Измерение осаждения загрязнителей из воздуха. Мониторинг кислотных осадков
западных областей СНГ в Сибирь и Якутию.
Размер озоновой дыры над Южным полушарием в 1995 г. составил 10
млн. км2, что по площади равно Европе и в два раза больше дыры в
1993 – 1994 гг.
В 1998 г. уменьшение концентрации озона над Антарктидой оказалось
рекордным; весной площадь озоновой дыры превышала 10 млн. км2, а
осенью – 25 млн. км2.
Наиболее опасные для человека последствия истощения озонового
слоя – увеличение числа заболеваний раком кожи и катарактой глаз.
Согласно официальным данным ООН, сокращение озонового слоя всего
на 1% означает появление в мире 100 тыс. новых случаев катаракты и
10 тыс. случаев рака кожи. По оценкам специалистов АОС США, каждый
процент снижения содержания озона в атмосфере может привести
увеличению заболеваемости, прежде всего в экваториальной зоне, на 4
– 5%, снижению иммунитета как у человека, так и у животных.
Помимо негативного влияния на здоровье, истощение озонового слоя
приводит к усилению парникового эффекта, снижению урожайности,
деградации почв, общему загрязнению окружающей среды.
Фотохимический туман. Для фотохимических реакций требуется
световая энергия. Некоторые загрязнители атмосферы – оксиды азота и
углеводороды – вступают в фотохимические реакции. В результате
образуются новые загрязнители воздуха, в том числе озон, альдегиды,
а также необычные органические соединения. Эти новые загрязнители
в сумме определяют фотохимическое загрязнение воздуха, поскольку
они появляются в результате фотохимических реакций.
Уровни фотохимического загрязнения воздуха тесно связаны с
режимом движения автотранспорта. В периоды высокой интенсивности
движения утром и вечером отмечается пик выброса в атмосферу оксидов
азота и углеводородов. Именно эти соединения, вступая в реакции
друг с другом, обусловливают фотохимическое загрязнение воздуха.
Азот и кислород соединяются в условиях высокой температуры,
развивающейся при сгорании горючего в автомобильных двигателях,
образуя газообразную окись азота, которая попадает в атмосферу с
выхлопными газами. Постепенно практически вся окись азота
окисляется до двуокиси. Позднее по мере уменьшения содержания
двуокиси азота растет концентрация третьего газа – озона. Через
некоторое время содержание озона в воздухе также начинает убывать.
Реакции, в ходе которых возникают высокие концентрации двуокиси
азота и озона, пока не совсем понятны. Тем не менее кое-какие
ключевые связи уже надежно выяснены. Возможность для протекания
сложных фотохимических реакций создают присутствие углеводородов и
фотохимические свойства двуокиси азота. В течение некоторого
периода времени этот набор реакций создает типичную картину уровней
различных загрязнителей. Содержание окиси азота повышается в период
высокого уровня выбросов выхлопных газов в атмосферу. В ходе
реакций углеводородов с окисью азота ее концентрация падает, а
содержание двуокиси азота возрастает. После того как концентрация
окиси азота уменьшится, начинает возрастать концентрация озона,
образующегося в результате фотодиссоциации двуокиси азота.
В цепи этих реакций происходит образование и других
загрязнителей. Углеводороды, реагируя с двуокисью азота, образуют
пероксиацилнитраты (ПАН). Озон вступает в реакции с углеводородами
с образование альдегидов. Постепенно ветры разносят все эти
соединения. Озон, двуокись азота, ПАН и альдегиды называются
фотохимическими загрязнителями воздуха, поскольку все они
образуются в ходе реакций, возбужденных солнечным светом.
Фотохимический туман (смог) по сути дела является огромным
скоплением различных фотохимических загрязнителей. Смоги неразрывно
связаны с инверсией температуры. Инверсия представляет собой
специфическое состояние тропосферы, когда отсутствует нормальное
снижение температуры с высотой. Теплый слой воздуха,
расположившийся над холодным, способствует удержанию загрязнений в
нижних слоях атмосферы, которые в обычных условиях поднимаются
вверх, рассеивая загрязнения. Инверсии в основном возникают осенью
в холодные безоблачные ночи. В большинстве случаев к утру инверсии
исчезают благодаря постепенному разогреванию поверхности земли.
Однако под влиянием антициклона инверсия может сохраняться
значительное время, к тому же подобные условия могут повторяться и
в течение следующих нескольких дней. В этом случае уровень
загрязнения может оказаться достаточным для образования сильного
смога.
Для разрушения устойчивого нижнего холодного слоя необходимы
сильные ветры или осадки.
Окислителями называются соединения, способные окислять различные
вещества, которые не может окислить кислород воздуха. Двуокись
азота, ПАН, озон и альдегиды – все они являются окислителями.
Иногда их называют фотохимическими окислителями.
Влияние фотохимических окислителей на здоровье людей может
заключаться как в осложнении уже имеющихся болезней, так и в
стимуляции новых. Число приступов у больных астмой резко возрастает
при содержании окислителей на уровнях 300 – 500 мкг • м–3. Лица с
хроническими легочными заболеваниями также подвержены влиянию
фотохимических окислителей. Воспалительные процессы в глазах
(конъюнктив) – одно из серьезнейших последствий фотохимического
загрязнения воздуха. Раздражение глаз может наблюдаться даже при
невысоком содержании загрязнителей – 200 мкг • м–3.
В США при установлении стандарта на содержание фотохимических
окислителей в воздухе были использованы многочисленные эксперименты
на лабораторных животных. В присутствии окислителей в воздухе мыши
оказывались более восприимчивыми к бактериальным инфекциям;
эритроциты и клетки сердечной мышцы деформировались. Длительное
воздействие озоном приводило к снижению веса у крыс и нарушению
биохимии их физиологических процессов. У хомячков при
кратковременных воздействиях низких концентраций окислителей
обнаруживались повреждения хромосом лейкоцитов. Все эти
эксперименты показывают возможность того, что фотохимические
окислители дают какой-то дополнительный, гораздо более опасный
эффект.
Задолго до того как было подтверждено влияние окислителей на
здоровье людей, исследователи обнаружили их разрушающее воздействие
на растения. Уже в сороковых годах на листьях растений были
обнаружены небольшие темные пятна, наподобие штриховой
исчерченности. Штриховая исчерченность – результат воздействия
высоких концентраций озона.
Лабораторные исследования показали, что практически все растения
повреждаются озоном и ПАН, содержащимися в воздухе. Озон также
влияет на цитрусовые, что приводит к чрезмерно раннему созреванию
плодов и опадению их до достижения нормальных размеров. Ущерб,
наносимый сельскому хозяйству развитых стран (то есть стран, где
велика доля загрязнителей, в том числе фотохимических) лишь одним
озоном, оценивается в миллиарды долларов.
Парниковый эффект. Уже три четверти столетия ученые осознают, что
концентрация двуокиси углерода в атмосфере повышается. Впервые
предположение о влиянии антропогенных выбросов углекислого газа на
климат было высказано Каллендером в 1938 г. В 70-е гг. было
доказано, что другие газы в еще меньших количествах, чем диоксид
углерода, дают ощутимый парниковый эффект. В 70 – 80-е гг. были
поставлены численные эксперименты, в том числе и в СССР, которые
показали, что при удвоении концентраций углекислого газа возможно
потепление глобального климата на 2-4єC, а в полярной области
Северного полушария – на 6-8єC. Впоследствии было сформулировано и
определение парникового эффекта. Оно звучало следующим образом:
парниковый эффект – это удержание значительной части тепловой
энергии Солнца у земной поверхности. У парникового эффекта есть
множество других определений, но все они сводятся к единому смыслу
Сущность парникового эффекта можно представить следующим образом.
Солнечная энергия достигает земной поверхности практически
беспрепятственно (поскольку двуокись углерода прозрачна для
видимого света), и поверхность земли нагревается. Однако
длинноволновое инфракрасное излучение, уходящее от земли,
задерживается и поглощается двуокисью углерода. В результате земля
разогревается. Как уже отмечалось выше, помимо двуокиси углерода
развитию парникового эффекта способствуют и другие газы, такие как
метан и фреоны.
К настоящему времени сложился стереотип парникового эффекта и его
влияния на глобальный климат, который состоит в следующем:
1. Происходит постоянное и нарастающее увеличение выбросов в
атмосферу «парниковых» газов, прежде всего диоксида углерода.
Выбросы диоксида углерода особенно резко увеличилось за последние
30-35 лет в главных промышленных центрах мира: США, Западной
Европе, бывшем СССР.
Еще более быстрыми темпами увеличиваются выбросы других газов,
усиливающих парниковый эффект, – метана, оксидов азота, галоген-
углеводородов. По некоторым оценкам, на последние годы приходится
15-20% парникового эффекта. Только в 1988 г. в атмосферу попало 5,5
млрд. тонн углерода вследствие уничтожения тропического леса. Если
такая нагрузка будет сохраняться, то с 2010 г. в атмосферу будет
ежегодно поступать в среднем 10 млрд. тонн углерода.
2. В результате выбросов в атмосферу на планете возросла и
продолжает увеличиваться среднегодовая температура. По некоторым
оценкам, в 1890-е гг. для мира в целом она составила 14,5єC, а в
1980-е гг. – 15,2єC. Измен
| |  скачать работу |
Измерение осаждения загрязнителей из воздуха. Мониторинг кислотных осадков |
