Глобальные проблемы экологии. 5

«Глобальные проблемы экологии»

1.Разрушение озонового слоя …………………………………………………….2

1.2. Процессы разрушения ………………………………………………………..2

1.3.Борьба с разрушением озонового слоя может привести к негативным последствиям ……………………………………………………………………...3

2.Парниковый эффект …………………………………………………………….4

2.1.Причины ……………………………………………………………………….4

2.2. Механизм парникового эффекта и его роль в биосферных процессах …...5

2.3. Усиление парникового эффекта в индустриальную эпоху ………………..6

2.4.Последствия усиления парникового эффекта ………………………………6

3.Заключение ……………………………………………………………………...7

4.Список литературы ……………………………………………………………..8

1.Разрушение озонового слоя

Озоновый слой (озоносфера) охватывает весь земной шар и располагается на высотах от 10 до 50 км с максимальной концентрацией озона на высоте 20-25 км. Насыщенность атмосферы озоном постоянно меняется в любой части планеты, достигая максимума весной в приполярной области. 

Впервые истощение озонового слоя привлекло внимание широкой общественности в 1985 г:; когда над Антарктидой было обнаружено пространство с пониженным (до 50%) содержанием озона, получившее название «озоновой дыры».

С тех пор результаты измерений подтверждают повсеместное уменьшение озонового слоя практически на всей планете. Так, например, в России за последние 10 лет концентрация озонового слоя снизилась на 4-6% в зимнее время и на З% - в летнее. 

В настоящее время истощение озонового слоя признано всеми как серьезная угроза глобальной экологической безопасности. Снижение концентрации озона ослабляет способность атмосферы защищать всё живое на земле от жесткого ультрафиолетового излучения (УФ - радиация). Живые организмы весьма уязвимы для ультрафиолетового излучения, ибо энерI1lИ даже одного фотона из этих лучей достаточно, чтобы разрушить химические связи в большинстве органических молекул. Не случайно, поэтому в районах с пониженным содержанием озона многочисленны солнечные ожоги, наблюдается рост заболеваемости людей раком кожи и др. Так, например, по мнению ряда ученых - ЭКОЛОГОВ, России при сохранении нынешних темпов истощения озонового слоя заболеют раком кожи дополнительно 6 млн. человек. Кроме кожных заболеваний возможно развитие глазных болезней (катаракта и др.), подавление иммунной системы и т. д.  
 
Установлено также, что растения под влиянием сильного ультрафиолетового излучения постепенно теряют свою способность к фотосинтезу, а нарушение жизнедеятельности планктона приводит к разрыву трофических цепей биоты водных экосистем, и т. д.   

1.2. Процессы разрушения

 
Наука еще до конца установила, каковы же основные процессы, нарушающие озоновый слой. Предполагается как естественное, так и антропогенное происхождение «озоновых дыр,. Последнее по мнению большинства ученых. более вероятно и связано с повышенным содержанием хлорфторуглероодов (фреонов). Фреоны широко применяются в промышленном производстве и в быту (хладоагрегаты, растворители, распылители, аэрозольные упаковки и др.). Поднимаясь в атмосферу, фреоны разлагаются с выделением оксида хлора, губительно действующего на молекулы озона.  
 
По данным международной экологической организации «Гринпис , основными поставщиками хлорфторуглеродов (фреонов) являются США - 30,85%, Япония - 12,42; Великобритания - 8,62 и Россия - 8,0%. США пробили в озоновом слое «дыру площадью 7 млн. км2, Япония - 3 млн. км2, что В семь раз больше, чем площадь самой Японии. В последнее время в США и ряде западных стран построены заводы по производству новых видов хладореагентов (гидрохлорфторуглеродов) с низким потенциалом разрушения озонового слоя ..  
 
Согласно протоколу Монреальской конференции (1987 г.), пересмотренному затем в Лондоне (1991 г.) и Копенгагене (1992 г.), предусматривалось снижение выбросов хлорфторуглеродов к 1998 г. на 50 %. В соответствии с Законом РФ «Об охране окружающей среды (2002) охрана озонового слоя атмосферы от экологически опасных изменений обеспечивается посредством регулирования производства и использования веществ, разрушающих озоновый слой атмосферы, на основе международных договоров Российской Федерации и ее законодательства. В будущем необходимо продолжать решать проблему защиты людей от УФ - радиации, поскольку многие из хлорфторуглеродов могут сохраняться в атмосфере сотни лет. 

Ряд ученых продолжают настаивать на естественном происхождении «Озоновой дыры . Причины ее возникновения одни видят в естественной изменчивости озоносферы, циклической активности Солнца, другие связывают эти процессы с рифтогенезом и дегазацией Земли. т. е. с прорывом глубинных газов (водород, метан, азот и др.) через рифтовые разломы земной коры. 

Вот мнение одного из ученых:

Фреоны используют, главным образом, как легко испаряющуюся жидкость в производстве пористых материалов и как хладагент в холодильных установках. Согласно техногенно-фреоновой гипотезе, весь промышленный фреон попадает в стратосферу, где на высоте 20-25 км находится озоновый слой. В стратосфере под действием ультрафиолетовых лучей солнца хлор, входящий в состав фреона, вступает в реакцию с озоном и разрушает его. Однако, у этой гипотезы есть противоречие. Так, самая большая озонная дыра располагается над Антарктидой, тогда как основные источники техногенного фреона находятся в северном полушарии. Обмен между воздушными массами обоих полушарий затруднен, что установлено, в частности, при исследовании движения продуктов ядерных испытаний. Кроме того, техногенно-фреоновая гипотеза не дает хоть сколько-нибудь точных прогнозов, хотя в ее распоряжении находятся точные данные по расположению и количеству промышленного фреона.  
 
В.Л.Сывороткин разработал альтернативную гипотезу, согласно которой озоновый слой уменьшается по естественным причинам. Известно, что цикл разрушения озона хлором не единственный. Существуют также азотный и водородный циклы разрушения озона. Именно водород - "главный газ Земли". Основные его запасы сосредоточены в ядре планеты и через систему глубинных разломов (рифтов) поступают в атмосферу. По примерным оценкам, природного водорода в десятки тысяч раз больше, чем хлора в техногенных фреонах. Однако решающим фактором в пользу водородной гипотезы Сывороткин В.Л. считает то, что очаги озоновых аномалий всегда располагаются над центрами водородной дегазации Земли.  
 
Система рифтовых зон Земли сегодня хорошо изучена геологами, и это дает возможность прогнозировать расположение озонных дыр. Так постоянство озонной дыры над Антарктидой объясняется тем, что главные каналы дегазации - срединно-океанские рифты - сближаются вокруг Антарктиды и увеличивают "водородную продувку атмосферы" в этом районе. Кроме того, на Антарктиде расположен действующий вулкан Эребус с наибольшими газовыми выбросами в атмосферу. Кстати, американская станция Мак-Мердо, следящая за состоянием атмосферы, находится у подножия этого вулкана. Учитывая повышение сейсмической активности в районе срединно-океанского рифта, В.Л.Сывороткин предсказал образование крупной озонной дыры над экваториальной зоной восточной части Тихого океана (январь 1998).

1.3.Борьба с разрушением озонового слоя может привести к негативным последствиям

Борьба с разрушением озонового слоя может привести к негативным последствиям — некоторые из веществ, которые заменили в промышленности и в быту опасные для озона фреоны, в свою очередь способствуют парниковому эффекту, говорится в статье голландских и американских ученых, опубликованной в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Авторы исследования изучили, как растет в последние десятилетия потребление и выбросы в атмосферу гидрофторуглеродов, — веществ, заменивших запрещенные Монреальским протоколом хлорфторуглероды, разрушавшие озоновый слой. Используя математические модели, они пришли к выводу, что вещества-"защитники озона" в скором будущем станут одним из ведущих факторов потепления климата.

«Гидрофторуглероды хороши для защиты озонового слоя, но они “недружелюбны” для климата. Наше исследование показывает, что их воздействие на климат может оказаться значительно сильнее, чем мы ожидали, если ситуация продолжит развиваться по нынешнему сценарию», — говорит один из авторов работы, ученый из метеорологического ведомства США (NOAA) Дэвид Фейи (David Fahey).

По данным исследования, в настоящее время вклад гидрофторуглеродов в парниковый эффект составляет менее 1% от вклада углекислого газа. Однако, по расчетам ученых, к 2050 году вклад ГФУ вырастет до 7%-12% от доли СО2. И если международное сообщество стабилизирует выбросы углекислоты, то относительный вклад гидрофторуглеродов будет продолжать расти.

Гидрофторуглероды не содержат разрушающие озон бром и хлор и используются как заменители озоноразрушающих веществ в холодильных установках, кондиционерах, производстве теплоизоляционной пены. Монреальский протокол 1987 года, подписанный в том числе и Советским Союзом, предусматривает постепенный отказ от производства и применения озоноразрушающих веществ, в частности, хлорфторуглеродов и гидрохлорфторуглеродов и их замену на гидрофторуглероды.

Хотя ГФУ не разрушают озоновый слой, они представляют собой мощный парниковый газ. Гидрофторуглероды в тысячи раз эффективнее удерживает тепло, чем углекислый газ.

2.Парниковый эффект. 

Идея о механизме парникового эффекта была впервые изложена в 1827 году Жозефом Фурье в статье «Записка о температурах земного шара и других планет», в которой он рассматривал различные механизмы формирования климата Земли, при этом он рассматривал как факторы, влияющие на общий тепловой баланс Земли (нагрев солнечным излучением, охлаждение за счёт лучеиспускания, внутреннее тепло Земли), так и факторы, влияющие на теплоперенос и температуры климатических поясов (теплопроводность, атмосферная и океаническая циркуляция).

2.1.Причины 

Суть парникового эффекта состоит в следующем: Земля получает энергию от Солнца, в основном, в видимой части спектра, а сама излучает в космическое пространство, главным образом, инфракрасные лучи.

Однако многие содержащиеся в ее атмосфере газы - водяной пар, СО2, метан, закись азота и т. д. - прозрачны для видимых лучей, но активно поглощают инфракрасные, удерживая тем самым в атмосфере часть тепла.

В последние десятилетия содержание парниковых газов в атмосфере очень сильно выросло. Появились и новые, ранее не существовавшие вещества с "парниковым" спектром поглощения - прежде всего фторуглеводороды.

Газы, вызывающие парниковый эффект, - это не только диоксид углерода (CO2). К ним также относятся метан (CH4), закись азота (N2O), гидрофторуглероды (ГФУ), перфторуглероды (ПФУ), гексафторид серы (SF6). Однако именно сжигание углеводородного топлива, сопровождающееся выделением CO2, считается основной причиной загрязнения.

Причина быстрого роста количества парниковых газов очевидна, - человечество сейчас сжигает за день столько ископаемого топлива, сколько его образовывалось за тысячи лет в период образования месторождений нефти, угля и газа. От этого «толчка» климатическая система вышла из «равновесия» и мы видим большее число вторичных негативных явлений: особо жарких дней, засух, наводнений, резких скачков погоды, причем именно это и наносит наибольший урон.

Согласно прогнозам исследователей, если ничего не предпринимать, мировые выбросы CO2 в течение ближайших 125 лет вырастут вчетверо. Но нельзя забывать и о том, что значительная часть будущих источников загрязнения еще не построена. За последние сто лет температура в северном полушарии увеличилась на 0,6 градуса. Прогнозируемый рост температуры в следующем столетии составит от 1,5 до 5,8 градусов. Наиболее вероятный вариант - 2,5-3 градуса.

Однако изменения климата - это не только повышение температуры. Изменения касаются и других климатических явлений. Не только сильная жара, но и сильные внезапные заморозки, наводнения, сели, смерчи, ураганы объясняют эффектами глобального потепления. Климатическая система слишком сложна, чтобы ожидать от нее равномерного и одинакового изменения во всех точках планеты. И главную опасность ученые видят сегодня именно в росте отклонения от средних значений - значительных и частых колебаний температуры.

2.2. Механизм парникового эффекта и его роль в биосферных процессах

Основным источником жизни и всех природных процессов на Земле является лучистая энергия Солнца. Из общего количества солнечной энергии, поступающей на Землю, атмосфера поглощает -20%. Примерно 34% энергии, проникающей в глубь атмосферы и доходящей до поверхности Земли, отражается облаками атмосферы, аэрозолями, в ней находящимися, и самой поверхностью Земли. Таким образом, до земной поверхности доходит -46% солнечной энергии и поглощается ею. В свою очередь поверхность суши и воды излучает длинноволновую инфракрасную (тепловую) радиацию, которая частично уходит в космос, а частично остается в атмосфере, задерживаясь входящими в ее состав газами и нагревая приземные слои воздуха. Эта изоляция Земли от космического пространства создала благоприятные условия для развития живых организмов.

Таким образом задерживаемое идущее от земной поверхности тепловое излучение (подобно пленке над парником), получило образное название парниковый эффект. Газы, задерживающие тепловое излучение и препятствующие оттоку тепла в космическое пространство, называют парниковыми газами. Благодаря парниковому эффекту среднегодовая температура у поверхности Земли в последнее тысячелетие составляет примерно 15°С. Без парникового эффекта эта температура опустилась бы до -18°С и существование жизни на Земле стало бы невозможным. Основным парниковым газом атмосферы является водяной пар, задерживающий 60% теплового излучения Земли. Содержание водяного пара в атмосфере определяется планетарным круговоротом воды и (при сильных широтных и высотных колебаниях) практически постоянно. Примерно 40% теплового излучения Земли задерживается другими парниковыми газами, в том числе более 20% -углекислым газом. Основные природные источники СО2 в атмосфере - извержения вулканов и естественные лесные пожары. На заре геобиохимической эволюции Земли углекислый газ поступал в Мировой океан через подводные вулканы, насыщал его и выделялся в атмосферу. До сих пор нет точных оценок количества СО2 в атмосфере на ранних этапах ее развития. По результатам анализа базальтовых пород подводных хребтов в Тихом и Атлантическом океанах американский геохимик Д.Марэ сделал вывод, что содержание СО2 в атмосфере в первый миллиард лет ее существования было в тысячу раз больше, чем в настоящее время, - около 39%. Тогда температура воздуха в приземном слое достигала почти 100°С, а температура воды в Мировом океане приближалась к точке кипения ("сверхпарниковый" эффект). С появлением фотосинтезируюших организмов и химических процессов связывания углекислого газа стал действовать мощный механизм изъятия СО2 из атмосферы и океана в осадочные породы. Парниковый эффект стал постепенно уменьшаться, пока не наступило то равновесие в биосфере, которое имело место до начала эпохи индустриализации и которому соответствует минимальное содержание углекислого газа в атмосфере - 0,03%. В отсутствие антропогенных выбросов углеродный цикл находился в равновесии.

2.3. Усиление парникового эффекта в индустриальную эпоху 

Усиление парникового эффекта в индустриальную эпоху связано в первую очередь с возрастанием содержания в атмосфере техногенного диоксида углерода за счет сжигания ископаемых видов органического топлива предприятиями энергетики, металлургическими заводами, автомобильными двигателями.

Количество техногенных выбросов СО2 в атмосферу значительно возросло во второй половине XX в. Основной причиной этого стала колоссальная зависимость мировой экономики от ископаемых видов топлива. Индустриализация, урбанизация и стремительные темпы роста населения планеты обусловили увеличение мирового спроса на электроэнергию, удовлетворяющегося главным образом за счет сжигания горючих ископаемых.

Рост потребления энергии в настоящее время составляет около 5% в год, что при росте населения чуть менее 2% в год означает более чем двукратное увеличение душевого потребления. В настоящее время ископаемые виды органического топлива составляют более 90% всех первичных энергоресурсов, обеспечивая 75% мирового производства электрической энергии. Развитие индустриализации и экономической деятельности человека приводит к тому, что в воздух выбрасывается все больше примесей, создающих знаменитый парниковый эффект, - углекислого газа, метана и прочей «грязи». Это, соответственно, приводит к тому, что среднегодовые температуры медленно, но верно увеличиваются.

Последние климатические модели дают следующий результат: к началу следующего века, то есть к 2100 году, климат Земли станет теплее на 2-4,5 градуса относительно так называемого «доиндустриального» уровня (то есть относительно того давнего периода, когда промышленность еще не начала выбрасывать в атмосферу парниковые газы). Средняя оценка колеблется в районе трех градусов.

2.4.Последствия усиления парникового эффекта

Предположения, что последствиями хозяйственной деятельности человека могут стать значительные изменения климата, впервые были высказаны в конце XIX - начале XX в. В 1922 г. английский геолог Р.Шерлок выдвинул идею, что эти изменения напрямую связаны с увеличением содержания углекислого газа в атмосфере и, следовательно, с возрастающими масштабами использования ископаемого горючего топлива. Главным следствием усиления парникового эффекта является повышение приземной температуры, которое устойчиво наблюдается в последние десятилетия. В 1988 г. в Торонто состоялась первая Международная конференция по проблеме антропогенного изменения климата. Ученые пришли к выводу, что последствия усиления парникового эффекта из-за роста содержания в атмосфере углекислого газа уступают лишь последствиям мировой ядерной войны. Тогда же при Организации Объединенных Наций была образована Межправительственная группа экспертов по проблемам изменения климата - МГЭИК (IPCC-Intergovernmental Panel on Climate Change), которая занялась всесторонним изучением влияния повышения приземной температуры из-за усиления парникового эффекта на климат, экосистему Мирового океана, биосферу в целом, в том числе на жизнь и здоровье населения планеты. По данным экспертов ООН, к 2025 г. повышение среднегодовой температуры у поверхности Земли может составить 2,5 °С, а к концу столетия - почти 6 °С. Это приведет к нарушению природных механизмов поддержания теплового баланса планеты и необратимо превратит Землю в раскаленный ад, подобный Венере.

Иногда можно услышать, что глобальное потепление выгодно России, поскольку она – «холодная страна». На самом деле это не так. Если, например, для Москвы температурный разброс составляет от -35 до +37 °С, то повышение температуры на 2 градуса не означает, что амплитуда колебаний станет от -33 до +39 °С. По расчетам климатологов, при этом минимальная температура станет еще меньше, а максимальная еще выше: амплитуда московской температуры станет где-то от -40 до +40 °С. Среди важнейших проблем, связанных с усилением парникового эффекта и потеплением климата, приоритетной является повышение уровня Мирового океана за счет таяния материковых ледников и морских льдов, теплового расширения океана. Подъем уровня моря - уже реальный факт. За прошедшее столетие уровень Мирового океана повысился, по разным оценкам, на 10-25 см (главным образом в последнюю четверть XX века), к 2025 г. возможно повышение уровня Мирового океана еще на 20-30 см, а к концу наступившего столетия - на 1-2 м. В докладе IPCC на заседании в Шанхае (январь 2001 г.) отмечено, что за последние десять лет толщина ледового покрова в Северном Ледовитом океане сократилась на 40%, происходит интенсивное разрушение ледовых щитов Антарктиды и Гренландии. Из-за таяния гренландских и арктических льдов происходит замедление течения Гольфстрима, несущее миллионы миллиардов ватт тепла из тропиков, согласно исследованиям американских ученых уже сейчас сила потока уменьшилась на 10%. Исчезновение Гольфстрима приведет к существенным изменениям климата Северной Атлантики: у побережья Британии температура может понизиться на 5 °С, в других районах среднегодовая температура упадет на 10 °С. Прямое воздействие повышения уровня Мирового океана - перемещение береговой линии. В результате таяния льдов под водой окажутся многие прибрежные районы и острова, вторжение фронта соленых морских вод в пресноводные реки вызовет засоление пресноводных прибрежных акваторий. Все эти процессы глубоко затронут человеческое общество, особенно густонаселенные приморские районы.

3.Заключение 

Таким образом, рост средней температуры, изменения климата не проходят для экосистемы бесследно. Условия существования живых организмов меняются, и это, в свою очередь, ведет к трудно прогнозируемым последствиям, вымиранию одних видов и внезапному распространению других.

Для человека, чьи технологические способности к адаптации очень высоки, потепление - также серьезный вызов, требующий перестройки системы приспособления. Так, в России таяние вечной мерзлоты может повлечь за собой разрушение целых городов. А это чревато уже не столько технологическими, сколько социальными последствиями. Повышение уровня мирового океана грозит затоплением значительных территорий в разных точках земного шара.

Само по себе глобальное потепление не является для экосистемы Земли новым явлением. Температурные изменения были и раньше (вспомните о ледниковых периодах), но никогда они не были такими стремительными. В непредсказуемости изменения и заключается главная угроза для человечества.

Последние полвека наблюдается тенденция усиления парникового эффекта, имеющая общепланетарный характер. По мнению многих ученых -климатологов и экологов, с этим явлением связаны глобальные климатические изменения антропогенного характера. Это одна из наиболее серьезных экологических угроз, ожидающих человечество в XXI столетии.

Решить проблему помогут возобновляемые источники энергии, развитие которых все еще очень сильно зависит от участия государства. Здесь-то и возникает потребность в создании системы стимулирования и контроля. Киотский протокол - лишь определенный этап на пути создания такой системы в мировом масштабе.

Список литературы

1.Монин А.С., Шишков Ю.А. Глобальные экологические проблемы. М.: Знание, 1991.

2.Алексеев С.В. Экология: Учебное пособие для учащихся 9 класса. СПб.: СМИО, 1997.

3.Экокультура: в поисках выхода из экологического кризиса. Хрестоматия по курсу окружающей среды / Сост. Н.Н. Марфенин. М., 1998.

4.Одум Ю. Основы экологии. – М.: Мир, 1975.

5.Радзевич Н.Н., Пашканг К.В. Охрана и преобразование природы. – М.: Просвещение, 1986.

6.Лавров С.Б. Глобальные проблемы современности: часть 1.- СПб.: СПбГУПМ, 1993.

7.Энциклопедия для детей: Т.3 (География). - Сост. С.И. Исмаилова. - М.: Аванта +, 1994.