Навігація
Головна
Правова охорона атмосферного повітряПРАВОВА ОХОРОНА АТМОСФЕРНОГО ПОВІТРЯ - ЖИТТЄВО ВАЖЛИВОГО КОМПОНЕНТА...ПРАВОВА ОХОРОНА АТМОСФЕРНОГО ПОВІТРЯОсобливості моніторингу атмосферного повітряРозрахункові методи екологічного контролю атмосферного повітря
Правовий захист озонового шару і клімату ЗемліОхорона озонового шару і клімату ЗемліСтатистичний аналіз ефектівВиснаження озонового шаруМіжнародно-правові заходи охорони озонового шару і клімату
 
Головна arrow Екологія arrow Екологічний менеджмент і аудит
< Попередня   ЗМІСТ   Наступна >

Атмосферні. Ефекти, що призводять до екологічних катастроф

data-override-format="true" data-page-url = "http://stud.com.ua">

Різні зміни складу, структури і властивостей атмосфери неминуче ведуть до змін умов функціонування екосистем. Насамперед, це ставиться до впливу зміни складу атмосфери на характеристики взаємодії атмосфери з сонячним випромінюванням.

Забруднення атмосфери, викликані появою нових і зміною концентрації існуючих твердих або рідких зважених речовин (аерозолі) і газових складових, призводять до виникнення фотохімічного смогу, зміні прозорості повітря на певних спектральних інтервалах, нагрівання повітря або його охолодження.

Цей вплив зумовлений взаємодією електромагнітних хвиль різної довжини з атомами і молекулами атмосфери (відображення, поглинання, розсіювання). Розглянемо основні ефекти таких взаємодій, що призводять до катастрофічних екологічних наслідків.

Ефект "озонових дір"

На висоті 20-25 км, в стратосфері, спостерігається підвищена концентрація озону (O3). Цей тонкий шар поглинає значну частину ультрафіолетового випромінювання Сонця і тим самим захищає наземні організми від його смертоносного жорсткого ультрафіолетового випромінювання в смузі довжин хвиль від 220 до 290 нм. Озоновий шар виник одночасно з появою кисню в земній атмосфері. Озон утворюється при дисоціації (розпаді) молекул кисню на атомарний кисень (O2 → О + О). Вміст озону в атмосфері мізерно мало і складає всього 4 • 107 об.%. Якщо весь озон атмосфери розподілити рівномірно по поверхні Землі, то його товщина при нормальних умовах (температура 0 ° С і тиск 760 мм рт. Ст.) Склала б лише 3 мм. Проте цієї кількості озону достатньо, щоб поглинути основну частину енергії ультрафіолетової радіації Сонця з довжиною хвилі аж до 290 нм. Цей ефект обумовлений унікальними хімічними і фізичними особливостями молекул озону. Крім того, озон відбиває інфрачервоне випромінювання Землі, будучи, таким чином, одним з парникових газів, що перешкоджають надмірного охолодження атмосфери.

Крім згубного впливу на тваринний і рослинний світ озон приносить користь. У певних дозах ультрафіолетове випромінювання з довжиною хвилі 280-400 нм є неодмінною умовою утворення в організмі людини і тварин вітаміну D3, що регулює процес кальцієвого обміну. Більш енергетично насичене короткохвильове випромінювання з довжиною хвилі менше 280 нм згубно впливає на живі організми. Під його впливом значного зростає кількість захворювань на рак шкіри, а також уражень сітківки очей у людей і багатьох тварин. У разі виснаження озонового шару вчені пророкують істотне збільшення числа мутацій у всіх живуть на планеті організмів, включаючи господарсько значущі організми. Під впливом жорсткого ультрафіолету відбувається розпад життєво важливих частин клітини. У клітці формуються речовини, що блокують процеси реплікації ДНК і синтезу РНК. Особливо сильному впливу в цьому зв'язку схильні одноклітинні організми, у тому числі і колоніальні, наприклад бактерії і планктон. Загибель цих організмів призведе до катастрофічних наслідків для всіх представників біосфери, так як бактерії і планктон стоять у підставі більшості екологічних пірамід.

Навіть при тривалому і глобальному зменшенні вмісту озону всього на кілька відсотків відбудеться істотне збільшення частоти онкологічних захворювань та кількості мутації. Виснаження озонового шару всього на 1% може істотно збільшити інтенсивність ефективного ультрафіолетового випромінювання, що приводить до онкологічних захворювань шкіри людей. Виснаження шару озону на 1,5-2,5% здатне викликати зростання числа онкологічних захворювань на 10-20%.

Механізм дії озонового шару наочно ілюструється схемою:

де hv уф - енергія кванта ультрафіолетового (УФ) випромінювання, витрачена на руйнування молекули озону (O3) і за рахунок цього поглинена озоном; М - будь-яка частка, присутня в системі і необхідна для відводу енергії від утворюється молекули O3.

Таким чином, озон руйнується під дією ультрафіолетового випромінювання, що приходить від Сонця. Крім названого фактора до руйнування озону призводять хімічні реакції між озоном і деякими речовинами, що містяться в атмосфері. Цей шлях носить назву "несприятливі витрати озону" і описується наступним рівнянням:

де А - агент, що вийшов внаслідок антропогенного впливу, наприклад, оксид азоту (NO), що утворюється при згоранні палива; хлор (Сl) - продукт розпаду фреонів.

Обоє описаних процесу відображені на рис. 1.6.

Схема витрат стратосферного озону

Рис. 1.6. Схема витрат стратосферного озону:

data-override-format="true" data-page-url = "http://stud.com.ua">

hv уф - енергія кванта ультрафіолетового випромінювання з довжиною хвилі менше 280 нм

Однією з можливих причин руйнування шару озону на висотах близько 20-30 км, де зосереджена основна кількість стратосферного озону, є хімічні реакції, пов'язані з появою в атмосфері так званих хлорфторуглеродов - фреонів. Фреони під дією ультрафіолетового випромінювання можуть вступають у хімічну реакцію з виділенням хлору. Останній вступає в реакцію з озоном і руйнує його.

Механізми надходження фреонів в стратосферу визначаються особливостями глобальної циркуляції атмосфери. У результаті дії цих механізмів утворюються локальні зони зниженого вмісту озону (озонові діри). Термін "озонова діра" означає зниження вмісту стратосферного озону на 10-50% і більше, в порівнянні з багаторічною нормою в даному місці стратосфери.

На сьогоднішній день, за різними оцінками, у світі виробляється приблизно 1,3 • 106 т озонразрушающих речовин. Достовірно встановлено, що викиди від надзвукових літаків здатні стати причиною руйнування 10% всього озонового шару атмосфери, а всього один запуск космічного човника типу "Шаттл" призводить до руйнування порядку 0,1% всього озону в стратосфері.

Парниковий ефект. Під парниковим ефектом розуміють явище підвищення середньорічної температури атмосфери через підвищення концентрації в атмосфері так званих парникових газів. До парниковим відносяться головним чином наступні гази: діоксид вуглецю, оксиди азоту, метан, нари води, озон, фреони. Молекули названих речовин пропускають сонячні промені, але затримують довгохвильове інфрачервоне випромінювання, яке надходить від земної поверхні. Механізм дії парникового ефекту показаний на рис. 1.7.

Механізм парникового ефекту

Рис. 1.7. Механізм парникового ефекту:

ІК - інфрачервоні промені

Механізм парникового ефекту був викладений ще в XIX ст. Ж. Фур'є. Збільшення температури і вологості у внутрішньому просторі парника обумовлено тим, що прозоре покриття, наприклад скло, поліетилен або полікарбонат, пропускає сонячні промені, але воно не проникності для довгохвильових теплових променів і водяної пари, що призводить до підвищення температури усередині парника. Аналогічним "ізолятором" виступають і парникові гази, у тому числі і антропогенного походження, що є причиною поступового потепління клімату на Землі.

Сонячні промені, що падають на Землю, трансформуються. За рахунок альбедо (відбивної здатності) земної поверхні 30% всіх променів відбивається в космічний простір, інша частина поглинається поверхнею океанів і суші. Поглинена енергія сонячних променів головним чином йде на нагрівання поверхні, якою вони були поглинені. Нагріта поверхня починає випромінювати в космос теплову інфрачервону енергію, спрямовану назад у космос. За пари води, діоксид вуглецю та інші гази, показані на рис. 1.7 і містяться в атмосфері, не пропускають інфрачервоні промені, завдяки чому атмосфера

нагрівається. Таким чином, парникові гази виконують функцію своєрідного скляного або плівкового покриття поверхні Землі. Тут слід відзначити ще один факт - альбедо земної поверхні. Полярні шапки нашої планети виконують роль своєрідних радіаторів для атмосфери Землі. Вкриті білим снігом, вони відображають майже весь падаючий на них сонячне світло і не нагріваються. Якщо припустити, що крижані полярні шапки можуть зникнути, то виникне ситуація, коли альбедо цих районів планети сильно знизиться, і ці території почнуть вносити додатковий внесок у нагрівання атмосфери, що сприятиме ще більшого нагрівання повітря. Таким чином, можна сказати, що чим тепліше стає на планеті, тим швидше теплішає далі. І процес можна вважати автокаталитическим.

У природних екосистемах вміст вуглекислого газу (СO02), поряд з парами води одного з основних парникових газів, регулюється биоценозами (грец. Βιος - життя і κοιωός - загальний - історично сформована сукупність тварин, рослин, грибів і мікроорганізмів) так, що його надходження в атмосферу в цілому одно вилученню. В даний час антропогенна діяльність порушує цю рівновагу. В процесі окислення палива органічного походження, до якого відносяться і викопні види палива, в атмосферу Землі надходить значна кількість СЩ2. Величина глобальної річний емісії вуглекислого газу становить понад 9 • 109 т. Цей процес прийнято вважати основною причиною, яка може призвести до глобального потепління клімату на планеті. Як встановлено в результаті досліджень, близько 50% С02, викинутого в атмосферу в результаті діяльності людства (антропогенного походження), затримується в атмосфері. ІЧ-випромінювання поглинається шаром СO2 і переизлучается назад в нижні шари атмосфери. Таким чином, відбувається поступове підвищення температури приземних шарів тропосфери. Чим більше концентрація СO2, тим сильніше діє ефект. Збільшення концентрації СO2 в атмосфері призводить до збільшення глобальної температури на 2-3 ° С і глибокої перебудови всієї метеорологічною та гідродинамічної обстановки навколишнього середовища.

Парниковий ефект має як негативні, так і позитивні сторони. Крім гноблення рослинного і тваринного світу при підвищенні середньорічної температури відбудеться масове танення полярних шапок планети, що призведе до підвищення рівня світового океану на 5-9 м. Це, в свою чергу, може згубно позначитися на життя населення понад 30 країн і в першу чергу острівних, таких як Мальдіви, які вже зараз зіткнулися з проблемою підтоплення населених територій. З метою раціоналізації природокористування та стримування кліматичних змін в 1997 р в Кіото (Японія) підписано міжнародну угоду про введення квот на господарську емісію СO2.

Різко зміниться продуктивність сільгоспугідь внаслідок зміни балансу променевої енергії Сонця і порушення процесів фотосинтезу.

Негативні наслідки регіонального масштабу - деградація вічної мерзлоти, яка створює ряд соціально-економічних проблем. Зміняться всі компоненти енергетичного балансу рослинного світу: кількість відображеної і поглиненої енергії, тепловіддача, випромінювання і конвекція, випаровування та ін.

Слід зазначити, що парниковий ефект відіграє і позитивну роль у формуванні біосфери. Справа в тому, що, якби не він, температура атмосфери Землі була б па 3 ° С нижче, ніж зараз, і середня температура Землі, яка зараз складає близько 15 ° С, знизилася б до -15 ° С. Земля вступила б в новий льодовиковий період, і навіть на екваторі були б негативні температури. Відсутність парникового ефекту на Марсі показує ті суворі умови, в яких би виявилася Земля, а сильніший парниковий ефект на Венері демонструє нам протилежний результат. На Венері температура в атмосфері біля поверхні досягає 800 ° К (бл. 500 ° С). Позитивною стороною парникового ефекту може стати, наприклад, активізація процесів фотосинтезу і, отже, зростання валової первинної продуктивності екосистем, зокрема природних лісових формацій. Проведені в ряді країн дослідження з вивчення в лабораторних умовах зростання господарсько значущих рослин при підвищеній концентрації С02 показали, що відбувається збільшення площі листкової поверхні, біомаси рослин, в цілому врожайності. Врожайність бавовни, наприклад при подвоєнні концентрації С02, зростає на 124%, помідорів і баклажанів - на 40%, рису, пшениці та соняшнику - на 20%.

Збільшення концентрації парникових газів в атмосфері сприяло тому, що в порівнянні з показниками кінця XIX ст. середня температура атмосфери на планеті підвищилася на 0,6 ° С, а до 2020 р - може підвищитися ще на 2,2 ÷ 2,5 ° С, при цьому на полюсах температура може зрости більш ніж на 10 ° С.

Тема парникового ефекту активно обговорюється в наукових колах, так як це питання до цих пір викликає багато суперечок. Багато дослідників вважають, що нинішнє збільшення середньорічної температури атмосфери пов'язано з природними циклами коливання температури на планеті. При цьому наголошується, що в історії існування нашої планети спостерігалися періоди як з більш високою середньорічною температурою, так і з більш низькою. У кожному разі, тема парникового ефекту раніше відкрита для дискусій.

 
Якщо Ви помітили помилку в тексті позначте слово та натисніть Shift + Enter
< Попередня   ЗМІСТ   Наступна >
data-override-format="true" data-page-url = "http://stud.com.ua">

Cхожі теми

Правова охорона атмосферного повітря
ПРАВОВА ОХОРОНА АТМОСФЕРНОГО ПОВІТРЯ - ЖИТТЄВО ВАЖЛИВОГО КОМПОНЕНТА НАВКОЛИШНЬОГО СЕРЕДОВИЩА
ПРАВОВА ОХОРОНА АТМОСФЕРНОГО ПОВІТРЯ
Особливості моніторингу атмосферного повітря
Розрахункові методи екологічного контролю атмосферного повітря
Правовий захист озонового шару і клімату Землі
Охорона озонового шару і клімату Землі
Статистичний аналіз ефектів
Виснаження озонового шару
Міжнародно-правові заходи охорони озонового шару і клімату
 
Дисципліни
Агропромисловість
Аудит та Бухоблік
Банківська справа
БЖД
Географія
Документознавство
Екологія
Економіка
Етика та Естетика
Журналістика
Інвестування
Інформатика
Історія
Культурологія
Література
Логіка
Логістика
Маркетинг
Медицина
Нерухомість
Менеджмент
Педагогіка
Політологія
Політекономія
Право
Психологія
Релігієзнавство
Риторика
Соціологія
Статистика
Техніка
Страхова справа
Товарознавство
Туризм
Філософія
Фінанси
Пошук