Атмосфера Земли. Воздействие деятельности человека на газовый состав атмосферы

Вопрос  11. Атмосфера Земли. Воздействие деятельности человека на газовый состав атмосферы.

ВВЕДЕНИЕ

     Атмосфера – газовая оболочка Земли, именно благодаря атмосфере стало возможным зарождение и дальнейшее развитие жизни на нашей планете. Значение атмосферы для Земли колоссально – исчезнет атмосфера, исчезнет планета. Но последнее время с экранов телевизоров и динамиков радиоприемников мы все чаще и чаще слышим о проблеме загрязнения атмосферы, о проблеме разрушения озонового экрана, о губительном воздействии солнечной радиации на живые организма и человека в том числе. То тут то там происходят экологические катастрофа оказывающие в различной степени негативное воздействие на земную атмосферу непосредственно влияя на её газовый состав. К сожалению, приходиться констатировать, что атмосфера с каждым годом промышленной деятельности человека становиться всё меньше и меньше пригодной для нормальной жизнедеятельности живых организмов.

В своей  работе я стремлюсь рассмотреть  всю историю земной атмосферы, а  именно её газового состава, начиная  с момента образования и заканчивая нашим временем. При этом, затронув начальный этап развития атмосферы, первичный и нынешний газовый, а  так же причины и следствия его изменения.

Главная задача работы – выявить динамику изменения содержания различных  газов в атмосфере с течением времени, и указать те факторы  воздействия, которые служат катализаторами в этих процессах.

1.Появление атмосферы.

Возраст атмосферы принято приравнивать к возрасту самой планеты Земля

– примерно 5000 миллионов лет. На первоначальном этапе своего формирования Земля разогрелась до внушительных температур. «Если, как считает большинство ученых, только что образовавшаяся Земля была чрезвычайно горячей (имела температуру около 9000( C), то большинство газов, составляющих атмосферу, должны были бы покинуть её. По мере постепенного охлаждения и затвердевания Земли газы, растворенные в жидкой земной коре, выходили бы из неё». Из этих газов и сложилась первичная земная атмосфера, благодаря которой стало возможным зарождение жизни.

II..СОСТАВ АТМОСФЕРЫ.

1.Первичный состав.

Как только Земля остыла, вокруг неё, из выделенных газов, сформировалась атмосфера. Точное процентное соотношение элементов  химического состава первичной  атмосферы, к сожалению, определить не представляется возможным, но можно  с точностью предположить, что  газы, входящие в её состав, были подобны  тем, которые теперь выбрасываются  вулканами – углекислый газ, водяной  пар и азот. «Вулканические газы в виде перегретых паров воды, углекислого  газа, азота, водорода, аммиака, кислых дымов, благородных газов и кислорода  формировали праатмосферу. В это время накопление кислорода в атмосфере не происходило, поскольку он расходовался на окисление кислых дымов (HCl, SiO2, H2S)».

Существуют  две теории происхождения самого важного для жизни химического  элемента – кислорода. По мере охлаждения Земли температура упала примерно до 100( C, большая часть водяного пара сконденсировалась и выпала на земную поверхность первым дождем, вследствие, чего образовались реки, моря и океаны – гидросфера. «Водяная оболочка на Земле обеспечила возможность накопления эндогенного кислорода, став его аккумулятором и (при насыщении) поставщиком в атмосферу, к этому времени уже очищенную от воды, углекислоты, кислых дымов, и других газов в результате прошедших ливней».

Другая  теория утверждает, что кислород образовался  при фотосинтезе в результате жизнедеятельности примитивных  клеточных организмов, когда растительные организмы расселились по всей Земле, количество кислорода в атмосфере  стало быстро увеличиваться. Однако, многие учёные склонны рассматривать обе версии без взаимного исключения.

2.Нынешний состав.

В сегодняшнем  химическом составе атмосферы преобладает азот и кислород. Представительство таких элементов как углекислый газ, аргон и других инертных газов очень мало, в общей сложности около 1%, но минимальное изменение их содержания может оказать серьёзное влияние на жизнь нашей планеты.

Химический состав атмосферы (Неклюкова, 1976).

Доминирующие  газы. Рассмотрим свойства химических элементов доминирующих в составе  земной атмосферы.

Кислород. Кислород является одним из основных газов атмосферы (почти 21%), наиболее важен для жизни на планете. «Атмосфера содержит порядка 1015 тонн свободного кислорода, тогда как в земной коре его наверняка больше 1019 тонн». Самый распространенный элемент на Земле .

Именно  благодаря нему возможно дыхание  живых организмов. Кислород химически  активен, легко вступает в реакции  со многими химическими элементами и соединениями. Известны три изотопа  кислорода – 16O, 17O, 18O. В обычных  условиях их содержание в атмосфере  составляет соответственно (%) 99,74, 0,04 и 0,20. «Сильнейшим окислителем является трехатомное соединение кислорода – озон (О3). Он составляет в атмосфере незначительную примесь». На высоте примерно 22 – 25 км озон достигает максимальной концентрации – озоновый экран, который поглощает ультрафиолетовое излучение Солнца (0,29 микрона), губительное для всего живого.

Азот. «Азот  – одна из основных компонент органической материи, и ввиду того, что он химически  гораздо менее активен, чем кислород, необходимы особые условия для образования  соединений азота и для усвоения его живыми организмами. Эти условия  еще пока недостаточно изучены». Азот

– самый  распространенный газ в атмосфере, около 78%. «Азот атмосферы играет огромную роль в геохимических процессах, активно участвуя в дифференциации минерального вещества, с одной стороны, в синтезе органических веществ  – с другой. Последнее обеспечивается биохимическими реакциями. Известно, что  азот участвует в фотосинтезе, синтезе  белков и нуклеиновых кислот.

Следовательно, без азота жизнь в том виде, в котором мы её знаем, невозможна».

Углерод. Углерод в земной атмосфере в  основном представлен углекислым газом (CO2). Углекислый газ необходим растениям, так как используется ими для  дыхания. Содержание CO2 в атмосфере  так же влияет на тепловой баланс

Земли. Деятельность человека (сжигание угля и нефти) ведет к повышению  его концентрации.

Водяной пар. Водяной пар играет главную  роль в образовании парникового  эффекта. Водяной пар пропускает коротковолновую солнечную радиацию, и поглощает длинноволновое излучение  Земли. С ним связано образование облачных систем.

3.Тенденции изменения.

«Нет  единого мнения о природе и  характере изменений в составе  атмосферы за последние 1000 миллионов  лет. Геологические процессы (вулканическая активность, образование известняков и угля) должны были оказать определенное влияние на состав атмосферы. И есть основания предполагать, что в течение последних 300 миллионов лет количество кислорода и углекислого газа, поскольку эти газы связанны с вышеупомянутыми процессами, колебалось значительно относительно теперешнего уровня».

Такое изменение содержания CO2, конечно, вызвано  деятельностью человека – сжигание угля. «Начиная с 1900 года, количество сжигаемого топлива удваивается каждые 10 лет. Так как уголь состоит на 90% из углерода, при горении соединяющегося с кислородом, то в атмосфере увеличивается количество углекислого газа».

Содержание  парниковых газов в атмосфере  напрямую зависит от периодов потепления на нашей планете. «Была установлена корреляция между периодами потепления и содержанием в атмосфере углекислого газа и метана.

В основном, более или менее сильные изменения  газового состава атмосферы происходило  в последние два века, ведь именно в этот период человечество осуществило  существенные шаги в своём техническом  развитии. 

III.ПРИЧИНЫ  И СЛЕДСТВИЯ ИЗМЕНЕНИЯ ГАЗОВОГО СОСТАВА АТМОСФЕРЫ.

1.Причины.

Существует  масса причин изменения газового состава атмосферы – первое, и  самое главное это деятельность человека. Второе, как ни странно, - деятельность самой природы. а) антропогенное  воздействие. Деятельность человека оказывает  разрушающее действие на химический состав атмосферы. При производстве в окружающую среду выбрасывается  углекислый газ и ряд других парниковых газов. Особенно опасен выброс CO2 различными заводами и предприятиями. «Все крупнейшие города, как правило, лежат в слое плотного тумана. И не от того, что часто расположены в низинах или у воды, а из-за ядер конденсации, сосредоточенных над городами. В некоторых местах воздух настолько загрязнен частицами выхлопных газов и промышленных выбросов, что велосипедисты вынуждены надевать маски. Эти частицы служат ядрами конденсации для тумана». Так же губительное воздействие оказывают выхлопные газы автомобилей, содержащие оксид азота, свинец, а также большое количество диоксида углерода (углекислого газа).

Одной из главных особенностей атмосферы  является наличие озонового экрана. Фреоны – фтор содержащие химические элементы, широко используются в производстве аэрозолей и холодильников, оказывают  сильное воздействие на озоновый экран, разрушая его.

«Ежегодно под пастбища вырубаются тропические  леса на территории, равной площади  Исландии, - в основном в бассейне реки Амазонки (Бразилия). Это может привести к сокращению количества осадков, т.к. количество влаги, испаряемой деревьями, сокращается. Вырубка лесов способствует и усилению парникового эффекта, ведь растения поглощают углекислый газ». б) естественное воздействие. И природа вносит свою лепту в историю атмосферы Земли, в основном, запыляя её. «Огромные массы пыли поднимают в воздух ветры пустынь. Она заносится на большую высоту и может разнестись очень далеко. Возьмем ту же Сахару. Мельчайшие частицы каменистых пород, поднятые здесь в воздух, закрывают горизонт, сквозь пыльное покрывало тускло светит Солнце». Так же в атмосфере периодически то появляются, то исчезают озоновые дыры – дыры в озоновом экране. Многие ученые считают это явление естественным процессом развития географической оболочки Земли. 

Вопрос  № 22. Последствия  загрязнения, изменения  газового баланса  атмосферы. Экономический ущерб от загрязнения атмосферы.

Глобальные  Последствия Загрязнения Атмосферы

    Наряду с фотосинтезирующими  наземными организмами огромную  роль играет океан, в водах которого растворено почти в сто раз больше СО2, чем его содержится в атмосфере. Океан – мощный резервуар, регулирующий газовый состав атмосферы. Но демпферные возможности океана ограничены. Вследствие этого ограничены и возможности океана как регулятора содержания диоксида углерода в атмосфере.

    Все возрастающее воздействие  деятельности человека на окружающую  среду привело к нарушению нормального функционирования природных экосистем. Одной из причин, способствующих накоплению углекислого газа в атмосфере, стала вырубка лесов. Ежегодно в мире добывается 3,4 млрд. м3 древесины. Половина заготовок приходится на долю Канады, США, России. В ХХ в. уничтожено около половины тропических лесов планеты. Ежегодно теряется 16- 17 млн. га леса. А ведь леса являются основными преобразователями углекислого газа в кислород в реакциях фотосинтеза. Огромный ущерб наносят лесные пожары. Причем дело не только в потере древесины и лесного покрова. Пожары как поставщики CO2 в атмосферу занимают второе место после сжигания топлива. Быстро восстановить утраченные леса невозможно. Однако была высказана идея об ускорении вывода углекислого газа из атмосферы путем стимулирования процессов фотосинтеза, протекающих в океане. Для этого предложено “удобрить” антарктические воды железными опилками (около миллиона тонн). Полагают, что низкое содержание железа в морской воде этого района ограничивает развитие растительного планктона, который после такой “подкормки” сможет ежегодно поглощать свыше 6 млрд. т. CO2, т.е. примерно столько, сколько выбрасывает в атмосферу за год вся промышленность Земли.

   Однако столь существенное вмешательство  человека в природные процессы, механизмы которых до конца ещё не познаны, может привести к непредвиденным результатам.

   С начала XX в. средняя температура  приповерхностного слоя воздуха увеличилась на 0,7*С. Причем она быстро повышалась в первой трети 20-го столетия, с 1940 по 1970 г. оставалась на постоянном уровне или даже несколько уменьшалась, а в восьмидесятых годах снова стала медленно увеличиваться. Таким образом, в середине века, несмотря на рост концентрации углекислого газа в атмосфере и предпосылки для усиления парникового эффекта, температура не менялась.

   Статистические методы анализа  показали: природные колебания температуры имеют период около семидесяти лет. В сочетании с постоянным повышением температуры вследствие парникового эффекта эти колебания и привели к её выравниванию в середине столетия. Колебания температуры с семидесятилетним периодом наблюдаются только в северном полушарии, причем наиболее отчетливо в Северной Атлантике. Этот факт совпадает с результатами океанографических исследований. Они позволяют предположить, что климат Земли в большой степени зависит от океанического течения в северной части Атлантического океана.

В зависимости  от ускорения или замедления этого  течения изменяется количество тепла, переносимого из тропиков в Арктику. Полагают, что такие изменения в океане и обусловливают семидесятилетние колебания температуры. Приведенный пример лишний раз показывает многофакторность и взаимосвязанность процессов в биосфере.   В печати активно дискутируется вопрос о том, к каким последствиям приведет увеличение содержания в атмосфере парниковых газов и температуры.

Высказываются опасения, что повышение средней  температуры в полярных областях может вызвать быстрое таяние льдов Антарктиды и Гренландии, а это повлечет за собой резкий подъем уровня Мирового океана, в результате чего затопятся прибрежные города и низменности, что приведет к экономическим и социальным  потрясениям. Поэтому призывают к сокращению потребления угля, нефти, бензина и других видов топлива. Этим пользуются сторонники широкого использования атомной энергии. Они подчеркивают, что АЭС не выделяют углекислый газ, а потому в экологическом отношении самые безопасные. Однако современный уровень безопасности на атомных электростанциях еще далек от требуемого. Об этом свидетельствуют частые аварии, возникающие при их эксплуатации, не говоря уже о чернобыльской трагедии, имеющей глобальные последствия. К тому же практически нерешенной остается проблема экологически безопасной утилизации отходов ядерной энергетики.

  Возникает вопрос: насколько обоснованы опасения по поводу таяния льдов Антарктиды и Гренландии? Объем льдов известен достаточно точно. Он равен 27 млн. км3. Если бы весь этот лед растаял, то уровень океана поднялся бы более чем на 50 м. Это была бы катастрофа. Однако средняя температура в Антарктиде летним днем равна -8*С.

  Ледниковый щит Антарктиды (судя по данным, полученным при бурении скважин, прошедших всю его толщину) образовался более 30 миллионов лет назад и  выдержал с тех пор несколько эпох потепления климата Земли, гораздо более значительного, чем ожидаемое от парникового эффекта – в том числе и потепление около 20 миллионов лет назад, когда концентрация углекислого газа в атмосфере равнялась 0,1%, средняя температура воздуха была на 5-6* выше современной, а в района теперешнего Якутска росли леса грецкого ореха.

   Подъем уровня Мирового океана  сейчас не превышает 0,8 мм в  год или 8 см за столетие. Между тем тектонические поднятия и опускания отдельных участков побережий по своим масштабам превосходят эти величины. Потепление климата из-за роста концентрации CO2 в атмосфере приведет к увеличению испарения с поверхности океана и, следовательно, увеличению количества осадков. Однако процесс потепления будет происходить неравномерно: у полюсов интенсивнее, чем на экваторе. Из-за этого изменятся характер атмосферной циркуляции, сила и направление ветров и океанских течений, распространение осадков. В результате может повыситься частота крупных аномалий температуры, а также засух в континентальных районах средних широт.

   Накопление в атмосфере углекислого  газа должно привести не только  к изменению климата. Еще В.И. Вернадский отмечал, что зеленые растения могут перерабатывать гораздо больше углекислого газа, чем поставляет им воздух современной атмосферы. Он рекомендовал использовать этот газ как удобрение. При удвоении содержания CO2  все культурные растения растут быстрее, раньше созревают, дают на 30-40% более высокий урожай.

   Таким образом,  по мнению Яншина, увеличение содержания  CO2  в атмосфере и связанное с этим потепление климата представляет собой явление скорее положительное, чем отрицательное.

   Однако не все придерживаются  таких оптимистических взглядов. Даже незначительный подъем уровня Мирового океана может привести к негативным последствиям. Есть районы (Голландия, некоторые островные государства), где фермеры отвоевывают у моря каждый клочок суши. Сокращение площади плодородных земель нежелательно. Поэтому, прежде чем сделать окончательные выводы о последствиях парникового эффекта, нужно как можно более тщательно проанализировать ситуацию.

Эколого-экономический  ущерб от загрязнения  атмосферы.

Шумовое загрязнение окружающей среды приводит к росту заболеваемости, падению  производительности труда, социально-психологическому дискомфорту и прочим издержкам. В связи с тем, что наиболее акустически уязвимым является население, практически всю экономическую  оценку ущерба от загрязнения акустической среды можно принимать равной экономической оценке ущерба вследствие воздействия внешних шумов на население в условиях жилых помещений. Оценка эколого-экономического ущерба от действия внешнего шума на население, проживающего на расчетной жилой площади (N), составляет часть экономической оценки ущерба от действия в течение года всех источников шума на население на данной жилой площади. Величина этого ущерба определяется как сумма ущерба по дневному Уд и ночному Ун времени. Годовым ночным расчетным временем считается время от 23 до 7 ч в течение года, а остальное время считается дневным.

Ущерб от загрязнения атмосферы определяется для основных элементов социально-экономического комплекса города (населения, основных производственных и непроизводственных фондов, сельского и лесного хозяйства  в черте города и т.п.). Определение  ущерба от загрязнения атмосферы  производится на основе учета объемов  выброса и концентрации загрязнителей  в приземном слое атмосферы. Экономический  ущерб от загрязнения атмосферы  включает в себя: потерю прироста чистого  дохода от утилизации уловленных веществ (в случае если атмосферозащитная техника может обеспечить получение продукции из уловленных веществ); оценку всех видов неблагоприятных социальных, экономических и экологических результатов от выброса в атмосферу загрязнителей, в том числе, заболеваемость населения в зоне загрязнения. Величина полного эффекта (предотвращенного ущерба) атмосферозащитных мероприятий и техники определяется по разности экономической оценки годового ущерба от загрязнения атмосферы до и после проведения соответствующих мероприятий. При оценке экономической эффективности атмосферозащитных мероприятий, которые являются наиболее сложным звеном средозащитной деятельности в силу многообразия источников загрязнения атмосферы и объектов, воспринимающих воздействия этих загрязнений, следует учитывать ряд дополнительных особенностей, позволяющих значительно уточнить величину экономического ущерба. Так, при расчете массы выбросов загрязняющих веществ в атмосферу необходимо помимо стационарных источников учитывать также объем вредных веществ, поступающий от передвижных источников, которые в настоящее время стали одним из наиболее многотоннажных загрязнителей атмосферы городов, в частности, по окиси углерода, окислам азота и углеводородам. 
 
 

Вопрос  № 63. Виды нарушений  законодательства РФ об экологической  экспертизе.

Статья 30. Виды нарушений законодательства Российской Федерации об экологической экспертизе. (Федерального закона от 23 ноября 1995 г. N 174-ФЗ "Об экологической экспертизе".)

Нарушениями законодательства Российской Федерации  об экологической экспертизе заказчиком документации, подлежащей экологической  экспертизе, и заинтересованными  лицами являются:

- непредставление документации на экологическую экспертизу;

- фальсификация материалов, сведений и данных, представляемых на экологическую экспертизу, а также сведений о результатах ее проведения;

- принуждение эксперта экологической экспертизы к подготовке заведомо ложного заключения экологической экспертизы;

- создание препятствий организации и проведению экологической экспертизы;

- уклонение от представления специально уполномоченным государственным органам в области экологической экспертизы и общественным организациям (объединениям), организующим и проводящим экологическую экспертизу, необходимых материалов, сведений и данных;

- реализация объекта экологической экспертизы без положительного заключения государственной экологической экспертизы;

- осуществление хозяйственной и иной деятельности, не соответствующей документации, которая получила положительное заключение государственной экологической экспертизы.

Нарушениями законодательства Российской Федерации  в области экологической экспертизы руководителями специально уполномоченных государственных органов в области  экологической экспертизы и руководителями экспертных комиссий государственной  экологической экспертизы являются:

- нарушение установленных настоящим Федеральным законом правил и порядка проведения государственной экологической экспертизы;

- нарушение порядка формирования и организации деятельности экспертных комиссий государственной экологической экспертизы;

- неисполнение установленных настоящим Федеральным законом для специально уполномоченного государственного органа в области экологической экспертизы обязанностей;

- нарушение установленного порядка расходования перечисленных заказчиком документации, подлежащей государственной экологической экспертизе, средств на проведение государственной экологической экспертизы;

- несоответствие оплаты выполненных работ их объему и качеству;

- необоснованность материалов по учету выводов общественной экологической экспертизы и поступивших от органов местного самоуправления, общественных организаций (объединений), граждан аргументированных предложений по экологическим аспектам хозяйственной и иной деятельности, которая подлежит государственной экологической экспертизе.

Нарушениями законодательства Российской Федерации  в области экологической экспертизы руководителями экспертной комиссии экологической  экспертизы и экспертами экологической экспертизы являются:

- нарушение требований законодательства Российской Федерации об экологической экспертизе и законодательства субъектов Российской Федерации об экологической экспертизе, а также законодательства Российской Федерации об охране окружающей природной среды, стандартов и иных нормативно-технических документов;

- необоснованность выводов заключения экологической экспертизы;

- фальсификация выводов заключения экологической экспертизы;

- сокрытие от специально уполномоченного государственного органа в области экологической экспертизы или от общественной организации (объединения), организующих проведение экологической экспертизы, сведений, указанных в пункте 2 статьи 16настоящего Федерального закона.

Нарушениями законодательства Российской Федерации  об экологической экспертизе должностными лицами государственных органов  исполнительной власти и органов федерального надзора и контроля, а также органов местного самоуправления являются:

- фальсификация сведений и данных о результатах проведения экологической экспертизы;

- выдача разрешений на специальное природопользование или на осуществление иной деятельности, которая может оказать прямое или косвенное воздействие на окружающую природную среду, без положительного заключения государственной экологической экспертизы;

- организация и (или) проведение экологической экспертизы неправомочными на то органами, организациями и общественными организациями (объединениями);

- прямое или косвенное вмешательство в работу специально уполномоченных государственных органов в области экологической экспертизы, экспертных комиссий и экспертов экологической экспертизы в целях оказания влияния на ход и результаты проведения государственной экологической экспертизы и общественной экологической экспертизы;

- незаконный отказ от государственной регистрации заявлений о проведении общественной экологической экспертизы.

Нарушениями законодательства Российской Федерации  об экологической экспертизе банковскими  организациями, их должностными лицами, иными юридическими лицами, а также  гражданами являются финансирование и  кредитование реализации объекта экологической  экспертизы без положительного заключения государственной экологической  экспертизы.

Законодательством Российской Федерации и законодательством  субъектов Российской Федерации  могут быть установлены иные виды нарушений законодательства Российской Федерации об экологической экспертизе. 
 
 
 

СПИСОК  ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 

1. Федеральный закон от 23 ноября 1995 г. N 174-ФЗ "Об экологической экспертизе" (с изменениями от 15 апреля 1998 г.) Принят Государственной Думой 19 июля 1995 года. Одобрен Советом Федерации 15 ноября 1995 года

2. Грэбхем С. Вокруг света. – Нью-Йорк: Кингфишер, 1995.

3. Неклюкова Н.П. Общее землеведение. – М.: Просвещение, 1976.

4. Костицын В.А. Эволюция атмосферы биосферы и климата. – М.: Наука, 1984.

5. Максаковский В.П. Географическая картина мира. – Ярославль: Вехне-Волжское книжное издательство, 1996.

6. Мезенцев  В.А. Энциклопедия чудес. –  М.: Знание, 1983.

7. Мирская  Е. Погода, - Лондон: Дорлинг Киндерсли Лимитед, 1997.

8. Чандлер Т. Воздух вокруг нас. – Л.: Гидрометеоиздат, 1974.