Антропогенное воздействие на атмосферу: парниковый эффект, кислотные дожди, озоновый слой



ТИХООКЕАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭКОНОМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

 

 

 

 

 

 

РЕФЕРАТ ПО ЭКОЛОГИИ

 

Тема: АНТРОПОГЕННОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА АТМОСФЕРУ:

ПАРНИКОВЫЙ ЭФФЕКТ, КИСЛОТНЫЕ ДОЖДИ, ОЗОНОВЫЙ СЛОЙ

 

 

 

 

 

 

Выполнил

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2011

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

1.      Введение……………………………………………………………. ……3

2.      Загрязнение атмосферы в Приморском крае и в Находке……………..4

3.      Парниковый эффект и климат планеты………………………………..6-9

4.      Кислотные дожди, как межгосударственная проблема……………10-11

5.      Проблема озонового слоя Земли…………………………………….12-13

6.      Выводы…………………………………………………………………..13

7.      Список использованной литературы…………………………………..14

        

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

              Атмосфера является наиболее подвижной частью биосферы. Поэтому воздействие на нее множества рассредоточенных по поверхности Земли источников загрязнения и приобретает глобальный характер. Глобальными проблемами  загрязнения атмосферы следует считать: парниковый эффект, разрушение озонового слоя планеты и проблему кислотных дождей.

              Цель работы:  Изучить парниковый эффект, кислотные дожди и озоновые дыры, как  глобальные экологические проблемы сегодняшнего дня.

Задачи работы:

1.      Установить, какие факторы определяют загрязнение атмосферы в России, и в Приморском крае.

2.      Выяснить механизм и последствия парникового эффекта.

3.      Узнать, насколько проблема  кислотных дождей актуальна для нашего края.

4.      Ознакомиться с проблемой «озоновых дыр».

5.      Сделать выводы по своей работе.

 

              Антропогенное загрязнение атмосферы в России определяется главным образом потреблением ископаемых видов топлива – угля, нефти, природного газа и даже немного торфа, и с использованием вторичных энергоносителей, продуктами их переработки. Значительно меньший вклад вносят промышленные процессы. Упрощенно, тремя основными группами источников загрязнения атмосферы являются: транспорт, промышленные предприятия, и утилизация отходов.

              В это количество ещё не вошли природные источники загрязнения атмосферы. В выбросах, как правило, прослеживается приоритет транспорта по отношению к остальным источникам.  Из отраслей промышленности главный объем выбросов в воздушную среду приходится на электроэнергетику, цветную и черную металлургию, нефтедобычу и нефтепереработку (90% от суммы загрязнений)

Таблица1. Среднегодовые выбросы в атмосферу пяти главных загрязнителей в мире и в России в 2001 году в млн. тонн (Карлович, 2005)

Загрязнитель	Промышленность в мире	Мировой транспорт	Промышленность в России	Транспорт России
Твердые частицы	57	80	2,4	3.7
Окись углерода	177	200	3,6	9,3
Диоксид серы	99	0,7	5,4	0,04
Оксиды азота	68	20	1,5	2,4
Углеводороды	4	50	1,0	1,4

 

 

ЗАГРЯЗНЕНИЕ АТМОСФЕРЫ В ПРИМОРСКОМ КРАЕ И В НАХОДКЕ

              В промышленности России  почти 30% загрязняющих выбросов  в атмосферу дает электроэнергетика, что очень актуально и для нашего края. На промышленных предприятиях Приморского края в 2006 году насчитывалось 12990 стационарных источников выбросов в атмосферу, и потупило 224,11 тысяч тонн выбросов загрязняющих веществ 182-х наименований, или 112 кг за год на одного жителя края (Экологический паспорт Приморского края, 2007).

              Наша энергетика дала 64% суммарного загрязнения атмосферы и 21%  - котельные ЖКХ. Доля предприятий прочих отраслей промышленности не превышает 10% валового выброса загрязняющих веществ, еще меньше – предприятия транспорта и Министерства обороны РФ. Но эти данные не являются полными, так как действующее законодательство в области охраны окружающей среды не предусматривает учет воздействия на атмосферный воздух транспортных средств индивидуальных владельцев, доля которых в автомобильном парке края превышает 80%. (Экологический паспорт Приморского края, 2007).

 

Таблица 2. Показатели выбросов загрязняющих веществ в атмосферу в 2006 году от стационарных источников по данным статистической отчетности.

Наименования загрязняющих веществ	Поступило в атмосферу ( в тысячах тонн)
Твердые вещества	113,11
Диоксид углерода	34,26
Сернистый ангидрид	48,48
Оксиды азота	23,10
Углеводороды (без ЛОС)	1,33
Летучие органические соединения (ЛОС)	1,74
Прочие жидкие и газообразные	110,99
ВСЕГО	224,11

             

Анализ динамики поступления загрязняющих веществ в атмосферу в Приморье, по данным, включая 2006 год, позволяет прогнозировать увеличение объемов выбросов загрязняющих веществ в период 2010-2012 годов, что связано с ростом числа автотранспортных средств, увеличением выработки энергии, использованием высокозольного и высокосернистого топлив в электроэнергетике и малых котельных края. Предполагается увеличение объемов переработки грузов в Восточном порту, роста производства в ОАО «Спасскцемент», продолжением строительства нового нефтепровода, нефтеперерабатывающего завода и объектов саммита стран АТР. Все это требует немалых энергетических и транспортных затрат и способствует увеличению выбросов загрязняющих веществ, и в частности, парниковых газов.

              Наш город Находка является относительно благополучным в Приморье и в России по состоянию загрязнения  воздушного бассейна. Этому способствуют природно-климатические условия. Находкинская агломерация относится к муссонной области умеренного пояса. Благодаря  господства в течение года ветров разной направленности, и сравнительно открытого рельефа, все загрязняющие вещества атмосферы сравнительно легко рассеиваются, снижая свою концентрацию  непосредственно в самом городе.

Основными загрязнителями воздуха в нашем городе, а значит и поставщиками  парниковых газов, являются многочисленные котельные и интенсивный автотранспорт. Порядка 70 котельных разной мощности и принадлежности ежегодно сжигает сотни тысяч тонн угля или топочного мазута. На 185 тыс. человек приходится порядка 70 тысяч автомобилей (Уханова, 2005). В летние месяцы эти цифры увеличиваются за счет приезда  к морю отдыхающих из других районов Дальнего Востока. Официально, в Находке повышенный уровень загрязнения, за счет: взвешенных веществ - 0,1% НП  и диоксида азота  - 0,3% НП (Экологический паспорт Приморского края, 2007). НП – это наибольшая повторяемость (в %) превышения ПДК по данным измерений на всех постах за всеми примесями за год.

ПАРНИКОВЫЙ ЭФФЕКТ И КЛИМАТ ПЛАНЕТЫ

              Парниковый эффект не был сотворен человеком. Он существует на Земле сотни миллионов лет с момента появления атмосферы, этой газовой оболочки планеты, не имеющей четко выраженной верхней границы и существующей благодаря гравитационному притяжению Земли (Карлович, 2005). Именно парниковый эффект создал условия для появления жизни на Земле, фактически явился предпосылкой эволюции от простейших организмов до известного сейчас биоразнообразия. Солнечная радиация обеспечивает 99,98% теплоты, поступающей на земную поверхность, что составляет 134 х 10 ккал. Из этого огромного количества тепла лишь 44% достигает земной поверхности, а остальная часть поглощается озоновым слоем - 13%, атмосферой - 7% и отражается обратно в космическое пространство - 36% (Карлович, 2005). Если бы естественный парниковый эффект не задерживал солнечное тепло, то средняя температура нижних слоев атмосферы составляла бы минус восемнадцать градусов, а значит огромные пространства земной поверхности были бы покрыты вечными ледниками (Изменение климата, 2004).

              Суть проблемы парникового эффекта заключается в нарушении теплового баланса атмосферы в результате увеличения содержания в воздухе так называемых парниковых газов, молекулы которых интенсивно поглощают и отражают тепловое излучение, исходящее от поверхности Земли, нагретой солнечными лучами. Часть этого поглощенного теплового излучения атмосферы излучается обратно к поверхности, создавая парниковый или тепличный эффект.

Важнейшими парниковыми газами являются: диоксид углерода, метан, хлор-фторуглеводороды (фреоны), оксид азота(1) и некоторые другие газы, включая водяной пар и озон. Вклад этих веществ в увеличение средней глобальной температуры атмосферы оценивается следующими цифрами:  СО2 – 66%, СН4 – 18%, ФХУ – 8%,  N2О - 3%, остальных газов -5 % (Миркин, 1999). Влияние на парниковый эффект разных газов существенно различается. Так, влияние молекулы метана в 25 раз, а фреонов в 11 тыс. раз сильнее, чем молекулы диоксида углерода. Но высокий вклад углекислого газа в создание парникового эффекта в атмосфере, связан со значительным увеличением содержания этого вещества в воздухе в результате сжигания в больших объемах всех видов ископаемого топлива и его производных. Если в начале ХХ века содержание СО2 в воздухе составляло 0,027%, то в 90-е годы ХХ века - уже 0,033%., т.е. относительный рост за это время составил 20% (Трифонова, 2005). Рост населения и увеличения потребления природных ресурсов, в частности, топлива, увеличивает поступления углекислого газа в атмосферу. Накоплению диоксида углерода способствует так же массовая вырубка лесов на планете и уменьшение продуктивности фитопланктона в океане из-за локального загрязнения, так как все это приводит к уменьшению связывания СО2 в процессе фотосинтеза. Установлено, что зеленые растения поглощают в год около 220 млрд. т. СО2. Двуокись углерода – основа процесса фотосинтеза растений, важный фактор выветривания горных пород, литогенная основа карбонатов.

              Другие парниковые газы поступают в атмосферу в меньших количествах, но влияют на температуру атмосферы не намного меньше, т.к. поглощают инфракрасное излучение в 50-100 раз сильнее, чем СО2. Достаточно большой вклад в парниковый эффект вносит метан. Его антропогенные источники: рисовые поля, крупный рогатый скот, свалки бытовых отходов. Значительное количество метана поставляет горное производство, те же угольные месторождения. Увеличение содержания в атмосфере оксида азота объясняется, в основном, возрастанием производства и применения азотных удобрений в сельском хозяйстве. Широкое применение в промышленности фреонов, особенно в прошлые годы, и длительное существование их в атмосфере усиливает парниковый эффект.

xt-align:justify">              Несмотря на установившееся в атмосфере равновесие в балансе водяного пара, могут появляться регионы с выраженным нарушением такого равновесия по природным или антропогенным причинам. Массовые лесные пожары формируют высокую приземную температуру, концентрацию влаги в облаках, а перенос этих дождевых облаков на большие расстояния ветром обеспечивает выпадение обильных осадков совсем в других регионах.

              Гипотеза увеличения глобальной температуры Земли в результате парникового эффекта, создаваемого в значительной степени углекислым газом, была выдвинута в 1962 году российским климатологом Н.И. Будыко, а к концу 60-х годов были получены данные, подтверждающие эту гипотезу. Согласно теоретическим расчетам, при сохранении современного темпа роста к середине ХХ1 века глобальная температура приземного слоя может повыситься на 1,5 – 4,5 градусов, при этом более значительное потепление ожидается в высоких широтах. Климатические последствия парникового эффекта могут быть весьма значительными. Таяние льдов и, как следствие, повышение уровня Мирового океана на величину до 20 см, приведет к затоплению части суши. Таяние верхнего слоя вечной мерзлоты – к нарушению устойчивости всех зданий, сооружений и коммуникаций. Перераспределение осадков вследствие неравномерного потепления – к изменению речного стока, и отрицательными последствиями для сельского хозяйства, режиму работы ГЭС и т.д. Нашей планете угрожает не только возможность затопления некоторых низменных прибрежных районов, но и изменение океанических течений, например, Гольфстрима, что может существенно изменить, понизить температурный режим значительной части территории, где проживают сотни миллионов человек. Мы должны быть очень осторожны с существующим тепловым балансом и современными условиями существования жизни на Земле, потому что не все факторы и закономерности, формирующие глобальный климат, известны науке.

              В 1992 году, в Рио-де-Жанейро государствами, членами ООН, принята Конвенция ООН об изменении климата, конечная цель которой – добиться стабилизации содержания парниковых газов в атмосфере на уровне, не допускающем опасного воздействия на климатическую систему Земли. Прошедший в 1997 году Всемирный экологический форум в Киото, зафиксировал обязанности стран Евросоюза сократить к 2010 году загрязнения атмосферы СО2 на 8% по сравнению с 1990 годом. Киотский протокол – это первая, но далеко не достаточная, попытка сделать качественную и количественную оценку возможностей разных стран по улучшению ситуации, используя механизмы международного права и взаимовыгодного сотрудничества.

              Справедливости ради следует сказать, что некоторые ученые считают данные о росте средней температуры на Земле преувеличенными. Существует также гипотеза, что парниковый эффект сегодня является следствием природных процессов, а не результатом хозяйственной деятельности человечества, как обычно, во всем новом мнения ученых расходятся. Но лучше переоценить опасность, чем недооценить ее вовсе. К тому же, экономия невозобновляемых  природных ресурсов дает реальную пользу экономике и способствует уменьшению загрязнения окружающей нас природной среды

 

КИСЛОТНЫЕ ДОЖДИ КАК МЕЖГОСУДАРСТВЕННАЯ ПРОБЛЕМА

              Загрязнение атмосферного воздуха является одним из ведущих факторов риска для здоровья населения. Для ограничения степени загрязнения воздушного бассейна устанавливаются предельно допустимые выбросы (ПДВ) вредных веществ для каждого источника и предприятия. Сейчас в каждом городе систематически измеряют концентрацию в воздухе: диоксида серы, оксида углерода, оксида азота, сероводорода, пыли, фенола, аммиака, сероуглерода, бензапирена, формальдегида.

              Кислотные дожди – это выпадение осадков, в которых содержится серная и азотная кислоты. При кислотных дождях происходит самоочищение атмосферы от загрязнения. Кислотные дожди образуются в результате выброса в атмосферу оксидов серы и азота предприятиями топливно-энергетического комплекса, металлургическими и химическими заводами, а также транспортом. Образование кислот из  оксидов и воды происходит при участии фотохимических реакций, рН кислотных дождей от 2,6 до 3,6. Кислый туман – это аэрозоль, взвесь мельчайших капелек воды, в которых растворены оксиды серы и азота, образующие в дальнейшем кислоты.  Такой аэрозоль для человека даже опаснее, чем кислотный дождь. Так как он имеет более кислую реакцию (рН меньше 2), и попадая в дыхательные органы человека, поражает слизистые оболочки. Кислотный туман хуже поддаётся измерению, и поэтому часто ускользает от контроля загрязнения атмосферы.

              Кислотные дожди вызывают подкисление почв, снижение приростов леса и урожайности сельскохозяйственных культур.  При больших концентрациях кислотных дождей может происходить усыхание лесов, гибель рыб и других живых организмов в озерах. Кроме того, кислотные дожди переводят в растворимое состояние соединения тяжелых металлов, которые тут же легко усваиваются  растениями, а затем с пищей попадают в организм животных и человека, что вызывает у них болезни. Кислотные дожди также разрушают памятники архитектуры. Вследствие атмосферного переноса загрязнений из-за преобладания ветров западного направления, европейская часть Российской Федерации получает значительно больше кислотных дождей от наших западных соседей (ФРГ, Чехии, Словакии, Польши), чем переносится в страны Центральной Европы с территории РФ. Воздушный бассейн Приморского края испытывает антропогенные нагрузки,  как от региональных источников, так и вследствие трансграничного переноса. Особенности географического положения и преобладания ветров южного направления в летний период, способствуют переноса загрязнителей воздуха из Китая и КНДР.

              ГУ «Приморское УГМС» (Государственное учреждение «Приморское управление по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды») принимает участие в международной программе кислотных выпадений в восточной Азии (EANET). На территории края функционирует станция по этой программе – «Приморская». Руководит выполнением программы  Центр изучения кислотных выпадений (ADORC), расположенный в г. Ниигата (Япония). Оборудование для отбора проб на станции приобретено и установлено с помощью японской стороны. Производятся анализы данных : по влажным выпадениям в ГУ «Приморская УГМС» и в Лимнологическом институте Сибирского отделения РАН - по сухим выпадениям. Все данные направляются в ADORC для систематизации обработки и анализа. Распространение полученной информации вне рамок программы не предусматривается (Экологический паспорт Приморского края, 2007).

              Пагубная роль кислотных дождей может быть уменьшена только при сокращении выбросов в атмосферу диоксида серы и азота за счет использования на предприятиях малоотходных технологий и более совершенных фильтров на дымовых трубах. Однако, в частных случаях от кислотных дождей может быть и определённая польза. В районах распространения карбонатных, а тем более, щелочных почв, они снижают щелочность, увеличивают доступность элементов питания для растений, и обогащают почву азотом и серой.

 

ПРОБЛЕМА ОЗОНОВОГО  СЛОЯ ЗЕМЛИ

              Слой атмосферы с повышенным содержанием озона (О3), расположенный на высоте 20-45 км. Содержание озона в озоновом слое в 10 раз выше, чем у поверхности Земли. Если весь этот озон собрать и сжать до давления, равного давлению атмосферы на уровне моря, то его слой составит всего 3 мм.

              Озон образуется при поглощении ультрафиолетового излучения молекулами кислорода. Атомы кислорода отщепляются от этих молекул и, сталкиваясь с молекулами кислорода, соединяются с ними. Это же излучение и разрушает молекулы озона. Образованию озона способствуют электрические разряды и присутствие в атмосфере оксидов азота и углеводородов. В процессе образования и разрушения озона происходит поглощение ультрафиолетового излучения. Таким образом, озоновый слой защищает поверхность нашей планеты от избытка ультрафиолетовых лучей, неблагоприятно влияющих на живые организмы.

              Вследствие разрушения озонового слоя повышается вероятность заболевания человеком раком кожи. Этим объясняется высокое распространение этой болезни в Австралии: при населении в 17 млн. человек раком кожи ежегодно заболевают 140 тыс. человек. Из которых до 1 тысячи в год с летальным исходом (Популярный экологический словарь, 2009).

              В настоящее время отмечено ухудшение состояние озонового слоя и образование так называемых «озоновых дыр», т.е областей с пониженным содержанием озона. Хотя они находятся. Как правило, над полюсами  Земли, всё-таки представляют экологическую опасность. К тому же временные «озоновые дыры» возникают над обширными районами вне полюсов, в том числе над континентальными районами российской федерации. Причиной этих явлений является попадание в озоновый слой  хлора и оксидов азота, которые образуются в почве из минеральных удобрений при их разрушении микроорганизмами, а также содержатся в выхлопных газах автомобилей. Эти вещества разрушают озон с более высокой скоростью, чем он может образовываться из кислорода под влиянием ультрафиолетовых лучей.

Впрочем, мнение о том, что виновником разрушения озонового слоя является только хлор, разделяют не все исследователи этого процесса. Есть мнение, что главным фактором является водород, выбрасываемый при извержении вулканов. Ведь основная промышленность. Загрязняющая атмосферу хлором, сконцентрирована в Северном полушарии, а «озоновая дыра» над Антарктидой много больше, чем  над Арктикой. А количество вулканов в Южном полушарии много больше, чем в Северном.

Сохранение озонового слоя – одна из глобальных задач мирового сообщества. Для прекращения разрушения озонового слоя и его восстановления необходим отказ от использования хлорсодержащих веществ – хлорфторуглеродов (фреонов), используемых в аэрозольных упаковках и холодильных установках. Необходимо также уменьшить количество выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания и доз азотных удобрений в сельском хозяйстве.

Содержание озона может увеличиваться в приземном слое атмосферы, так как озон является фотооксидантом, образующимся из оксида озота и углеводородов под влиянием ультрафиолетовых лучей. В этом случае он оказывается опасным загрязнителем, вызывающем раздражение дыхательных путей человека и ухудшающим состояние лесов. Однако отрицательно сказывается и чрезмерно низкое содержание озона в атмосфере.

 

ВЫВОДЫ

 

1.      В Приморском крае основными загрязнителями атмосферы, способствующие парниковому эффекту и кислотным дождям, являются: электроэнергетика, котельные ЖКХ и автомобильный транспорт. Перевод хотя бы части котелен, а тем более ТЭЦ на газ, будет способствовать снижению выбросов в атмосферу загрязняющих веществ.

2.      Проблема парникового эффекта может иметь серьезные климатические последствия, влекущие за собой разрушение хозяйственной инфраструктуру  многих государств на огромных территориях планеты.

3.      Кислотные дожди являются межгосударственной, глобальной проблемой, так как всегда возможен перенос загрязняющих веществ, соединений серы и азота, с территорий сопредельных государств.

4.      Сохранение озонового слоя – одна из глобальных  и наименее изученных проблем  человечества. Для прекращения разрушения озонового слоя и его восстановления необходим отказ от использования хлорсодержащих веществ – хлорфторуглеродов (фреонов), а также совершенствовать двигатели внутреннего сгорания, что бы уменьшить выбросы в атмосферу планеты целого спектра загрязняющих веществ.

 

СПИСОК  ИСПОЛЬЗОВАННОЙ  ЛИТЕРАТУРЫ

 

1. Изменение климата: проблемы и решения. Информационное пособие.- Мурманск, 2004.- 32 с.

2. Карлович И.А. Геоэкология: Учебник для высшей школы. – М.: Академический Проект: Альма - Матер, 2005. – С 191-196, 201-203.

3. Миркин Б.М., Наумова Л.Г. Популярный экологический словарь./Под редакцией А.М.Гилярова. – М.: Устойчивый мир, 1999, - С 180-183.

4. Трифонова Т.А., Селиванова Н.В., Мищенко Н.В. Прикладная экология. Учебное пособие для вузов. – М.: Академический Проект: Традиция, 2005. – С 67-69.

5. Уханова С.П. География Находкинской агломерации. Учебное пособие для учащихся образовательных школ - Владивосток: Дальневосточный университет, 2005.- С 20-21, 98.

6. ШПИРЭ – Учебное пособие для средней школы. – С-П., 2004. – 80с.

7. Экологический паспорт Приморского края за 2006 год. – Владивосток: ООО «Домашний Владивосток», 2007. – С 6-11.

8. Интернет-ресурс www.spareworld.org

3