Разрушение стратосферного озона происходит в результате воздействия. Разрушение озонового слоя ведет к увеличению заболеваний

Разрушение озонового слоя

Озоновый слой-- часть стратосферы на высоте от 12 до 50 км, в котором под воздействием ультрафиолетового излучения солнца кислород(О 2) ионизируется, приобретая третий атом кислорода, и получается озон(О 3). Относительно высокая концентрация озона (около 8мл/мі) поглощает опасные ультрафиолетовые лучи и защищает всё живущее на суше от губительного излучения. Более того, если бы не озоновый слой, то жизнь не смогла бы вообще выбраться из океанов и высокоразвитые формы жизни типа млекопитающих, включая человека, не возникли бы. Наибольшая плотность озона встречается на высоте 20 км, наибольшая часть в общем объёме - на высоте 40 км. Если бы можно было извлечь весь озон, находящийся в атмосфере, и сжать под нормальным давлением, то в результате вышел бы слой, покрывающий поверхность Земли толщиной всего 3 мм. Для сравнения, вся сжатая под нормальным давлением атмосфера составляла бы слой в 8 км.

Озон - активный газ и может неблагоприятно действовать на человека. Обычно его концентрация в нижней атмосфере незначительна и он не оказывает вредного влияния на человека. Большие количества озона образуются в крупных городах с интенсивным движением автотранспорта в результате фотохимических превращений выхлопных газов автомашин.

Озон, также, регулирует жесткость космического излучения. Если этот газ хотя бы частично уничтожается, то, естественно жесткость излучения резко возрастает, а, следовательно, происходят реальные изменения растительного и животного мира.

Уже доказано, что отсутствие или малая концентрация озона может или приводит к раковым заболеваниям, что самым наихудшим образом отражается на человечестве и его способностью к воспроизводству.

Причины разрушения озонового слоя

Озоновый слой защищает жизнь на Земле от вредного ультрафиолетового излучения Солнца. Обнаружено, что в течение многих лет озоновый слой претерпевает небольшое, но постоянное ослабление над некоторыми районами Земного шара, включая густонаселенные районы в средних широтах Северного полушария. Над Антарктикой обнаружена обширная "озоновая дыра".

Разрушение озона происходит из-за воздействия ультрафиолетовой радиации, космических лучей, некоторых газов: соединений азота, хлора и брома, фторхлоруглеродов (фреонов). Деятельность человека, приводящая к разрушению озонового слоя, вызывает наибольшую тревогу. Поэтому многие страны подписали международное соглашение, предусматривающее сокращение производства озоно-разрушающих веществ.

Предполагается множество причин ослабления озонового щита.

Во-первых, - это запуски космических ракет. Сгорающее топливо "выжигает" в озоновом слое большие дыры. Когда-то предполагалось, что эти "дыры" затягиваются. Оказалось, нет. Они существуют довольно долго.

Во-вторых, самолеты. Особенно, летящие на высотах в 12-15 км. Выбрасываемый ими пар и другие вещества разрушают озон. Но, в то же время самолеты, летающие ниже 12 км. Дают прибавку озона. В городах он - один из составляющих фотохимического смога. В - третьих, это хлор и его соединения с кислородом. Огромное количество (до 700 тысяч тонн) этого газа поступает в атмосферу, прежде всего от разложения фреонов. Фреоны - это не вступающие у поверхности Земли ни в какие химические реакции газы, кипящие при комнатной температуре, а потому резко увеличивающие свой объем, что делает их хорошими распылителями. Поскольку при их расширении снижается их температура, фреоны широко используют в холодильной промышленности.

Каждый год количество фреонов в земной атмосфере увеличивается на 8-9%. Они постепенно поднимаются наверх, в стратосферу и под воздействием солнечных лучей становятся активными - вступают в фотохимические реакции, выделяя атомарный хлор. Каждая частица хлора способна разрушить сотни и тысячи молекул озона.

9 февраля 2004 года на сайте Института Земли НАСА появилась новость о том, что учёные Гарвардского Университета нашли молекулу, разрушающую озон. Учёные назвали эту молекулу "димер одноокиси хлора", потому что она составлена из двух молекул одноокиси хлора. Димер существует только в особенно холодной стратосфере над полярными регионами, когда уровни одноокиси хлора относительно высоки. Эта молекула происходит из хлорфторуглеродов. Димер вызывает разрушение озона, поглощая солнечный свет и распадаясь на два атома хлора и молекулу кислорода. Свободные атомы хлора начинают взаимодействовать с молекулами озона, приводя к уменьшению его количества.

Последствия разрушения озонового слоя

Возникновение "озоновых дыр" (сезонное уменьшение содержания озона вдвое и более) впервые наблюдали в конце 70-х годов над Антарктидой. В последующие годы длительность существования и площадь "озоновых дыр" росли, и к настоящему времени они уже захватили южные регионы Австралии, Чили и Аргентины. Параллельно, хотя и с некоторым запозданием, развился процесс истощения озона над Северным полушарием. Вначале 90-х годов наблюдали 20 - 25 % его уменьшения над Скандинавией, Прибалтикой и северо-западными областями России. В отличных от приполярных широтных зон истощение озона менее выражено однако и здесь оно является статистически достоверным (1,5-6,2% за последнее десятилетие).

Истощение озонового слоя может оказать значительное влияние на экологию Мирового океана. Многие из имеющихся в нем систем испытывают стресс уже при существующих уровнях естественной Ультрафиолетовой радиации, и увеличение ее интенсивности для некоторых из них может оказаться катастрофическим. В результате воздействия ультрафиолетового излучения у водных организмов нарушается адаптивное поведение (ориентация и миграция), подавляются фотосинтез и ферментативные реакции, а также процессы размножения и развития, особенно на ранних стадиях. Поскольку чувствительность к ультрафиолетовой радиации разных компонентов водных экосистем существенно различается, то в результате разрушения стратосферного озона следует ожидать не только уменьшения общей биомассы, но и изменение структуры водных экосистем. В этих условиях могут погибать и вытесняться полезные чувствительные формы и усиленно размножаться резистентные, токсичные для окружающей среды, например сине-зеленые водоросли.

Эффективность водных пищевых цепей в решающей степени определяется продуктивностью их начального звена - фитопланктона. Расчеты показывают, что в случае 25%-го разрушения стратосферного озона следует ожидать 35%-го снижения первичной продуктивности в поверхностных слоях океана и 10%-го снижения во всем слое фотосинтеза. Значимость прогнозируемых изменений становится очевидной, если принять во внимание, что фитопланктон утилизирует более половины углекислого газа в процессе глобального фотосинтеза, и лишь 10-го снижения интенсивности этого процесса эквивалентно удвоению выброса углекислого газа в атмосферу в результате сжигания полезных ископаемых. Кроме того, ультрафиолетовая радиация подавляет продукцию фитопланктоном диметилсульфида, играющего важную роль в формировании облачности. Последние два феномена могут вызвать долговременные изменения глобального климата и уровня Мирового океана.

Из биообъектов вторичных звеньев водных пищевых цепей ультрафиолетовое излучение способно непосредственно поражать икру и мальков рыб, личинки креветок, устриц и крабов, а также других мелких животных. В условиях истощения стратосферного озона прогнозируется рост и гибель мальков промысловых рыб и, кроме того, снижение улова в результате уменьшения первичной продуктивности Мирового океана.

В отличие от водных организмов, высшие растения могут частично адаптироваться к увеличению интенсивности естественной ультрафиолетовой радиации, однако в условиях 10-20%-й редукции озонового слоя у них наблюдается торможение роста, уменьшение продуктивности и изменения состава, снижающие пищевую ценность. Чувствительность к ультрафиолетовой радиации может существенно различаться как у растений разных видов, так и у разных линий одного вида. Культуры, районированные в южных регионах, более резистентные по сравнению с районированными в зонах умеренного климата.

Очень важную, хотя и посредственную, роль в формировании продуктивности сельскохозяйственных растений играют почвенные микроорганизмы, оказывающие значительное влияние на плодородие почв. В этом смысле особый интерес представляют фототрофные цианобактерии, обитающие в самых верхних слоях почв и способные утилизировать азот воздуха с последующим использованием его растениями в процессе фотосинтеза. Эти микроорганизмы (особенно на рисовых полях) подвергаются непосредственному воздействию ультрафиолетовой радиации. Радиация способна инактивировать ключевой фермент ассимиляции азота - нитрогеназу. Таким образом, в результате разрушения озонового слоя следует ожидать уменьшение плодородия почв. Весьма вероятным является также вытеснение и отмирания других полезных форм почвенных микроорганизмов, чувствительных к ультрафиолетовой радиации, и размножением устойчивых форм, часть которых может оказаться патогенными.

Для человека естественная ультрафиолетовая радиация фактором риска уже при существующем состоянии озонового слоя. Реакции на ее воздействие разнообразны и противоречивы. Некоторые из них (образование витаминами Д, увеличение общей неспецифической резистентности, лечебный эффект при некоторых кожных заболеваниях) улучшает состояние здоровья, другие (ожоги кожи и глаз, старение кожи, катаракто- и канцерогенез) ухудшают его.

Типичной реакцией на переоблучение глаз является возникновение фотокератоконьюнктивита - острого воспаления наружных оболочек глаза (роговицы и конъюнктивы). Он обычно развивается в условиях интенсивного отражения солнечного света от естественных поверхностей (снежное высокогорье, арктические и пустынных зоны) и сопровождается болевыми ощущениями или ощущением постороннего тела в глазу, слезотечением, светобоязнью и спазмом век. Ожог глаз можно получить за 2 часа в заснеженных зонах и за 6 - 8 часов в песчаной пустыне.

Длительное воздействие ультрафиолетовой радиации на глаз может вызвать возникновение катаракты, дегенерацию роговицы и сетчатки, птеригий (разрастание ткани конъюнктивы) и меланому сосудистой оболочки глаза. Хотя все эти заболевания очень опасны, чаще других встречается катаракта, обычно развивающаяся без видимых изменений роговицы. Увеличение частоты катаракт считают основным следствием разрушения стратосферного озона по отношению к глазу.

В результате переоблучения кожи развивается асептическое воспаление, или эритема, сопровождающаяся помимо болевых ощущений изменениями тепловой и сенсорной чувствительности кожи, угнетением потоотделения и ухудшением общего состояния. В умеренных широтах эритему можно получить за полчаса на открытом солнце в середине летнего дня. Обычно эритема развивается с латентным периодом 1 - 8 часов и сохраняется около суток. Величина минимальной эритемной дозы растет с увеличением степени пигментации кожи.

Важный вклад в канцерогенный эффект ультрафиолетовой радиации вносит ее иммуносупрессивное действие. Из 2-х существующих типов иммунитета - гуморального и клеточного лишь последний подавляется в результате воздействия ультрафиолетовой радиации. Факторы гуморального иммунитета либо остаются индифферентными, либо в случае хронического облучения в малых дозах активируются, способствуя повышению общей неспецифической резистентности. Помимо снижения способности отторгать раковые клетки кожи (агрессивность против других типов раковых клеток не изменяется) индуцированная ультрафиолетовой радиацией иммуносупрессия может подавлять кожные аллергические реакции, снижать резистентность к инфекционным агентам, а также изменять характер протекания и исход некоторых инфекционных заболеваний.

Естественная ультрафиолетовая радиация ответственна за основную часть опухолей кожи, частота которых у белого населения близка к суммарной частоте опухолей всех других типов, вместе взятых. Существующие опухоли подразделяются на два вида: немеланомные (базальноклеточный и плоскоклеточный раки) и злокачественную меланому. Опухоли первого вида преобладают количественно, Слабо метастазируют и легко излечиваются. Частота меланом относительно не велика, однако они быстро растут, рано метастазируют и дают высокую смертность. Так же как и для эритемы, для рака кожи характерна четкая обратная корреляция между эффективностью облучения и степенью пигментатированности кожи. Частота опухолей кожи у негритянского населения более чем в 60 раз, у латиноамериканского - в 7 - 10 раз ниже, чем у белого населения в той же широтной зоне при практически одинаковой частоте опухолей, отличных от рака кожи. Помимо степени пигментатированности, факторами риска для возникновения рака кожи являются наличие родинок, пигментных пятен и веснушек, слабая способность к загару, голубой цвет глаз и рыжий цвет волос.

Ультрафиолетовая радиация играет важную роль в обеспечении организма витамина Д, регулирующим процесс фосфорно-кальциевого обмена. Дефицит витамина Д вызывает рахит и кариес, а также играет важную роль в патогенезе представительной железы, дающей высокую смертность.

Роль ультрафиолетового излучения в обеспечении организма витамином Д нельзя компенсировать лишь за счет потребления его с пищей, поскольку процесс биосинтеза витамина Д в коже является саморегулирующимся и исключает возможность возникновения гипервитаминоза. Это заболевание вызывает отложения кальция в различных тканях организма с их последующим некротическим перерождением.

При возникновении дефицита витамина Д необходима доза ультрафиолетовой радиации, составляющая примерно 60 минимальных эритемных доз в год на открытые участки тела. Для белого населения в умеренных широтах это соответствует ежедневному пребыванию на открытом солнце по полчаса в середине дня с мая по август. Интенсивность синтеза витамина Д убывает с увеличением степени пигментативности, у представителей различных этнических групп может различаться более чем на порядок. Вследствие этого пигментация кожи может быть причиной недостаточности витамина Д у цветных иммигрантов в умеренных и северных широтах.

Наблюдающиеся в настоящее время увеличение степени истощения озонового слоя свидетельствует о недостаточности предпринимаемых усилий по его защите.

Пути решения проблемы разрушения озонового слоя

Осознание опасности приводит к тому, что международной общественностью предпринимаются все новые и новые шаги в защиту озонового слоя. Рассмотрим некоторые из них.

• 1) Создание различных организаций по охране озонового слоя (ЮНЕП, КОСПАР, МАГА)
• 2) Проведение конференций.
• а) Венская конференция (сентябрь 1987г.). На ней был обсужден и подписан Монреальский протокол:
  • - необходимость постоянного контроля за изготовлением, продажей, и применением наиболее опасных для озона веществ (фреоны, бромсодержащие соединения и др.)
  • - использование хлорфторуглеводородов по сравнению с уровнем 1986 г. должно быть уменьшено на 20% к 1993 г. и в два раза к 1998г.
• б) В начале 1990г. ученые пришли к выводу, что ограничения Монреальского протокола недостаточны и были внесены предложения о полном прекращении производства и выбросов в атмосферу уже в 1991-1992гг. тех фреонов, которые ограничиваются Монреальским протоколом.

Проблема сохранения озонового слоя относится к глобальным проблемам человечества. Поэтому она обсуждается на многих форумах самого разного уровня вплоть до российско-американских встреч на высшем уровне.

Остается лишь верить в то, что глубокое осознание грозящей человечеству опасности подвигнет правительство всех стран на принятие необходимых мер по уменьшению выбросов вредных для озона веществ.

Нормирование качества окружающей среды. Цель нормирования. Характеристика санитарно-гигиенических нормативов воздушной среды.

Введение государственных норм качества природной среды и установление порядка нормирования воздействия хозяйственной и иной деятельности на окружающую среду относятся к важнейшей функции государственного управления природопользованием и охраной окружающей природы.

Нормативы качества окружающей среды устанавливаются для оценки состояния атмосферного воздуха, вод, почв по химическим, физическим и биологическим характеристикам. Это означает, что если в атмосферном воздухе, воде или почве содержание, например, химического вещества не превышает соответствующий норматив предельно допустимой его концентрации, то состояние воздуха или почвы является благоприятным, т.е. не представляющим опасности для здоровья человека и для других живых организмов.

Роль нормативов в формировании информации о качестве окружающей природной среды заключается в том, что одни дают оценку окружающей экологической среды, другие лимитируют источники вредного воздействия на нее.

Согласно Закону "Об охране окружающей среды" нормирование качества окружающей среды ставит целью установление научно-обоснованных предельно допустимых норм воздействия на окружающую среду, гарантирующих экологическую безопасность и охрану здоровья населения, обеспечивающих предотвращение загрязнение окружающей среды, воспроизводство и рациональное использование природных ресурсов.

Введение экологических нормативов позволяет решить следующие задачи:

• 1) Нормативы позволяют определить степень воздействия человека на окружающую среду. Мониторинг окружающей среды строится не только на наблюдении за природой. Данное наблюдение должно быть предметно, оно должно с помощью технических показателей определить степень загрязнения воздуха, воды и т.д.
• 2) Нормативы позволяют осуществлять государственным органом контроль за деятельностью природопользователей. Экологический контроль проявляется в анализе уровня загрязнения окружающей среды и определении его допустимого значения согласно установленным нормативам.
• 3) Экологические нормативы служат основанием для применения мер ответственности в случаи их превышения. Зачастую экологические нормативы служат единственным критерием в привлечении виновного лица к ответственности.

Нормативы в области охраны окружающей среды - установленные нормативы качества окружающей среды и нормативы допустимого воздействия на нее, при соблюдении которых обеспечивается устойчивое функционирование естественных экологических систем и сохраняется биологическое разнообразие. Оно осуществляется в целях государственного регулирования воздействия хозяйственной и иной деятельности на окружающую среду, гарантирующего сохранение благоприятной окружающей среды и обеспечение экологической безопасности.

Нормирование в области охраны окружающей среды заключается в установлении:

• 1) нормативов качества окружающей среды - нормативов, которые установлены в соответствии с физическими, химическими, биологическими и иными показателями для оценки состояния окружающей среды и при соблюдении которых обеспечивается благоприятная окружающая среда;
• 2) нормативов допустимого воздействия на окружающую среду при осуществлении хозяйственной и иной деятельности - нормативов, которые установлены в соответствии с показателями воздействия хозяйственной и иной деятельности на окружающую среду и при которых соблюдаются нормативы качества окружающей среды;
• 3) иных нормативов в области охраны окружающей среды, таких как:
  • * нормативы допустимой антропогенной нагрузки на окружающую среду - нормативы, которые установлены в соответствии с величиной допустимого совокупного воздействия всех источников на окружающую среду и (или) отдельные компоненты природной среды в пределах конкретных территорий и (или) акваторий, и при соблюдении которых обеспечивается устойчивое функционирование естественных экологических систем и сохраняется биологическое разнообразие;
  • * нормативы допустимых выбросов и сбросов химических веществ, в том числе радиоактивных, иных веществ и микроорганизмов (нормативы допустимых выбросов и сбросов веществ и микроорганизмов) - нормативы, которые установлены для субъектов хозяйственной и иной деятельности в соответствии с показателями массы химических веществ, в том числе радиоактивных, иных веществ и микроорганизмов, допустимых для поступления в окружающую среду от стационарных, передвижных и иных источников в установленном режиме и с учетом технологических нормативов, и при соблюдении которых обеспечиваются нормативы качества окружающей среды;
  • * технологический норматив - норматив допустимых выбросов и сбросов веществ и микроорганизмов, который устанавливается для стационарных, передвижных и иных источников, технологических процессов, оборудования и отражает допустимую массу выбросов и сбросов веществ и микроорганизмов в окружающую среду в расчете на единицу выпускаемой продукции;
  • * нормативы предельно допустимых концентраций химических веществ, в том числе радиоактивных, иных веществ и микроорганизмов - нормативы, которые установлены в соответствии с показателями предельно допустимого содержания химических веществ, в том числе радиоактивных, иных веществ и микроорганизмов в окружающей среде и несоблюдение которых может привести к загрязнению окружающей среды, деградации естественных экологических систем;
  • * нормативы допустимых физических воздействий - нормативы, которые установлены в соответствии с уровнями допустимого воздействия физических факторов на окружающую среду и при соблюдении которых обеспечиваются нормативы качества окружающей среды.

Кроме того, нормирование качества окружающей среды осуществляется при помощи технических регламентов, государственных стандартов и иных нормативных документов в области охраны окружающей среды.

Нормативы и нормативные документы в области охраны окружающей среды разрабатываются, утверждаются и вводятся в действие на основе современных достижений науки и техники с учетом международных правил и стандартов в области охраны окружающей среды.

Нормативы и методы их определения утверждаются природоохранными органами и органами санитарно-эпидемиологического надзора. По мере развития производства, науки и техники нормирование в экологии развивается и совершенствуется. При разработке нормативов учитываются международные экологические нормы и стандарты.

При нарушении нормативов качества могут быть ограничены, приостановлены, прекращены выбросы, сбросы и иные вредные воздействия. Предписание об этом дают государственные органы в области охраны окружающей среды и санитарно-эпидемиологического надзора.

Санитарно-гигиенические нормативы.

Для учета влияния химического загрязнения на здоровье человека введены различные международные и национальные нормы, или нормативы. Норма загрязнения - это предельная концентрация содержания вещества в среде, допускаемая нормативными актами. Санитарно-гигиенические нормативы - совокупность показателей санитарно-гигиенического состояния компонентов окружающей среды (воздуха, воды, почвы и др.), определяемых величиной уровней их загрязнения, непревышение которых обеспечивает нормальные условия жизни и безопасность для здоровья.

ФЗ от 30.03.1999. №52-ФЗ (ред. от 22.12.2008.) "О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения" установил, что санитарные правила и нормы обязательны для соблюдения всеми государственными органами, общественными объединениями, хозяйствующими субъектами, должностными лицами и гражданами. На всей территории России действуют Санитарно-эпидемиологические правила.

Санитарно-гигиенические нормативы загрязнения используются для управления качеством окружающей среды, что позволяет снизить их воздействие на здоровье человека и заболеваемость населения до приемлемого уровня.

Наибольшее распространение в мире получили нормативы ВОЗ. В нашей стране статус государственных стандартов в этой области получили предельно-допустимые концентрации (ПДК), определяющие максимальный уровень присутствия химических загрязняющих веществ в воздухе, воде или почве.

Предельно-допустимая концентрация (ПДК) - санитарно-гигиенический норматив, определяемый как максимальная концентрация химических веществ в воздухе, воде и почве, которая при периодическом воздействии или на протяжении всей жизни не оказывает вредного влияния на здоровье человека и его потомства. Различают ПДК максимально разовые и среднесуточные, ПДК для рабочей зоны (помещения) или для жилой зоны. Причем ПДК для жилой зоны устанавливается меньше, чем для рабочей зоны.

Нормативы предельно допустимых уровней шума, вибрации, магнитных полей и иных физических воздействий устанавливаются на уровне, обеспечивающем сохранение здоровья и трудоспособности людей, охрану растительного и животного мира, благоприятных условий труда.

Санитарными нормами допустимого уровня шума на территории жилой застройки установлено, что он не должен превышать 60 децибел, а в ночное время - с 23 до 7 часов - 45 децибел. Для санаторно-курортных зон эти нормативы составляют соответственно 40 и 30 децибел.

Для территории жилой застройки органами санитарно-эпидемиологической службы обоснованы и утверждены допустимые уровни вибрации и электромагнитных воздействий.

К иным нормируемым физическим воздействиям относится тепловое воздействие. Его основными источниками являются энергетика, энергоемкие производства, коммунально-бытовое хозяйство. В принятых Правилах охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами установлены нормативы теплового воздействия на водные объекты. В источнике хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водоснабжения летняя температура воды не должна превышать температуру самого жаркого месяца более, чем на 3° по Цельсию, в рыбо-хозяйственных водоемах - быть не более чем на 5° по Цельсию выше естественной температуры воды.

ФЗ "Об охране окружающей среды" требует определения для каждого источника загрязнений норматива предельно допустимых воздействий. Определение ПДК - дорогостоящая и долговременная медико-биологическая и санитарно-гигиеническая процедура. В настоящее время общее количество веществ, для которых определены ПДК, превышает одну тысячу, в то время как вредных веществ, с которыми человек имеет дело на протяжении жизни, на порядок больше.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Основная часть

1. Понятие «Озоновый слой»

4. Охрана озонового слоя

Заключение

Литература

Введение

XX век принес человечеству немало благ, связанных с бурным развитием научно- технического прогресса, и в то же время поставил жизнь на Земле на грань экологической катастрофы. Рост населения, интенсификация добычи и выбросов, загрязняющих Землю, приводят к коренным изменениям в природе и отражаются на самом существовании человека. Часть из таких изменений чрезвычайно сильна и настолько широко распространена, что возникают глобальные экологические проблемы.

Имеются серьезные проблемы загрязнения (атмосферы, вод, почв), кислотных дождей, радиационного поражения территории, а также утраты отдельных видов растений и живых организмов, оскудения биоресурсов, обезлесения и опустынивания территорий.

Проблемы возникают в результате такого взаимодействия природы и человека, при котором антропогенная нагрузка на территорию (ее определяют через техногенную нагрузку и плотность населения) превышает экологические возможности этой территории, обусловленные главным образом ее природно-ресурсным потенциалом и общей устойчивостью природных ландшафтов (комплексов, геосистем) к антропогенным воздействиям.

Основная часть

1. Понятие «Озоновый слой»

Озоновый слой -- часть стратосферы на высоте от 12 до 50 км (в тропических широтах 25--30 км, в умеренных 20--25, в полярных 15--20), в которой под воздействием ультрафиолетового излучения Солнца молекулярный кислород (О 2) диссоциирует на атомы, которые затем соединяются с другими молекулами О 2 , образуя озон (О 3). Относительно высокая концентрация озона (около 8 мл/мі) поглощает опасные ультрафиолетовые лучи и защищает всё живущее на суше от губительного излучения.

Наибольшая плотность озона встречается на высоте около 20--25 км, наибольшая часть в общем объёме -- на высоте 40 км. Если бы можно было извлечь весь озон, находящийся в атмосфере, и сжать под нормальным давлением, то в результате вышел бы слой, покрывающий поверхность Земли толщиной всего 3 мм. Для сравнения, вся сжатая под нормальным давлением атмосфера составляла бы слой в 8 км.

Если бы не озоновый слой, то жизнь не смогла бы вообще выбраться из океанов и высокоразвитые формы жизни типа млекопитающих, включая человека, не возникли бы.

2. Причины разрушения озонового слоя

2.1 Природные причины разрушения озонового слоя

Природные источники включают: крупные пожары и определенные морские биотопы (поставляющие определенные хлорсодержащие соединения, устойчиво переносящие "путешествие" к стратосфере); крупные извержения вулканов, косвенно влияющие на истощение озона (в процессе извержения выбрасывается большое количество мелких твердых частиц и аэрозолей, которые повышают эффективность разрушительного воздействия хлора на озон). Однако аэрозоли способствуют разрушению озонового слоя только тогда, когда в нем присутствуют хлорфторуглероды. Разрушение озонового слоя связывают с глобальным изменением климата на нашей планете. Последствия этого явления, названного «парниковым эффектом», крайне сложно прогнозировать. Согласно пессимистическим прогнозам ученых ожидаются изменения количества осадков, перераспределение их между зимой и летом; говорят о перспективе превращения плодородных регионов в засушливые пустыни, повышении уровня Мирового океана в результате таяния полярных льдов.

2.2 Антропогенные причины разрушения озонового слоя

Нарастание концентрации хлорфторуглеродов (фреонов), диоксидов азота, метана и других углеводородов, поступающих в дополнение к естественным составляющим атмосферы из техногенных источников, при сжигании углеводородного сырья на транспорте способно уменьшить концентрацию озона.

Главную опасность для атмосферного озона составляет группа химических веществ, объединенных термином «хлорфторуглероды» (ХФУ), называемых также фреонами, которые впервые были получены в 1928 г. В течение полувека эти вещества считались чудо - веществами. Они нетоксичны, инертны, чрезвычайно стабильны, не горят, не растворяются в воде, удобны в производстве и хранении. И поэтому сфера применения ХФУ динамично расширялась. В массовых масштабах их начали использовать в качестве хладагентов при изготовлении холодильников. Затем они стали применяться в системах кондиционирования воздуха, а с началом всемирного аэрозольного бума получили самое широкое распространение. Фреоны оказались очень эффективны при промывке деталей в электронной промышленности, а также нашли широкое применение в производстве пенополиуретанов. Пик их мирового производства пришелся на конец 80-х гг. и составил около 1,2-1,4 млн. т в год, из которых на долю США приходилось около 35 %.

Предполагают, что попадая в верхние слои атмосферы, эти инертные у поверхности Земли вещества становятся активными. Под воздействием ультрафиолетового излучения химические связи в их молекулах нарушаются. В результате выделяется хлор, который при столкновении с молекулой озона превращает его в кислород. Хлор же, соединившись временно с кислородом, опять оказывается свободным и способным к новым химическим реакциям. Его активности и агрессивности хватает на то, чтобы разрушить десятки тысяч молекул озона.

Суммарное производство фреонов, используемых при производстве пенопластов, в холодильной, парфюмерной промышленности, бытовых устройствах (аэрозольные баллончики) в 1988 г. достигло 1 млн. т.

Эти высокоинертные вещества абсолютно безвредны в приземных слоях атмосферы. При медленной диффузии в стратосферу они достигают области распространения фотонов высоких энергий и при фотохимических превращениях способны разлагаться с выделением атомарного хлора. Один атом Сl способен разрушить десятки и сотни молекул O3. Хлор интенсивно реагирует с озоном, действуя как катализатор.

Аналогично действует и оксид азота NО, техногенное поступление которого в атмосферу связано с реакциями горения углеводородного топлива. Главными поставщиками NО в атмосферу являются двигатели ракет, самолетов и автомобилей. С учетом сложившегося в настоящее время газового состава стратосферы в порядке оценки можно говорить, что около 70 % озона разрушается по азотному циклу, 17 - по кислородному, 10 - по водородному, около 2 % по хлорному и около 1-2 % поступает в тропосферу. Вклад транспорта в разрушение озоносферы чрезвычайно велик в связи с выбросом в атмосферу оксидов азота.

Активную роль в образовании и разрушении озона играют тяжелые металлы (медь, железо, марганец). Поэтому общий баланс озона в стратосфере регулируется сложным комплексом процессов, в которых значительными являются около 100 химических и фотохимических реакций.

В этом балансе азот, хлор, кислород, водород и другие компоненты участвуют как бы в виде катализаторов, не меняя своего «содержания», поэтому процессы, приводящие к их накоплению в стратосфере или удалению из нее, существенно сказываются на содержании озона.

В связи с этим попадание в верхние слои атмосферы даже относительно небольших количеств таких веществ может устойчиво и долгосрочно влиять на установившийся баланс, связанный с образованием и разрушением озона.

Метан CH 4 , как и оксид азота, относится к естественным компонентам атмосферы, также способен реагировать с озоном. Его техногенное поступление в результате принудительной вентиляции шахт, потерь при добыче нефти и газа, заболачивании низменных ландшафтов принимает все большие масштабы. Поэтому зафиксированное уменьшение концентрации озона не без оснований связывают с антропогенной деятельностью - техногенезом.

Основные запасы планетарного метана сосредоточены в форме твердых газогидратов, локализованных в прибрежных зонах полярных акваторий. Переход твердых гидратов в газ минует жидкую фазу. Характерно, что с 1972 до 1985 г. с помощью спутникового слежения (Nimbus-7) выявлено более 200 высоконапорных метановых струй на высотах до 22 км, т. е. в озоноэффективных областях атмосферы. Метан способствует не только разрушению озона, но и повышению температуры приземного воздуха («парниковый эффект»). В свою очередь, такое потепление может вызвать «взрыв» газогидратных панцирей и рост концентрации метана в атмосфере.

Огромное влияние на снижение содержания озона оказывают запуски ракет и кораблей многоразового использования типа «Шаттл» и «Энергия». Один старт «Шаттла» - это потеря 10 млн. т озона. Метеорологи и геофизики давно обращают внимание космических корпораций на этот факт. Но слишком заманчиво освоение космоса с его невиданными типами энергии, а причины снижения концентрации озона в озоносфере до сих пор до конца не обоснованы.

Кроме того, предполагается, что первый массивный удар по озоновому слою был нанесен высотными ядерными взрывами 1958-1962 гг. Хотя и по другим политическим причинам, но в настоящее время от продолжения таких ядерных взрывов благоразумно воздержались. По оценкам специалистов, после «залечивания» озоновой дыры в результате гелиогенерации озона в течение 22-летнего солнечного цикла, в период спокойного Солнца все равно будет наблюдаться снижение концентрации озона. Более 60 % техногенного вклада в это снижение дают запуски ракет, и это может привести к расширению озонной дыры до средних широт.

3. Последствия разрушения озонового слоя

Разрушение озонового слоя приводит к проникновению чрезмерного количества ультрафиолета-В к поверхности земли, что может иметь следующие последствия:

* в водных экосистемах ультрафиолет-В тормозит развитие фитопланктона (являющегося основой пищевых цепей в океане) и вызывает нарушения на ранних стадиях развития у рыб, креветок, крабов, земноводных и других морских животных;

* ультрафиолет-В способен негативно влиять на рост наземных растений, хотя некоторые из них способны адаптироваться к повышенному уровню радиации. К ультрафиолетовым лучам очень чувствительны хвойные деревья и злаки, овощи, бахчевые культуры, сахарный тростник и бобовые. Данные экспериментов свидетельствуют о том, что рост некоторых растений сдерживается существующим уровнем радиации.

* ультрафиолет-В влияет на химические процессы в нижних слоях атмосферы и на концентрацию тропосферного озона в загрязненных регионах (вероятность фотохимического смога увеличивается при повышенных уровнях ультрафиолета-В), а также на время жизни и концентрацию определенных соединений, включая некоторые парниковые газы. Более того, ХФУ и потенциальные вещества-заменители способны поглощать коротковолновую инфракрасную радиацию с поверхности Земли, что усугубляет парниковый эффект.

4. Охрана озонового слоя

озоновый слой загрязнение разрушение

Венская конвенция об охране озонового слоя -- многостороннее экологическое соглашение. Оно было согласовано на Венской Конференции 1985 года и вступило в силу с 1988 года. Ратифицировано 197 государствами (все члены ООН и Европейский союз).

Действует как основа для международных усилий по защите озонового слоя. Однако, конвенция не включает юридически обязательные цели сокращения использования хлорфторуглеродов, главных химических веществ, вызывающих истощение озонового слоя. Они изложены в сопровождающем Монреальском Протоколе.

Монреальский протокол по веществам, разрушающим озоновый слой -- международный протокол к Венской конвенции об охране озонового слоя 1985 года, разработанный с целью защиты озонового слоя с помощью снятия с производства некоторых химических веществ, которые разрушают озоновый слой. Протокол был подготовлен к подписанию 16 сентября 1987 года и вступил в силу 1 января 1989 года. После этого последовала первая встреча в Хельсинки в мае 1989 года. С тех пор протокол подвергался пересмотру семь раз: в 1990 (Лондон), 1991 (Найроби), 1992 (Копенгаген), 1993 (Бангкок), 1995 (Вена), 1997 (Монреаль) и 1999 (Пекин). Если страны, подписавшие протокол, будут его придерживаться и в будущем, то можно надеяться, что озоновый слой восстановится к 2050 году. Генеральный секретарь ООН (1997--2006) Кофи Аннан сказал, что «возможно, единственным очень успешным международным соглашением можно считать Монреальский протокол».

СССР подписал Монреальский протокол в 1987 году. В 1991 году Россия, Украина и Белоруссия подтвердили свою правопреемственность этому решению.

Международный день охраны озонового слоя -- 16 сентября. Ежегодный Международный день охраны озонового слоя провозглашён Генеральной ассамблеей ООН в 1994 году в специальной резолюции.

Дата Международного дня выбрана в память о дне подписания Монреальского протокола по веществам, разрушающим озоновый слой.

Государствам, членам ООН, было предложено посвятить этот Международный день пропаганде конкретной деятельности в соответствии с задачами и целями Монреальского протокола.

Генеральный секретарь ООН Кофи Аннан в своём послании в 2006 году отметил огромный прогресс в усилиях по сохранению озонового слоя, сказал об оптимистических прогнозах, предсказывающих восстановление озонового слоя.

Многие страны мира разрабатывают и осуществляют мероприятия по выполнению Венских конвенций об охране озонового слоя и Монреальского протокола по веществам, разрушающим озоновый слой.

В чем заключается конкретность мер по сохранению озонового слоя над Землей?

Согласно международным соглашениям промышленно развитые страны полностью должны прекратить производство фреонов и тетрахлорида углерода, которые также разрушают озон.

Вторым этапом должен стать запрет на производство метилбромидов и гидрофреонов. Уровень производства первых в промышленно развитых странах с 1996 г. заморожен, гидрофреоны полностью снимаются с производства к 2030 г. Однако развивающиеся страны до сих пор не взяли на себя обязательств по контролю над этими химическими веществами.

В последнее время появилось несколько проектов по восстановлению озонового слоя. Так, восстановить озоновый слой над Антарктидой при помощи запуска специальных воздушных шаров с установками для производства озона надеется английская группа защитников окружающей среды, которая называется «Помогите озону». Один из авторов этого проекта заявил, что озонаторы, работающие от солнечных батарей, будут установлены на сотнях шаров, наполненных водородом или гелием.

Несколько лет назад была разработана технология замены фреона специально подготовленным пропаном. Ныне промышленность уже на треть сократила выпуск аэрозолей с использованием фреонов. В странах ЕЭС намечено полное прекращение использования фреонов на заводах бытовой химии и т. д.

Заключение

Возможности воздействия человека на природу постоянно растут и уже достигли такого уровня, когда возможно нанести биосфере непоправимый ущерб. Уже не в первый раз вещество, которое долгое время считалось совершенно безобидным, оказывается на самом деле крайне опасным. Лет двадцать назад вряд ли кто-нибудь мог предположить что обычный аэрозольный баллончик может представлять серьезную угрозу для планеты в целом. К несчастью, далеко не всегда удается вовремя предсказать, как то или иное соединение будет воздействовать на биосферу. Однако в случае с ХФУ такая возможность была: все химические реакции, описывающие процесс разрушения озона ХФУ крайне просты и известны довольно давно. Но даже после того, как проблема ХФУ была в 1974 г. сформулирована, единственной страной, принявшей какие-либо меры по сокращению производства ХФУ были США и меры эти были совершенно недостаточны.

Потребовалась достаточно серьезная демонстрация опасности ХФУ для того, чтобы были приняты серьезные меры в мировом масштабе. Следует заметить, что даже после обнаружения озонной дыры, ратифицирование Монреальской конвенции одно время находилось под угрозой. Быть может, проблема ХФУ научит с большим вниманием и опаской относиться ко всем веществам, попадающим в биосферу в результате деятельности человечества.

Литература

1. И.К. Ларин Химия озонового слоя и жизнь на Земле // Химия и жизнь. XXI век. 2000. № 7. С. 10-15.

2. Озоновый слой. https://ru.wikipedia.org/wiki/Озоновый_слой.

3. Международный день охраны озонового слоя. https://ru.wikipedia.org/wiki/Международный_день_охраны_озонового_слоя.

4. Монреальский протокол. https://ru.wikipedia.org/wiki/Монреальский_протокол.

5. Венская конвенция об охране озонового слоя. https://ru.wikipedia.org/wiki/Венская_конвенция_об_охране_озонового_слоя.

6. Разрушение озонового слоя. http://edu.dvgups.ru/METDOC/ENF/BGD/MONIT_SR_OBIT/METOD/USH_POSOB/frame/1_4.htm#1.4.1._Факторы_разрушения_озона.

7. Охрана окружающей среды. http://www.ecologyman.ru/95/28.htm.

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Из истории. Местоположение и функции озонового слоя. Причины ослабления озонового щита. Озон и климат в стратосфере. Разрушение озонового слоя земли хлорфторуглеводородами. Что было сделано в области защиты озонового слоя. Факты говорят сами за себя.

реферат , добавлен 14.03.2007


Защита климата и озонового слоя атмосферы как одна из наиболее острых глобальных экологических проблем современности. Суть и причины возникновения парникового эффекта. Состояние озонового слоя над Россией, уменьшение содержания озона ("озоновая дыра").

реферат , добавлен 31.10.2013


Озоновая дыра как локальное падение озонового слоя. Роль озонового слоя в атмосфере Земли. Фреоны - основные разрушители озона. Методы восстановления озонового слоя. Кислотные дожди: сущность, причины появления и негативное воздействие на природу.

презентация , добавлен 14.03.2011


Роль озона и озонового экрана для жизни планеты. Экологические проблемы атмосферы. Озоноразрушающие вещества и механизм их действия. Влияние уменьшения озонового слоя на жизнь на Земле. Меры, принимаемые по его защите. Роль ионизаторов в жизни человека.

реферат , добавлен 04.02.2014


Озоновые дыры и причины их возникновения. Источники разрушения озонового слоя. Озоновая дыра над Антарктикой. Мероприятия по защите озонового слоя. Правило оптимальной компонентной дополнительности. Закон Н.Ф. Реймерса о разрушении иерархии экосистем.

контрольная работа , добавлен 19.07.2010


Теории образования озоновых дыр. Спектр озонового слоя над Антарктидой. Схема реакции галогенов в стратосфере, включающая их реакции с озоном. Принятие мер по ограничению выбросов хлор- и бромсодержащих фреонов. Последствия разрушения озонового слоя.

презентация , добавлен 14.05.2014


Влияние теплового режима поверхности Земли на состояние атмосферы. Защита планеты от ультрафиолетовой радиации озоновым экраном. Загрязнение атмосферы и разрушение озонового слоя как глобальные проблемы. Парниковый эффект, угроза глобального потепления.

реферат , добавлен 13.05.2013


Изучение химических особенностей, реакций синтеза и распада озона. Характеристика основных соединений, приводящих к изменению текущего состояния озонового слоя. Влияние ультрафиолета на человека. Международные соглашения в области охраны озонового слоя.

реферат , добавлен 24.01.2013


Понятие и местоположение озонового слоя, его функциональные особенности и оценка значения для биосферы Земли. Структура и элементы озонового слоя, причины его ослабления в последние десятилетия, негативные последствия данного процесса и его замедление.

презентация , добавлен 24.02.2013


Экологический аспект появления и развития человечества. Глобальные проблемы современности. Виды антропогенных изменений в биосфере. Факторы разрушения озонового слоя. Радиоактивное заражение почвы. Сущность и принципы охраны окружающей природной среды.

Озоновый слой предотвращает поверхность Земли от жесткого ультрафиолето­вого излучения Солнца и тем самым предохраняет от него биоту.

Причины разрушения озонового слоя антропогенная эмиссия окислов азота и хторфторуглеводородов.

Окислы азота действуют в циклической цепочке реакций:

NO 2 + О-> О 2 + NO; NO + О 3 ->О 2 + NO 2

Подобным образом, но более активно озон разрушают атомарные галогены -хлор и фтор, образующиеся при разрушении ультрафиолетом хторфторуглеводоро­дов. Один атом галогена может разрушить до 10 млн. молекул озна, поэтому даже ничтожные концентрации хторфторуглеводородов опасны для озонового слоя.

Хлорный цикл разрушения озона имеет вид:

Сl + О 3 -> Сl + О 2 ; Сl + О -> С1 + О 2

В настоящее время заключен целый ряд международных соглашений по пре­кращению использования хторфторуглеводородов. Но проблема остается актуаль­ной, т.к. в атмосфере накоплено так много фреонов, что они будут действовать на озоновый слой еще десятки лет. Антропогенный выброс оксидов азота от сжигания топлива остается очень большим.

Последствия разрушения озонового слоя:

Увеличение заболевания раком кожи;

Увеличение заболевания катарактой - приводящей к слепоте;

Воздействие на иммунную систему - уменьшается сопротивляемость ор­ганизма

Губительное воздействие на растения и мельчайшие водные организмы -

основу всех пищевых цепей в океане.

22. Гигиеническое нормирование примесей в атмосфере (ПДК).

Основные принципы гигиенического нормирования вредных веществ в атмо­сферном воздухе:

1. Допустимой может быть признана только такая концентрация вещества в атмосферном воздухе, которая не оказывает на человека прямого или косвенного вредного и неприятного действия, не снижает его работоспособности и настроения.

2. Привыкание к вредным веществам должно рассматриваться, как неблаго­приятный момент и доказательство недопустимости данной концентрации.

3. Недопустимы такие концентрации вредных веществ, которые неблагоприят­но влияют на растительность, климат местности, прозрачность атмосферы бытовые условия жизни населения.

ПДК - максимальная концентрация вещества, которая не оказывает прямого или косвенного вредного воздействия на здоровье человека на протяжении всей жизни и не влияет на здоровье его потомков.

ПДК служат масштабом, по которому судят, насколько существующее загрязнение превышает допустимый предел. Они дают возможность обосновать необходимость мероприятий по санитарной охране воздуха и проверять эффективность этих мероприятий.

При обосновании ПДК используют принцип лимитирующего показателя (нормирование по наиболее чувствительному показателю).

В нашей стране различают следующие показатели степени загрязнения возду­ха:

ПДК рабочей зоны, рабочая зона - пространство на высоте Н = 2м над уров­нем пола. ПДКрз при ежедневной работе в течение всего рабочего стажа не должна вызывать заболеваний или отклоненитй в состоянии здоровья.

ПДК атмосферного воздуха.

Различают два вида ПДК атмосферного воздуха:

Максимально разовая (ПДК мр). Эта концентрация при вдыхании в течение 20 минут не должна вызывать рефлекторных реакций в организме человека (раздражения рецепторов органов дыхания).

среднесуточная (ПДК СС). ПДК СС в воздухе населенных мест не должна ока­зывать на человека прямого и косвенного воздействия в условиях неопределенно долгого круглосуточного вдыхания. Устанавливается для предупреждения резорбтивного действия вещества.

Поскольку воздух населенных мест одновременно загрязняется многими ве­ществами, то возникает необходимость изучения комбинированного действия атмо­сферных загрязнений.

При этом может наблюдаться эффект суммации, потенцирования или антаго­низма. Чаще наблюдается эффект суммации. При этом сумма отношений фактиче­ских концентраций веществ к их ПДК установленного для изолированного действия не должна превышать единицы

С1/ПДК1 + С 2 /ПДК 2 +.. .С П /ПДК П < 1

23. Мероприятия по охране атмосферного воздуха (законодательные, архитектурно-планировочные, технические, технологические).

I. Законодательные мероприятия -совокупность норм, регулирующих общест­венные отношения в сфере взаимодействия общества и природы в интересах сохра­нения и рационального использования окружающей природной среды.

Основные законы в РФ: «Об охране окружающей природной среды», «Об охране атмосферного воздуха».

Источники экологического права:

1. Постановления Правительства РФ

2. Нормативно-правовые акты министерств и ведомств:

ГОСТ, ОСТЫ,

РД - руководящие документы,

СНиПы, СанПиНы, технологические нормативы,

II. Архитектурно-планировочные мероприятия - комплекс мер, направлен­ных на регламентацию строительства предприятий, планирование городской за­стройки с учетом экологических факторов, озеленение, рациональное расположение дорожной сети в городах, качество дорог.

Предприятия с технологическими процессами, являющиеся источниками нега­тивного воздействия на среду обитания и здоровье человека, необходимо отделять от жилой застройки санитарно-защитными зонами (СЗЗ).

В соответствии с СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03 устанавливаются следующие размеры санитарно-защитных зон:

Предприятия первого класса - 1000 м;

Предприятия второго класса - 500 м;

Предприятия третьего класса - 300 м;

Предприятия четвертого класса - 100 м;

Предприятия пятого класса - 50 м.

СЗЗ устанавливается от границы промплощадки и от источника выбросов за­грязняющих веществ (в случае наличия только высоких источников нагретых вы­бросов).

III. Технологические мероприятия. В эту группу входят мероприятия, которые могут быть проведены на самом предприятии в целях уменьшения выбросов и снижения концентрации пыли и газов в воздухе. Сюда относится, прежде всего:

Совершенствование технологических процессов;

Герметизация технологического оборудования;

Применение пневмотранспорта;

Рационализация процессов сжигания топлива и топочных устройств;

Устройство высоких труб (выше 100 м) для более интенсивному рассеива­нию газов.

IV. Технические мероприятия - применение систем очистки газов. Для обезвреживания аэрозолей (пылей и туманов) используют:

Электрические методы.

В основе работы сухих методов лежат гравитационные, инерционные и цен­тробежные механизмы осаждения или фильтрации.

В мокрых пылеуловителях осуществляется контакт запыленных газов с жид­костью.

В электрофильтрах осаждение происходит за счет электрических сил на осадительных электродах.

В основе работы пористых фильтров всех типов лежит процесс фильтрации газа через пористую перегородку, в ходе которого твердые частицы задерживаются. Фильтры различают: тонкой очистки, воздушные фильтры и промышленные фильт­ры (тканевые, волокнистые, зернистые).

Очистка выбросов от газов, и паров ядовитых веществ:

Абсорбционный - поглощение газов жидкой фазой (скрубберы)

Адсорбционный (поглощение с помощью твердых сорбентов)

Каталитический (конверсия токсичных компонентов на поверхности твер­дых катализаторов)

Конденсационный (уменьшение давления насыщенного пара растворителя при пониженной температуре)

Сжигание легкоокисляемых токсичных и дурнопахнущих примесей.

Создание безотходного производства.

Мероприятия по снижению выбросов автотранспорта

1. Градостроительные мероприятия

1)специальные приемы застройки по принципу зонирования

2) озеленение автомагистралей (многорядные древесно-кустарниковые по­садки)

3) устранение препятствий на пути свободного движения потока машин

2. Электротранспорт

3. Совершенствование топлива

Пути совершенствования топлива

1) Сокращение соединений свинца

2) Добавление присадок к топливу

3) Использование в качестве топлива сжиженного газа

4) Нейтрализаторы выхлопных газов

5) Совершенствование ДВС

6) Создание новых систем двигателей

В последние несколько лет человечество обеспокоено тем, что происходит в озоновой оболочке Земли, появлением в стратосфере так называемых озоновых дыр. Тревога эта понятна. Как известно, озоновый слой предохраняет поверхность Земли от жестокого ультрафиолетового излучения. Даже самые низшие формы жизни могут пострадать от избытка ультрафиолетовой радиации. При ее действии разлагается хроматин клеточного ядра, прекращается его деление и размножение клеток, вызывается повреждение ДНК, нарушается генетический код. Кроме того, поглощая лучистую энергию, озон повышает температуру стратосферы и снижает ее в приземном слое воздуха и самой поверхности Земли. Разрушение же озонового слоя влечет за собой тяжелые, быть может, даже трагические последствия.

Можно ли замедлить и приостановить этот процесс или даже восстановить и вывести содержание озона на доиндустриальный уровень? Для этого прежде всего необходимо понять причины сокращения озонового слоя.

Разрушение озоновой оболочки Земли сейчас волнует не только ученых, но и людей, далеких от науки, ибо речь идет о сохранении жизни. Специалисты бьются над разгадкой этого явления уже не один год. Существует множество гипотез, объясняющих причины сокращения озонового слоя. И одна из них – газогидратная.

Что же представляют собой газовые гидраты? Это соединения, похожие на снег или лед, но их кристаллическая решетка, построенная молекулами воды, имеет значительно большие, чем у льда, полости – «клетки». В них и располагаются молекулы газов.

Гидраты газов широко распространены на Земле: на суше и в осадках дна Мирового океана. Предполагается, что гидраты имеются и в мезосфере, ядрах комет, а также на Марсе. Искусственные газовые гидраты были получены в атмосфере путем распыления пропана для разгона «теплых» туманов. Пропан, реагируя с капельками воды тумана, превращается в гидрат и выпадает на землю в виде «твердого» дождя.

Какую же роль могут играть газовые гидраты в уничтожении слоя озона?

На свету, особенно с наступлением весны, молекулы гидратообразователей, например фреонов, находящиеся в полостях решетки, подвергаются фотолизу. При этом образуются свободные радикалы, ион-радикалы и свободные электроны. Далее протекают реакции с участием этих высокоактивных реагентов, например, …. с молекулами Н2О, в результате которых образуется Н2О2. Как показали эксперименты, Н2О2 может заменять молекулы Н2О в решетке гидрата. Образование и стабилизацию ион-радикалов в решетке гидратов экспериментально наблюдали американские ученые.

Наконец, перечисленные реагенты могут взаимодействовать с озоном. Фотохимические реакции особенно эффективно идут в твердых фазах, в частности в газовых гидратах.

Таким образом, при образовании гидратов происходит концентрирование исходных веществ, например озона, затем в результате фотолиза образуются дополнительные высокоактивные реагенты – свободные электроны, свободные радикалы и ион-радикалы – источники электронов и осуществляются реакции их с озоном по схемам:

О3 + 2.... + 2Н+ О2 + Н2О

Н2О2 + О3 Н2О + 2О2

Обе эти реакции идут в подкисленной среде, а ведь в зоне разрушения озона много НР и НС1. Кроме того, могут происходить реакции:

О3 + С1о СlO + O2

О3 + 2Н° Н2О + О2

Все перечисленные реакции реализованы в лабораторных условиях.

Таким образом, гидратная гипотеза объясняет причины разложения озона.

Ее подтверждением служит и то, что этот процесс происходит преимущественно в высоких широтах в районах Южного и Северного полюсов. Наряду с особенностями перемещения воздушных масс здесь существуют наиболее благоприятные условия для гидрато-образования – низкие температуры в стратосфере до -90°С.

Кристаллы гидратов, содержащие высокие концентрации озона, способствуют его переносу из стратосферы в приземные слои атмосферы.

Но самое главное, если гипотеза верна, то разрушение озонового слоя может перерасти в автопроцесс с ускорением темпов и разрастанием дыры за пределы Антарктики и Арктики: уничтожение озона вызывает охлаждение верхних слоев атмосферы, а это стимулирует масштабы гидратообразования, а следовательно, ускоряет сокращение озонового слоя.

Поэтому необходимо резко уменьшить постуление гидратообразователей, разрушителей озона. Прежде всего это газы, выбрасываемые промышленными предприятиями и бытовыми приборами. Второй компонент, образующий газовые гидраты, – это вода. Необходимо прекратить ее сток в стратосферу в виде продуктов сгорания топлив высотных самолетов.

Результаты непродуманной человеческой деятельности наступают на нас со всех сторон, но разрушение озонового слоя – это наиболее широкомасштабный глобальный процесс, способный нарушить естественный ход развития биосферы. Нужно незамедлительно начать ее защиту.

Реакция Земной цивилизации на проблему «озоновых дыр»

Возможность непреднамеренного антропогенного воздействия на озоновый слой атмосферы Земли впервые обсуждалась в 70-х годах в связи с появившимися в то время в ряде стран планами создания сверхзвуковой пассажирской авиации и в связи с началом применения космических транспортных кораблей многоразового использования. Выбросы реактивных двигателей, предназначенных для вывода на орбиту космических летательных аппаратов, содержат хлорсодержащие соединения, способные в каталитических химических реакциях в стратосфере разрушать озоновый слой. В составе выбросов двигателей сверхзвуковых самолетов наибольшую опасность для атмосферного озона представляют окислы азота и водорода, которые также могут разрушать озон в каталитических циклах.

Проведенные в этот период в США широкомасштабные исследования воздействия сверхзвуковой авиации и запусков космических аппаратов на окружающую среду показали, что мощность такого антропогенного механизма разрушения озона является пренебрежимо малой в сравнении с мощностью природных источников образования стратосферного озона. Даже при самых оптимистических прогнозах массового развития сверхзвуковой пассажирской авиации и роста числа полетов космических аппаратов типа «Шаттл», возможная убыль озона в атмосфере будет в пределах менее 0,5 процента от его общего содержания в атмосфере.

Однако этот вывод не принес спокойствия экологам, поскольку в конце этого же десятилетия стало ясно, что куда более реальную угрозу озоновому слою Земли представляют выбросы в атмосферу так называемых хлорфторуглеродов. До недавнего времени эти вещества широко использовались в различных отраслях промышленности при прризводстве аэрозольных распылителей, в качестве хладагентов в бытовых и промышленных холодильных установках, в составе растворителей, вспенивателей при производстве пенополиуретановых материалов. Этот перечень применений хлорфторуглеродов не является исчерпывающим и включает также многие виды применений при производстве важнейших промышленных изделий, в том числе средств вооружений. Другой, как оказалось еще более агрессивный по отношению к озону класс веществ, – это так называемые бромхладоны, являющиеся до настоящего времени наиболее высокоэффективными и безопасными средствами пожаротушения.

Скорость разрушения озона в химической реакции с бромом еще выше по сравнению с хлором почти в десять раз. Теоретические оценки ученых показали, что гипотеза антропогенного химического разрушения озона вполне оправдана при условии дальнейшего наращивания мирового производства и потребления хлорфторуглеродов и бромхладонов. Масштабы возможного глобального истощения озонового слоя Земли могут оказаться катастрофическими.

Первоначальная реакция многих ученых на предостережение об опасности озоновому слою была неоднозначна, поскольку сохранялось слишком много неопределенностей в наших знаниях о реальных динамических и химических процессах в атмосфере. Однако эти работы стимулировали дальнейшие научные исследования. Большая заслуга в более детальном понимании химии атмосферных процессов и антропогенных воздействий на озоновый слой принадлежит немецкому ученому П. Крутцену. Во многом благодаря ему и его работам и с учетом предположений об опасных последствиях истощения озонового слоя, Скандинавские страны и несколько позднее страны ЕС и США приняли на правительственном уровне ряд превентивных мер по сокращению производства и потребления наиболее опасных хлорфтеруглеродов.

В 1985 году английскими метеорологами было обнаружено, что в весенние месяцы над Антарктидой с начала 80-х годов наблюдается постепенное и все более статистически значимое ежегодное химическое разрушение стратосферного слоя озона, достигающее 50% от его общего содержания в атмосфере. В последующие годы этот факт был независимо подтвержден данными глобальных наблюдений за содержанием озона из космоса, методами баллонного зондирования и данными прямых самолетных измерений химического состава нижней стратосферы до высот 20 км. На рис. 1 приведены карты полей общего содержания озона над Антарктидой в весенние месяцы в период с 1986 по 1989 гг. По этим картам полей общего содержания озона видно, что масштабы наблюдаемых «озоновых дыр» сопоставимы по площадям с территорией Антарктиды, а в отдельные годы аномалии в озоновом слое захватывают отдельные области над Австралией или оконечность Южной Америки.

Через несколько лет был выявлен статистически значимый отрицательный глобальный тренд в общем содержании озона над всеми широтами северного и южного полушарий. Убыль озона составила к концу 1995 года в среднем около 6% за период с 1975 года. Столь значительное глобальное уменьшение содержания озона в земной атмосфере также стимулировало тщательное изучение возможных механизмов, способных нарушить глобальный баланс источников и стоков озона в атмосфере. На рис. 2 показан временной ход наблюдаемого тренда глобального истощения озона в земной атмосфере и модельная оценка этого тренда. На рис. 3 приведены данные многолетних среднемесячных значений общего содержания озона в марте в Арктике и средних широтах северного полушария. Из этого рисунка видно, что тенденция последних лет в содержании озона в северном полушарии весной аналогична сезонному истощению озона, наблюдаемому над Антарктидой.

Исследования ученых привели мировое сообщество к необходимости сделать выбор: либо продолжать наращивать бесконтрольное применение озоноразрушающих веществ в различных отраслях экономики с немалой сиюминутной выгодой для потребителей, либо принять достаточно болезненные в финансовом отношении меры по сокращению производства и потребления этих веществ и инвестировать немалые средства в поиск альтернативных экологически безопасных технологий с целью сохранения озонового слоя Земли.

Реакция правительств многих развитых и развивающихся стран мира на начальном этапе осознания реальности угрозы истощения озонового слоя была противоречивой. Однако появление убедительных экспериментальных данных, свидетельствующих об истощении озонового слоя, и постоянная, активная поддержка переговорного процесса по решению этой глобальной экологической проблемы со стороны Программы ООН по охране окружающей среды привели к тому, что мировое сообщество приняло в 1985 году

Конвенцию об охране озонового слоя. В 1987 году был принят Монреальский протокол по веществам, разрушающим озоновый слой. В последующие несколько лет ряд стран согласились принять поправки к Монреальскому протоколу, предусматривающие более жесткие сроки сокращения производства и потребления озоноопасных веществ и расширяющие перечень контролируемых веществ.

Страны – участники подписанных соглашений смогли найти компромисс экономических интересов и договорились о конкретных масштабах и графиках последовательного сокращения производства и потребления основных озоноразрушающих веществ. Несомненно, принятые в эти годы меры явились беспрецедентными для всего мирового сообщества и продемонстрировали, что человечество в состоянии находить коллективные согласованные решения по предотвращению глобальных экологических катастроф.

Дальнейшие исследования проблемы антропогенного разрушения озонового слоя подтвердили своевременность и правильность мер, принятых на международном уровне. Было подтверждено, что при определенных метеорологических условиях антропогенное химическое разрушение озонового слоя наблюдается не только в Антарктиде, но и в Арктике и высоких широтах северного полушария. В частности, на основе анализа данных систематических наземных и космических наблюдений за состоянием озонового слоя над территорией России установлено, что в весенние месяцы 1995–1997 гг. уменьшение озона над отдельными районами нашей страны достигало в весенние месяцы 35-45% по сравнению с многолетними средними значениями.

На рис. 4 показано высотное распределение концентрации озона над территорией Восточной Сибири по данным наблюдений на российской станции в г. Якутске и для сравнения в Гренландии на станции Нью-Алезонд. Анализ этих данных подтвердил, что наблюдаемые аномалии вызваны химическими процессами разрушения озона. На рис. 5 показаны рекордно низкие среднемесячные значения общего содержания озона, наблюдавшиеся в марте 1997 года над северным полушарием. Данные получены по прибору «ТОМС», установленному НАСА США на спутнике «Еаrth Ргоbе». Практически эта картина аномального уменьшения озона над Арктикой в марте 1997 года представляет полный аналог «озоновой дыры», ежегодно образующейся в весенние месяцы над Антарктидой.

На рис. 6 показаны модельные прогнозы в изменении общего содержания озона в атмосфере для различных сценариев выполнения мер по сокращению производства и потребления озоноразрушающих веществ. Видно, что наблюдаемая тенденция уменьшения содержания озона будет продолжаться до середины следующего столетия, даже при условии выполнения положений Монреальского протокола и принятых к нему дополнений. Это означает необходимость организовать комплексные исследования воздействий наблюдаемого процесса истощения озонового слоя на биосферу и человека и улучшить мониторинг состояния озонового слоя и режима УФ радиации.

Каковы же наиболее опасные последствия глобального истощения озонового слоя? В результате уменьшения содержания озона в стратосфере, при сохранении неизменными всех других характеристик глобальной климатической системы, произойдет увеличение потока ультрафиолетовой солнечной радиации, достигающей поверхности земли.

Количественно уменьшение содержания озона на один процент приводит к увеличению интенсивности биологически активной части ультрафиолетовой солнечной радиации, достигающей поверхности Земли, на три процента. При этом, с учетом так называемых спектров действий, которые заметно варьируют для различных элементов биосферы, происходит многократное увеличение доз биологически активной УФ радиации солнца. Таким образом, глобальное истощение озонового слоя приведет к тому, что будет нарушено сложившееся в результате эволюции биосферы состояние равновесия между характеристиками земных экологических систем и дозами получаемой ими приходящей от Солнца ультрафиолетовой радиации. Результаты проведенных в различных странах, в том числе в СССР, исследований воздействия повышенных доз ультрафиолетовой радиации указывают на целый ряд крайне неблагоприятных последствий в отношении здоровья человека, животных и растений.

Оценено, что при воздействии повышенных доз УФ радиации, эквивалентных уменьшению содержания озона в атмосфере на 25%, резко возрастет вероятность заболеваемости человека меланомным раком кожи. Получены данные, свидетельствующие о временном ослаблении действия иммунной системы человека при получении повышенных доз биологически активной УФ радиации. Опубликован ряд работ по анализу заболеваемости катарактой глаза и рядом других глазных заболеваний, которые показывают, что при получении повышенных доз УФ радиации солнца у человека и животных резко возрастает риск заболеваемости катарактой глаза, возможна полная или частичная потеря зрения.

Подтверждено негативное воздействие повышенных доз УФ радиации на различные земные экосистемы. В частности, наблюдается уменьшение биологической продуктивности многих растений: снижается их общая биомасса, уменьшается в среднем высота растений, деревьев, размеры листьев. При увеличении доз УФ радиации, соответственно, на 5%, 10%, 20% урожайность многих видов сельскохозяйственных культур снижается в среднем на 1%, 2,5%, 5%. На основе таких данных можно получить приблизительные оценки экономических потерь, обусловленных снижением урожайности сельскохозяйственных культур. Очевидно, что при условии вышеназванного глобального снижения урожайности сельскохозяйственных культур общие экономические потери для мировой экономики будут весьма существенны.

Выявлены разнообразные генетические изменения в простейших организмах под действием повышенных доз УФ радиации. При этом остаются совершенно не исследованными долговременные генетические последствия воздействий УФ радиации на более сложные элементы экосистем, в том числе на человека. Большие неопределенности имеются в оценках эффектов воздействия УФ радиации при долговременном, но незначительном превышении потоков естественной солнечной радиации, достигающей поверхности земли, относительно фонового уровня.

Сказанное означает, что необходимо проведение комплексных программ медико-биологических исследований по оценке и прогнозу неблагоприятных экологических последствий истощения озонового слоя.

С учетом реальной опасности глобального истощения озонового слоя земли в ближайшие десятилетия, необходима разработка превентивных мер по защите населения от негативных эффектов воздействия повышенных доз УФ радиации. Эта проблема может быть успешно решена на основе создания оперативной системы мониторинга состояния озонового слоя и разработки методов прогноза и картирования опасных доз УФ радиации над регионами с возможными аномалиями в содержании озона. В ряде стран мира элементы таких систем уже созданы или успешно разрабатываются. Для территории России также весьма актуальна задача создания национальной системы мониторинга за состоянием озонового слоя, поскольку над ее территорией уже имеет место заметное истощение озонового слоя. Работы по созданию эффективной системы геофизического и медико-биологического мониторинга необходимо развивать как можно быстрее, несмотря на известные экономические трудности переходного периода в развитии экономики России.

На основе долговременного функционирования такой глобальной системы мониторинга появится возможность обнаружения тенденций в восстановлении озонового слоя. Естественно, что такая ситуация станет реальной лишь в случае выполнения мер по глобальному прекращению производства и потребления озоноразрушающих веществ. В этой связи весьма актуальной задачей правительств всех стран является последовательное выполнение обязательств, предусмотренных Монреальским протоколом по веществам, разрушающим озоновый слой. К сожалению, следует отметить как неблагополучное состояние дел в России с выполнением обязательств по Монреальскому протоколу. Имеет место отставание в переводе различных отраслей промышленности на новые экологически и озонобезопасные технологии. Необходимы существенные государственные инвестиции в те отрасли экономики, которые не имеют собственных средств, достаточных для разработки нового оборудования и перехода на применение озонобезопасных технологий. Имеет место отставание с графиком работ по сокращению объемов производства озоноразрушающих веществ, предусмотренного Монреальским протоколом и поправками к нему.

Последствия в экономике в связи с невыполнением принятых мер могут оказаться весьма неблагоприятными для нашей страны. Сегодня промышленность России ориентирована на развитие свободных рыночных отношений в торговле с другими странами, и продукция отечественных предприятий, связанная с использованием озооопасных веществ и технологий, запрещенных к применению в соответствии с Монреальским протоколом, становится все менее конкурентоспособной. Эта тенденция в подходе к выполнению принятых международных обязательств должна быть как можно скорее преодолена в России, и для этого, прежде всего, необходимо более ответственное осознание реальной опасности истощения озонового слоя и возможной глобальной экологической катастрофы.

Одной из глобальных экологических проблем, требующих своего кардинального решения, является разрушение озонового слоя. Этот термин принят для обозначения пика концентрации озона в стратосфере, который служит в качестве эффективного экрана, разрушающего ультрафиолетовое излучение. Озон представляет собой разновидность кислорода, он образуется при воздействии на газообразный кислород ультрафиолетового света в верхних слоях атмосферы. Озоновый слой, находящийся примерно на высоте 24 км, защищает земную поверхность от губительных ультрафиолетовых лучей Солнца.

Обеспокоенность состоянием озонового слоя была впервые высказана в 1974 г., когда было установлено, что фторуглеводороды могут разрушать озоновый слой, защищающий Землю от ультрафиолетового излучения. Выбрасываемые в атмосферу фторированные и хлорированные углеводороды (ФХУ) и галогенные соединения (галоны) разрушают хрупкую структуру этого слоя. Озоновый слой истощается, что обусловливает появление так называемых «озоновых дыр». Проникающие ультрафиолетовые лучи солнца опасны для всего живого на Земле. Особенно отрицательно они воздействуют на здоровье человека, его имунную и генную системы, вызывая рак кожи и катаракту. Разрушение озонового слоя ведет к росту ультрафиолетового излучения, что в свою очередь приведет к росту инфекционных заболеваний.

Ультрафиолетовые лучи могут уничтожить планктон - крошечные организмы, составляющие основу цепи питания в океане. Они также опасны для растительного мира на суше, в том числе для сельскохозяйственных культур. По оценкам, уменьшение озона на 25% приводит к потерям 10% основных веществ в освещенном, теплом и биологически богатом верхнем слое океана и к потерям в 35% - вблизи поверхности воды. Так как планктон составляет основу цепи питания в море, изменения его количества и видового состава будут оказывать влияние на добычу рыбы и моллюсков. Потери такого рода будут оказывать прямое влияние на снабжение продуктами питания. То есть изменение уровня ультрафиолетового излучения в результате истощения озонового слоя Земли может оказать существенное влияние на производство продуктов питания. Как показывают исследования Королевской Академии наук Швеции, в результате влияния данного фактора урожайность сои уменьшилась на 20-25% при уменьшении озона на 25%. Также снижается содержание белка и масла в бобах. Леса также оказались уязвимыми, особенно хвойные породы деревьев.

Этапы разрушения озонового слоя:

1)Эмиссии: в результате деятельности человека, а также в результате природных процессов на Земле эмитируются (высвобождаются) газы, содержащие галогены (бром и хлор), т.е. вещества, разрушающие озоновый слой.

2)Аккумулирование (эмитированные газы, содержащие галогены, аккумулируются (накапливаются) в нижних атмосферных слоях, и под воздействием ветра, а также потоков воздуха перемещаются в регионы, которые не находятся в прямой близости с источниками такой эмиссии газов).

3)Перемещение (аккумулированные газы, содержащие галогены, с помощью потоков воздуха перемещаются в стратосферу).

4)Преобразование (бóльшая часть газов, содержащих галогены, под воздействием ультрафиолетового излучения Солнца в стратосфере преобразуется в легко реагирующие галогенные газы, в результате чего в полярных регионах Земного шара разрушение озонового слоя происходит сравнительно активнее).

5)Химические реакции (легко реагирующие галогенные газы вызывают разрушение озона стратосферы; фактор, способствующий реакциям – полярные стратосферные облака).

6)Удаление (под воздействием воздушных потоков легко реагирующие галогенные газы возвращаются в тропосферу, где из-за присутствующей в облаках влажности и дождей разделяются, и таким образом из атмосферы полностью удаляются).

7. Загрязнение вод

Загрязнение вод проявляется в изменении физических и органолептических свойств (нарушение прозрачности, окраски, запахов, вкуса), увеличении содержания сульфатов, хлоридов, нитратов, токсичных тяжелых металлов, сокращении растворенного в воде кислорода воздуха, появлении радиоактивных элементов, болезнетворных бактерий и других загрязнителей.

Главные загрязнители вод . Установлено, что более 400 видов веществ могут вызвать загрязнение вод. В случае превышения допустимой нормы хотя бы по одному из трех показателей вредности: санитарно-токсикологическому, общесанитарному или органолептическому, вода считается загрязненной.

Различают химические, биологические и физические загрязнители (П. Бертокс, 1980). Среди химических загрязнителей к наиболее распространенным относят нефть и нефтепродукты, СПАВ (синтетические поверхностно-активные вещества), пестициды, тяжелые металлы, диоксины и др. (табл. 14.1). Очень опасно загрязняют воду биологические загрязнители , например вирусы и другие болезнетворные микроорганизмы, и физические - радиоактивные вещества, тепло и др.

Основные виды загрязнения вод. Наиболее часто встречается химическое и бактериальное загрязнение. Значительно реже наблюдается радиоактивное, механическое и тепловое загрязнение.

Химическое загрязнение - наиболее распространенное, стойкое и далеко распространяющееся. Оно может быть органическим (фенолы, нафтеновые кислоты, пестициды и др.) и неорганическим (соли, кислоты, щелочи), токсичным (мышьяк, соединения ртути, свинца, кадмия и др.) и нетоксичным. При осаждении на дно водоемов или при фильтрации в пласте вредные химические вещества сорбируются частицами пород, окисляются и восстанавливаются, выпадают в осадок, и т.д., однако, как правило, полного самоочищения загрязненных вод не происходит. Очаг химического загрязнения подземных вод в сильно проницаемых грунтах может распространяться до 10 км и более.

Бактериальное загрязнение выражается в появлении в воде патогенных бактерий, вирусов (до 700 видов), простейших, грибов и др. этот вид загрязнений носит временный характер.

Весьма опасно содержание в воде, даже при очень малых концентрациях, радиоактивных веществ, вызывающих радиоактивное загрязнение

Механическое загрязнение характеризуется попаданием в воду различных механических примесей (песок, шлам, ил и др.). Механические примеси могут значительно ухудшать органолептические показатели вод.

ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПОДЗЕМНЫХ ВОД

обусловленное антропогенной деятельностью ухудшение качества подземных вод (по физическим, химическим или биологическим показателям) по сравнению с их естественным состоянием, что приводит или может привести к невозможности их использования в заданных целях

Проблема загрязнения подземных вод усугубляется тем, что в условиях характерной для подземных горизонтов анаэробной восстановительной среды, постоянно низких температур, отсутствия солнечного света процессы самоочищения резко замедлены.

основные виды источников загрязнения подземных вод .Промышленные площадки предприятий , связанных с получением или использованием в качестве сырья веществ, способных мигрировать с подземными водами.Места хранения и транспортировки промышленной продукции и отходов производства.

Особенно большую опасность для загрязнения подземных вод представляют хранилища пестицидов , в том числе запрещенных к употреблению, а также недействующие скважины на животноводческих фермах.

Особенности загрязнения подземных вод связаны с тем, что при низких температурах, отсутствии солнечного света, недостатке или отсутствии кислорода процессы самоочищения протекают крайне замедленно, нередко развиваются вторичные процессы, усиливающие эффект загрязнения.

8. АНТРОПОГЕННОЕ ЭВТРОФИРОВАНИЕ.

Хотя эвтрофирование водоемов является природным процессом и его развитие оценивается в рамках геологических масштабов времени, однако за несколько последних веков человек существенно увеличил использование биогенных веществ, особенно в сельском хозяйстве в качестве удобрений и детергентов. Во многих водоемах в течение нескольких последних десятилетий наблюдается возрастание трофии, сопровождающееся резким увеличением обилия фитопланктона, зарастания водной растительностью прибрежных мелководий и изменение качества воды. Этот процесс стали называть антропогенным эвтрофированием.

Шилькрот Г.С. (1977) определяет антропогенное эвтрофирование как увеличение первичной продукции водоема и связанного с этим изменение ряда его режимных характеристик в результате возрастающей добавки в водоем минеральных питательных веществ. На Международном симпозиуме по вопросам эвтрофирования поверхностных вод (1976) принята следующая формулировка - "антропогенное эвтрофирование - это увеличение поступления в воду питательных для растений веществ вследствие деятельности человека в бассейнах водных объектов и вызванное этим повышение продуктивности водорослей и высших водных растений".

Антропогенное эвтрофирование водоемов стали рассматривать как самостоятельный процесс, принципиально отличающийся от естественного эвтрофирования водоемов.

Естественное эвтрофирование - процесс очень медленный во времени (тысячи, десятки тысяч лет), развивается главным образом вследствие накопления донных отложений и обмеления водоемов.

Антропогенное эвтрофирование - процесс очень быстрый (годы, десятки лет), отрицательные последствия его для водоемов проявляются зачастую в очень резкой и уродливой форме.

ПОСЛЕДСТВИЯ ЭВТРОФИРОВАНИЯ

К числу наиболее наглядных проявлений последствий эвтрофирования относится "цветение" воды. В пресных водах оно обусловлено массовым развитием сине-зеленых водорослей, в морских - динофлагеллятами. Продолжительность цветения воды колеблется от нескольких дней до 2-х месяцев. Периодическая смена максимумов численности отдельных массовых видов планктонных водорослей в водоемах представляет закономерное явление, обусловленное сезонными колебаниями температуры, освещенности, содержания биогенных элементов, а также генетически детерминированными внутриклеточными процессами. Среди водорослей, образующих многочисленные популяции до масштабов "цветения" воды наибольшую роль по темпам размножения, образуемой биомассе и экологическим последствиям играют сине-зеленые из родов Microcystis, Aphanizomenon, Anabaena, Oscillatoria. Научное изучение этого явления началось в 19 веке, а рациональное объяснение и анализ механизмов массового размножения сине - зеленых были даны только в сер. 20 века в США лимнологической школой Дж. Хатчинсона. Аналогичные исследования проводились в ИБВВ РАН (Борок) Гусевой К.А. и в 60-70-е годы коллективом Института гидробиологии (Украина), в конце 70-х - Институтом Великих озер (США).

Водоросли, вызывающие "цветение" воды, принадлежат к числу видов, способных к предельному насыщению своих биотопов. В водохранилищах Днепра, Волги и Дона в основном доминируют Microcystis aeruginosa, M. wesenbergii, M. holsatica, Oscillatoria agardhii, Aphanizomenoen flos-aquae, виды рода Anabaena.

Установлено, что исходный биофонд Microcystis зимой находится в поверхностном слое иловых отложений. Microcystis зимует в виде ослизненных колоний, внутри которых скопления мертвых клеток покрывают единственную живую. По мере повышения температуры центральная клетка начинает делиться, причем на первом этапе источником пищи являются мертвые клетки. После распада колоний клетки начинают утилизировать органические и биогенные вещества ила.

Aphanizomenon и Anabaena зимуют в виде спор, пробуждающихся к активной жизни при повышении температуры до +6 С⁰. Другим источником биофонда сине - зеленых водорослей является их скопления, выброшенные на берега и зимующие в слое сухих корок. Весной они отмокают и начинается новый цикл вегетации.

Первоначально водоросли питаются осмотически и биомасса накапливается медленно, затем всплывают и начинают активно фотосинтезировать. За короткий срок водоросли могут захватывать всю толщу воды и формируют сплошной ковер. В мае обычно доминируют Anabaena, в июне - Aphanizomenon, с конца июня -июль-август - Microcystis и Aphanizomenon. Механизм взрывного характера размножения водорослей был раскрыт работами Института Великих озер (США). Учитывая колоссальный потенциал размножения сине - зеленых водорослей (до 10²⁰ потомков одной клетки за сезон), можно отчетливо представить масштабы, которые принимает этот процесс. Поэтому фактором первичного эвтрофирования водохранилищ является обеспеченность их фосфором за счет залития плодородных пойменных земель и разложения растительности. Фактором вторичного эвтрофирования - процесс заиления, поскольку илы - идеальный субстрат для водорослей.

После интенсивного размножения под действием стягивающих электростатических сил начинается формирование колоний, стягивание колоний в агрегаты и слияние их в пленки. Образуются "поля" и "пятна цветения", мигрирующие по акватории под воздействием течений и сгоняемые к берегам, где образуются разлагающиеся скопления с огромной биомассой `- до сотен кг/м³.

Разложение сопровождается рядом опасных явлений: дефицитом кислорода, выделением токсинов, бактериальным загрязнением, образованием ароматических веществ. В этот период могут возникать помехи в водоснабжении вследствие забивания фильтров на водопроводных станциях, становится невозможной рекреация, возникают заморы рыб. Вода, насыщенная продуктами метаболизма водорослей, аллергенна, токсична и непригодна для питьевых целей.

Она может вызывать свыше 60 заболеваний, особенно желудочно-кишечного тракта, подозревается, хотя и не доказана, ее онкогенность. Воздействие метаболитов и токсинов сине - зеленых вызывает у рыб и теплокровных животных "гаффскую болезнь", механизм действия которой сводится к возникновению B₁ авитоминоза.

При массовом отмирании сине - зеленых происходит быстрый распад и лизис колоний, особенно в ночные часы. Предполагается, что причиной массового отмирания может быть массовое отравление собственными токсинами, а толчком - симбиотические вирусы, которые не способны разрушать клетки, но способные ослабить их жизнедеятельность.

Нагонные разрушающиеся массы сине-зеленых водорослей приобретают неприятную желто-бурую окраску и в виде дурно пахнущих скоплений разносятся по акватории, постепенно разрушаясь к осени. Весь этот комплекс явлений получил название "биологического самозагрязнения". Незначительное количество ослизненных колоний оседает на дно и перезимовывает. Этот резерв вполне достаточен для воспроизводства новых генераций.

Сине-зеленые водоросли - это древнейшая группа организмов, обнаруживаемая даже в архейских отложениях. Современные условия и антропогенная нагрузка лишь вскрыли их потенции и дали им новый импульс для развития.

Сине-зеленые подщелачивают воду и создают благоприятные условия для развития патогенной микрофлоры и возбудителей кишечных заболеваний, в том числе холерного вибриона. Отмирая и переходя в состояние фитодетрита, водоросли влияют на кислород глубинных слоев воды. Сине-зеленые в период цветения сильно поглощают коротковолновую часть видимого света, разогреваются и являются источником ультракороткого излучения, что может влиять на термический режим водоема. Уменьшается величина поверхностного натяжения, что может вызывать отмирание гидробионтов, обитающих в поверхностной пленке. Образование поверхностной пленки, экранизирующей проникновение в толщу воды солнечной радиации, вызывает световое голодание у других водорослей, замедляет их развитие.

Например, суммарная биомасса сине - зеленых водорослей, продуцирующих за период вегетации в водохранилищах Днепра, достигает величин порядка 10⁶ т (в сухой массе). Это соответствует массе тучи саранчи, которую В.И. Вернадский назвал "горной породой в движении" и сравнивал с массой меди, свинца и цинка, добытых в течение 19 века во всем мире.

Последствия эвтрофирования для фитопланктона

Антропогенное эвтрофирование приводит к изменению характера сезонной динамики фитопланктона. По мере увеличения трофии водоемов увеличивается число пиков в сезонной динамике его биомассы. В структуре сообществ роль диатомовых и золотистых водорослей снижается, а увеличивается - сине - зеленых и динофитовых. Динофлагелляты характерны для стратифицированных глубоководных озер. Также увеличивается роль хлорококковых зеленых и эвгленовых водорослей.

Последствия эвтрофирования для зоопланктона. Преобладание видов с коротким жизненным циклом (ветвистоусых рачков и коловраток), преобладание мелких форм. Высокая продукция, небольшая доля хищников. Упрощается сезонная структура сообществ - одновершинная кривая с максимумом летом. Меньшее число доминирующих видов.

Последствия эвтрофирования для фитобентоса. Усиленное развитие нитчатых водорослей. Исчезновение харовых водорослей, которые не выносят высокие концентрации биогенов, особенно фосфора. Характерный признак - расширение площадей зарастания тростника обыкновенного, рогоза широколистного и манника, рдеста гребенчатого.

Последствия эвтрофирования для зообентоса.

Нарушение кислородного режима в придонных слоях приводит к изменению в составе зообентоса. Важнейшим признаком эвтрофирования является снижение личинок поденок гексании в оз. Эри - важный кормовой объект лососевых рыб в озере. Менее чувствительные к дефициту кислорода личинки некоторых двукрылых насекомых приобретают все большее значение. Возрастает плотность популяций малощетинковых червей. Бентос становится беднее и однообразнее. В составе преобладают организмы, приспособленные к пониженному содержанию кислорода. На поздних этапах эвтрофирования в глубинной области водоемов остаются немногие организмы, приспособленные к условиям анаэробного обмена.

Последствия эвтрофирования для ихтиофауны.

Эвтрофирование водоемов оказывает влияние на рыбное население в 2-х основных формах:

прямое влияние на рыб

прямое влияние относительно редко. Оно проявляется как единичная или массовая гибель икры и молоди рыб в береговой зоне и происходит при поступлении стоков, содержащих летальные концентрации минеральных и органических соединений. Такое явление обычно носит локальный характер и не охватывает водоем в целом.

опосредованное влияние, проявляющееся через разнообразные изменения водных экосистем

опосредованное влияние наиболее распространено. При эвтрофировании может возникать зона с пониженным содержанием кислорода и даже заморная зона. В этом случае сокращается сфера обитания рыб, уменьшается доступная для них кормовая база. Цветение воды создает неблагоприятный гидрохимический режим. Смена растительных ассоциаций в прибрежье, нередко сопровождающаяся усилением процессов заболачивания, приводит к сокращению площадей нерестилищ и мест нагула личинок и молоди рыб.

Изменения в ихтиофауне водоемов под влиянием эвтрофирования проявляется в следующих формах:

Снижение численности, затем исчезновение наиболее требовательных к качеству воды видов рыб (стенобионтов).

Изменение рыбопродуктивности водоема или отдельных его зон.

Переход водоема их одного рыбохозяйственного типа в другой по схеме:

лососево-сиговый → лещево-судачий → лещево-плотвичный → плотвично-окуневый-карасевый.

Это схема аналогична преобразованию озерных ихтиоценозов в ходе исторического развития водных экосистем. Однако под влиянием антропогенного эвтрофирования она совершается в течение нескольких десятилетий. В результате сначала исчезают сиговые рыбы (а в редких случаях лососи). Вместо них ведущими становятся карповые (лещ, плотва, и др.) и в меньшей степени окуневые (судак, окунь). Причем из карповых лещ постепенно вытесняется плотвой, из окуневых господствует окунь. В предельных случаях водоемы переходят в заморное состояние и населяется преимущественно карасем.

На рыбах подтверждаются общие закономерности в изменении в структуре сообществ - длинноцикловые виды замещаются короткоцикловыми. Отмечается рост рыбопродуктивности. Однако при этом ценные сиговые виды замещаются видами, обладающими невысокими товарными качествами. Сначала крупночастиковые - лещ, судак, затем мелкочастиковые - плотва, окунь.

Часто последствия для рыбного населения носят необратимый характер. При возвращении уровня трофии к исходному состоянию исчезнувшие виды появляются далеко не всегда. Их восстановление возможно лишь при наличии доступных путей расселения из соседних водоемов. Для ценных видов (сиг, ряпушка, судак) вероятность такого расселения невелика.

ПОСЛЕДСТВИЯ ЭВТРОФИРОВАНИЯ ВОДОЕМОВ ДЛЯ ЧЕЛОВЕКА

Основным потребителем воды является человек. Как известно, при избыточной концентрации водорослей происходит ухудшение качества воды.

Особое внимание заслуживают токсические метаболиты, в частности сине-зеленых водорослей. Альготоксины проявляют значительную биологическую активность по отношению к различным гидробионтам и теплокровным животным. Альготоксины относятся к высокотоксичным соединениям. Токсин сине - зеленых действует на центральную нервную систему животных, что приявляется в возникновении параличей задних конечностей, десинхронизации ритма центральной нервной системы. При хронических отравлениях токсин угнетает окислительно-восстановительные ферментативные системы, холинэстеразу, повышает активность альдолазы, в результате чего нарушается углеродный и белковый обмен, а во внутренних средах организма накапливаются недоокисленные продукты углеводного обмена. Уменьшение количества эритроцитов, угнетение тканевого дыхания вызывает гипоксию смешанного типа. В результате глубокого вмешательства в обменные процессы и тканевое дыхание теплокровных животных токсин сине - зеленых имеет широкий спектр биологического действия и может быть отнесен к числу протоплазматических ядов высокой биологической активности. Все это свидетельствует о недопустимости использования в питьевых целях воды из мест скопления водорослей и водоемов, подверженных сильному цветению, поскольку токсическое вещество водорослей не обезвреживается системами обычной водоочистки и может попадать в водопроводную сеть как в растворенном виде, так и вместе с отдельными клетками водорослей, не задерживаемыми фильтрами.

Загрязнение и ухудшение качества воды может отражаться на здоровье человека через ряд трофических звеньев. Так загрязнение воды ртутью явилось причиной ее накопления в рыбе. Употребление в пищу такой рыбы вызвало в Японии весьма опасное заболевание - болезнь Минимата, в результате которой отмечены многочисленные смертельные случаи, а также рождение слепых, глухих и парализованных детей.

Установлена связь между возникновением детской метгемоглобинемии и содержанием нитратов в воде, в результате чего более чем в 2 раза повысилась смертность маленьких девочек, родившихся в те месяцы, когда уровень нитратов был высоким. Отмечено высокое содержание нитратов в кукурузном поясе США в колодцах. Часто подземные воды не пригодны для питья. Возникновение менингоэнцефалита у подростков связывают после продолжительного купания в пруду или в реке в теплый летний день. Предполагается связь между заболеванием асептическим менингитом, энцефалитом и купанием в водоемах, что связано с усилением вирусного загрязнения воды.

Широкую известность приобрели инфекционные заболевания за счет микроскопических грибов, попадающих из воды в раны, вызывающие у человека сильное поражение кожи.

Контакт с водорослями, употребление воды из водоемов, подверженных цветению или рыбы, питающейся токсическими водорослями, вызывает "гаффскую болезнь", коньюктивиты и аллергии.

Часто в последние годы вспышки холеры приурочивают к периоду " цветения".

Массовое развитие водорослей в водоеме наряду с помехами водоснабжении и ухудшении качества воды значительно затрудняет рекреационное использование водного источника, а также является причиной помех в техническом водоснабжении. На стенках трубок водоводов и систем охлаждения усиливается развитие биообрастаний. При подщелачивании среды в следствие развития водорослей происходит образование твердых карбонатных отложений, а из-за оседания частиц и водорослей снижается теплопроводность трубок теплообменных устройств.

Таким образом, избыточное накопление водорослей в период интенсивного " цветения" воды является причиной биологического загрязнения водоемов и значительного ухудшения качества природных вод.