Глобальные проблемы: рост парникового эффекта и разрушение озонового слоя

Среди огромного разнообразия загрязнителей, выбрасываемых человеком в природную среду, почти безобидные на первый ' Тляд вещества (по сравнению с бенз(а)пиреном или тяжёлыми Металлами) могут оказаться наиболее опасными для биосферы в

целом.

Это — углекислый газ, метан, а также окислы азота и хлор- фторуглеводороды8, главным образом фреоны CF2C12 и CFC13, широко использовавшиеся в холодильной технике и в аэрозольных баллончиках-распылителях дезодорантов, инсектицидов и т. д. Дело в том, что все эти вещества играют огромную роль в формировании парникового эффекта, а окислы азота и хлорфторуглево- дороды способны разрушать стратосферный озоновый слой[30] [31].
Выше, в главе третьей, роль парникового эффекта и значение озонового слоя были подробно рассмотрены. Парниковый эффект — это в принципе весьма благоприятное явление природы, так как благодаря нему сохраняется тепло на поверхности Земли, и она может быть обитаемой. Однако если газовое одеяло Земли станет слишком хорошо сохранять тепло из-за роста концентрации в атмосфере парниковых газов, прежде всего С02, то это вызовет неизбежные серьёзные изменения климата. Концентрация С02 увеличивается вследствие сжигания огромных количеств ископаемого топлива и сведения лесов (рис. 4.16). Примерно 40 % этого выброса поглощает мировой океан, но его способность достаточно быстро удалять избыток СО, из атмосферы недостаточна.
Наряду с выбросом парниковых газов хозяйственная деятельность ведёт к попаданию в атмосферу огромного количества аэрозольных частиц. Воздействие частиц на климат неоднозначно. С одной стороны, они отражают определённую долю приходящей лучистой энергии обратно в космос, с другой стороны, они поглощают эту энергию, что ведет к нагреванию атмосферы. Осаждаясь на поверхность полярных шапок, они уменьшают альбедо, способствуя потеплению. В целом антропогенные аэрозольные частицы, скорее всего, уменьшают поток солнечной энергии, достигающий поверхности Земли, и действуют как охлаждающий фактор.
Человечество сформировалось и освоило Землю в относительно холодную климатическую эпоху. Как правило, климат Земли был теплее современного. Переходы от холодных эпох к тёплым и обратно происходили очень быстро, но только по геологическим меркам. Поэтому глобальное потепление нельзя

Рис. 4.16. Относительная роль различных газов в увеличении парникового эффекта и изменения средней концентрации углекислого газа в атмосфере Земли во второй половине XX века

было быстро обнаружить. Однако в конце XX и начале XXI века появились его явные признаки: систематическое повышение глобальной среднегодовой температуры с 1970 г. в среднем примерно на 0,013 °С в год; 9 наиболее жарких лет на планете в XX веке пришлись на период 1980-2000 гг.; резко увеличилась скорость схода ледников с ледяных щи тов Антарктиды и Гренландии с образованием особо круп ных айсбергов, по площади превосходящих небольшие страны Европы; площадь ледяного щита Северного Ледовитого океана, по данным спутниковых наблюдений, сократилась на 10 %; свободный ото льда сезон на канадских озёрах сократился на три недели (по другим водоёмам умеренных широт про сто нет систематических данных).
Быстро развивающееся глобальное потепление — отнюдь не благо, а грозит человечеству многими бедами: потепление будет происходить неравномерно — в поляр ных областях сильнее, чем в экваториальных, поэтому произойдёт смена направлений океанических течений, ветров и перераспределение осадков;
6 - 7841 Гальперин
согласно некоторым расчётам, Гольфстрим может ослабеть и отодвинуться от берегов Европы, что приведёт к превра щению мягкого европейского климата в резко континен тальный с очень жарким летом и холодными зимами; произойдёт таяние огромного количества льда, что вызо вет подъём уровня воды в океане и затопление обширных областей суши; в тундрах растает вечная мерзлота, и они превратятся в гигантские области солоноватых болот; в результате перераспределения осадков сдвинутся к по люсам климатические зоны, и наиболее плодородные и важные для сельского хозяйства регионы, такие как степи Украины, Северного Казахстана, Южной Сибири, прерии в Соединенных Штатах и пампасы Южной Америки, ско рее всего, превратятся в безводные пустыни; значительная часть избытка поглощённой солнечной энер гни до перехода в тепло будет расходоваться на усиление атмосферной циркуляции (см. рис. 3.4 в гл. 3), что вызовет увеличение числа и рост мощности ураганов, смерчей и тому подобных разрушительных природных явлений.
Вопрос о причинах глобального потепления вызывает споры в научной среде. Одни учёные склонны рассматривать глобальное потепление как обычное природное явление, много раз происходившее в истории нашей планеты, а рост концентрации углекислого газа в атмосфере — не как причину, а как следствие того обстоятельства, что растворимость СОг в воде (и, следовательно, в мировом океане) и площади полярных шапок Земли падают с ростом температуры. По мнению этих учёных, антропогенный выброс парниковых газов не играет в этом процессе существенной роли.
Другие специалисты, напротив, увязывают потепление напрямую именно с антропогенной эмиссией парниковых газов.
Наиболее обоснованной представляется третья точка зрения, состоящая в том, что рост концентрации парниковых газов и средней температуры на планете — взаимозависимые процессы, ускоряющие друг друга. Климатическая система имеет несколько устойчивых состояний, но области устойчивости этих состояний сравнительно невелики (см. рис. 1.13 и комментарий к нему в гл. 1). Поэтому даже относительно небольшое по сравнению с природными процессами антропогенное воздействие способно вывести климат из одного равновесного состояния и спровоци-

пнттъ переход к другому, в данном случае более тёплому, состоянию Кос! следовательно, в том, чтобы ограничить антропо- Ярнное воздействие на климат, стараясь не спровоцировать егс необратимое изменение.

Это одна из причин,™ важно сократить сжигание ископаемого углерода и перестроит
^^КогсннГэмиссия окислов азота и хлорфторуглеводо- родов не только способствует росту парникового эффекта^ то гораздо опаснее, способствует разрушению стратосФерно озонового слоя. Озон 03 образуется в стратосфере при расщеп лении молекул кислорода жестким ультрафиолетовым излучением (с длиной волны менее 0,242 мкм) согласно реакциям

Стратосферный озон поглотает жёсткое ультрасфшлстовое излучение Солнца (см. рис. 3.5) и тем самым спасает от не биоту Образование озонового слоя позволило              организ
мам'заселить сушу, и жизнь на материках стала возможней / ‘ с з 7 в гл 3) Область максимальной концентрации озона на-
Кт^ на высоте около 30 км и иногда называется ионосферой холится на в^ со              количестве озона в атмосфере около
3Р:3 млрд тонн только 0,12 млрд тонн находится вне озоносферы,
I              разрушение6молекул озона происходит тоже
[ под действием ультрафиолета или за счет реакции с атомарным кислородом

Среднее время жизни озона в атмосфере 50 часов^
Окислы азота, способствующие в тропосфере образованию озона в стратосфере действуют в противоположном направлении например, в такой циклической цепочке реакции:

пличём один атом окисленного азота, многократно участвуя в этих реакциях способен вызвать разрушение сотен и тысяч мо-
ЛеКУПо°д3обнньш же образом, но ещё более активно, озон разрушается атомарными галогенами - хлором и фтором, образующимися при разрушении ультрафиолетом хлорфторуглеводородов или

попадающими в стратосферу естественным путём при изверже - ниях вулканов. Хлорный цикл разрушения озона имеет вид:
С1 + 03 -gt; СЮ + 02; СЮ + О -gt; С1 + 02.
Один атом галогена может разрушить до 10 млн молекул озона, поэтому даже ничтожные концентрации хлорфторуглеводоро-дов опасны для озонового слоя. К настоящему времени в мире произведено более 10 млн тонн фреонов, и это настоящая химическая бомба замедленного действия и глобального масштаба. Дело в том, что основное преимущество фреонов — химическая инертность (они не ядовиты, не горючи, не растворимы и не вызывают коррозии) — приводит к тому, что они практически не поддаются утилизации и в конце концов попадают в тропосферу, где их время жизни составляет десятки, а может быть, и сотни лет и определяется их медленной диффузией из тропосферы в стратосферу. И только в стратосфере под действием жесткого ультрафиолета они разлагаются, выделяя входившие в их состав атомы галогенов, столь разрушительно действующие на озоновый слой. Проблема разрушения озонового слоя, — быть может, первый случай, когда опасность антропогенного загрязнения была предсказана заблаговременно, когда человечество и биота в целом ещё не ощутили его (загрязнения) негативных последствий. Ф. Ш. Роуланд (Rowland) с соавторами в 1974 г. опубликовал статьи, в которых указал на возможность разрушения озонового слоя вследствие применения хлорфторуглеводородов. Статьи серьёзно обеспокоили общественность и вызвали немедленную реакцию со стороны представителей бизнеса, для которых отказ от производства и применения фреонов означал огромные расходы. В 1984 г. была обнаружена знаменитая «озоновая дыра» над Антарктидой, где специфические условия атмосферной циркуляции привели к скоплению монооксида хлора СЮ — продукта распада фреонов в стратосфере. В результате анализа многолетних данных было показано, что толщина озонового слоя над Антарктидой снизилась к 1985 г. почти вдвое по отношению к нормальной (рис. 4.17). В 1987 г. были проведены одновременные измерения концентраций СЮ и озона на специально оборудованном высотном самолёте при пролёте вдоль антарктической «озоновой дыры». В результате была доказана однозначная связь между концентрацией СЮ и озона (рис. 4.18). Впоследствии «озоновые дыры» были обнаружены и в высоких широтах Северного полушария, где они охватывали огромные площади, но не

Рис. 4.17. Толщина слоя озона над Антарктидой. За десятилетие 1975—1985 гг. слой уменьшился почти вдвое. Измерения проводились каждый раз в октябре, когда в Южном полушарии наступает весна и начинается полярный день. Единице Добсона соответствует слой чистого озона толщиной в 0,01 мм при давлении и температуре на уровне моря. На карте штриховой линией обозначена северная граница области появления глубоких «озоновых дыр», практически совпадающая с Южным полярным кругом

Рис 4 18 Зависимость концентрации озона от концентрации монооксида хлора,
построенная по данным высотных самолётных измерений над Антарктидой, по-
лученным 16 сентября 1987 г. Кружками отмечены экспериментальные точки, по
которым построена зависимость

были столь глубокими, как над Антарктидой, слой озона в них уменьшался только на 10—15 % максимум.
После образования озоновые дыры размываются интенсивными стратосферными ветрами, что приводит к ослаблению озонового слоя над всей планетой. В целом предполагается, что это ослабление не превысило 1—2 %, что ниже возможностей приборного обнаружения. Однако, по оценкам медиков, даже такое небольшое снижение концентрации озона в стратосфере может вызвать 5—8%-й рост заболеваемости раком кожи.
В настоящее время заключён целый ряд международных соглашений по прекращению использования хлорфторуглеводоро- дов. Тем не менее проблема «озоновых дыр» остаётся актуальной. Во-первых, в атмосфере накоплено так много фреонов, что они будут воздействовать на озоновый слой ещё десятки лет, а во-вторых, антропогенный выброс окислов азота от сжигания топлива и в результате применения азотных удобрений остаётся очень большим.

<< | >>

↑

Источник: Гальперин М. В.. Экологические основы природопользования. 2003

Еще по теме Глобальные проблемы: рост парникового эффекта и разрушение озонового слоя:

- Детская психология - Общая экология - Природопользование - Социальная экология - Экологический мониторинг - Экология города и региона - Экология человека -