Физические и экологические последствия загрязнения атмосферы

Всвязи с загрязнением атмосферы возникают проблемы, связанные со снижением ее прозрачности и уменьшением видимости, появлением неприятных запахов и запыленностью. Загрязнение воздуха создает угрозу здоровью человека и нормальному функционированию экологических систем.

Энергетический баланс планеты меняется вследствие изменения альбедо (отражательная способность) земной поверхности, прозрачности атмосферы и выделения в нее большого количества теплоты. Альбедо изменяется при культивировании растительности определенного характера, а также при орошении или осушении поверхности Земли.

Запыленность атмосферы оказывает влияние на отражательную способность Земли. Гигиенический стандарт атмосферы допускает суммарную запыленность в 1,5 т/га, а в отдельных промышленных районах она достигает 60 т/га. Запыленность атмосферы способствует увеличению количества отраженного солнечного излучения иуменьшению количества излучения, достигающего Земли, что приводит к похолоданию климата. Втоже время пыль, попадающая на поверхность ледников, поглощает солнечную энергию, способствуя их таянию.

Основную роль в изменении прозрачности воздуха играет накопление в атмосфере диоксида углерода. Ежегодно количество СО₂ в атмосфере возрастает на 0,4 % от общего его содержания. Внастоящее время объемная доля СО₂ в атмосфере составляет 0,035 %. Считают, что содержание СО₂ в атмосфере будет удваиваться каждые 23 года. Диоксид углерода поглощает инфракрасное – тепловое излучение, что при определенной концентрации может привести к глобальному повышению температуры.

Количество озона в атмосфере невелико (2×10⁶ % по объему), но он играет важную роль в предохранении земной поверхности от ультрафиолетовой части солнечного спектра. Разрушение озонового слоя происходит в результате окисления озоном различных веществ, в том числе продуктов сгорания топлива самолетов и ракет. Это грозит увеличением дозы ультрафиолетового излучения, достигающего земной поверхности. По некоторым данным, разрушение озонового слоя на 50 %повлечет за собой увеличение дозы ультрафиолетового обучения в 10 раз.

Процесс истощения озонового слоя наблюдается с начала 70-х гг. прошлого века и в последнее время получил название «озоновых дыр». Если сконцентрировать весь озон в условно-сплошном слое, то его толщина не превысит 3 мм.

Исследование причин сокращения содержания озона ватмосфере показало, что главная из них – высокая концентрация в атмосфере монооксида хлора (ClO), причем наблюдается четкая корреляция между содержанием ClO и снижением содержания O₃.

Основным источником хлора в атмосфере считаются фреоны – фтор и фторхлоруглеводороды, например фреон 12, широко используемый в качестве холодильных агентов.

Наиболее острой является проблема загрязнения атмосферы серо-содержанными веществами. Диоксид серы оказывает вредное действие на растения. Поступая внутрь листа при дыхании SO₂ угнетает жизнедеятельность клеток. При этом листья растений сначала покрываются бурыми пятнами, а потом засыхают.

Диоксид серы и другие ее соединения раздражают слизистую оболочку глаз и дыхательные пути. Продолжительное действие малых концентраций SO₂ ведет к возникновению хронического гастрита, гепатопатии, бронхита, ларингита и др. болезней. Есть сведения о связи между содержанием SO₂ ввоздухе иуровнем смертности от рака легкого.

Переносу SO₂ на дальние расстояния и его рассеиванию в верхних слоях тропосферы способствует строительство высоких дымовых труб, это снижает локальное загрязнение атмосферы. Врезультате такого приема, рассчитанного на естественное самоочищение воздуха засчет рассеивания, увеличивается время пребывания серосодержащих соединений в воздухе, и следовательно, увеличивается степень их превращения в серную кислоту и сульфаты. Диоксид серы (в сочетании с водяным туманом) является главным компонентом сернистого смога, который иногда называют смогом лондонского типа, поскольку впервые от него сильно пострадали в 1952 г. жители этого города.

Существенней ущерб качеству воды и почвы наносят так называемые кислотные осадки (дождь и снег). В результате сгорания угля, нефти, газа большая часть содержащейся в них серы превращается в диоксид серы, а атмосферный азот реагирует с кислородом, образуя оксиды азота, далее в результате соединения с атмосферной влагой эти оксиды образуют серную и азотную кислоты, выпадающие с осадками.

Кислотность обычной дождевой воды равна 5,6. Известны случаи, когда кислотность осадков достигала 2,3 (кислотность сока лимона). Такие осадки отрицательно воздействует на хвою и листву деревьев, на зеленый ассимиляционный аппарат травянистых растений, приводят к закислению воды, подавляющему популяции многих водных организмов, а также вызывающему закисление почв.

Ежегодно с осадками выпадают миллионы тонн кислот, что ведет к радикальному изменению химии природной среды.