хладагентов (кондиционеры, рефрижераторы, холодильники), распылителей (аэрозоли), пенообразователей. Поднимаясь в верхние слои атмосферы, фреоны разлагаются в результате фотохимической реакции с образованием оксида хлора, интенсивно разрушающего озон. Содержание фреонов в стратосфере ежегодно увеличивается на 5%.

Истощение озонового слоя приводит к более высоким уровням ультрафиолетового излучения на поверхности Земли, что способствует увеличению риска заболевания раком кожи у людей, снижению урожайности сельскохозяйственных культур, нарушению течения физиологических процессов у растений (замедление процесса фотосинтеза) и др.

Осознавая сложность проблемы, в 1987 г. в Монреале участники международной встречи (98 стран) заключили соглашение (Монреальский протокол) о постепенном прекращении производства ХФУ и запрещении выброса их в атмосферу.

В настоящее время некоторые ученые считают естественным происхождение «озоновых дыр». При чины их возникновения они видят в естественной изменчивости озоносферы, циклической активности Солнца, процессах дегазации Земли и др.

Кислотные осадки

Кислотными называют любые атмосферные осадки (дожди, туманы, роса, град, снег), кислотность которых выше нормальных показателей.

Кислотные свойства среды определяются ионами водорода. Чем больше концентрация водородных ионов в растворе, тем выше его кислотность. Для выражения концентрации ионов водорода используют единицы водородного показателя, или pH. Шкала pH — от 0 (крайне высокая кислотность) через 7 (нейтральная среда) до 14 (крайне сильная щелочность). Обычная дождевая вода имеет pH 5,5. Проходя через слой атмосферы, содержащий повышенную концентрацию оксидов серы, азота или хлористого водорода, осадки насыщаются этими веществами, что ведет к уменьшению значения водородного показателя, т. е. осадки становятся кислыми. Кислотные дожди содержат растворы серной, азотной и других кислот, в которые превращается влага воздуха, поглощая диоксид азота, сернистый и другие газы, содержащиеся в воздухе.

Кислотные осадки губительно действуют на растительность, снижают прирост леса и урожайность сельскохозяйственных культур, являются причиной закисления озер, приводящего к гибели икры, мальков, планктона, водорослей и рыб. В результате выпадения кислотных дождей происходит процесс подкисления почв, что является стресс-фактором, оказывающем влияние на жизнеспособность лесных массивов. Общая площадь лесов России, пораженных и погибших от воздействия промышленных эмиссий, составляет около 1 млн га. Наибольшие площади усыхания лесов отмечаются в регионах, где расположены крупные металлургические производства. Кислотные дожди ускоряют коррозию металлов, способствуют разрушению зданий. Так, в промышленных районах сталь ржавеет в 20 раз быстрее, чем в сельской местности.

Среди кислотных осадков наиболее выраженное снижение водородного показателя характерно для тумана. Так, наиболее высокая кислотность тумана отмечена в Гамбурге (pH менее 2, для сравнения: pH лимонного сока — 2,3).

Отрицательные последствия кислотных дождей зафиксированы в США, Европе, Канаде, России, Украине, Белоруссии и других странах.

Кислотные осадки опасны для человека при непосредственном контакте. Особенно опасна смесь тумана с дымом (твердыми частицами сажи) — смог.

Так, в 1952 г. в Англии от смога в течение нескольких дней погибло около 4 тыс. человек. По данным наблюдений, загрязнение воздуха в Лондоне во много раз превышало допустимые концентрации, что явилось результатом сжигания в отопительных системах домов угля или мазута. Экологическая трагедия возникла в условиях образовавшейся зоны высокой влажности, высокого давления и безветрия, нарушивших нормальную вертикальную циркуляцию в атмосфере.

Для спасения природы от кислотных дождей необходимо резко снизить выбросы оксидов серы и азота в атмосферу. Выбросы на территории Европы превышают сейчас 30 млн т ежегодно, что на 70−80% обусловливает кислотность дождей в Европе [10]. В последние 10−15 лет проявились экологические последствия кислотных осадков, связанные с уровнем загрязнения атмосферы диоксидами серы и азота, образующимися при сжигании ископаемого топлива, при сжигании топлива транспортом и т. д. Эти газы, выбрасываемые в атмосферу, превращают выпадающие дожди в слабый раствор серной, азотной и других кислот.

Решению проблемы кислотных дождей способствует переход промышленности на экологичные виды топлива, более широкое использование электроэнергии, а также систематический контроль за промышленными выбросами и отходами.