Глобальное потепление

В настоящее время все  острее встает проблема складирования  и хранения радиоактивных отходов  военной промышленности и атомных  электростанций. С каждым годом они  представляют все большую опасность  для окружающей среды. Таким образом, использование ядерной энергии  поставило перед человечеством  новые серьезные проблемы.

 

    Экологические проблемы биосферы.

 

Хозяйственная деятельность человека, приобретая все более глобальный характер, начинает оказывать весьма ощутимое влияние на процессы, происходящие в биосфере. К счастью, до определенного  уровня биосфера способна к саморегулированию, что позволяет свести к минимуму негативные последствия деятельности человека. Но существует предел, когда биосфера уже не в состоянии поддерживать равновесие. Начинаются необратимые процессы, приводящие к экологическим катастрофам. С ними человечество уже столкнулось в ряде регионов планеты.

Человечество существенно  изменило ход течения целого ряда процессов в биосфере, в том  числе биохимического круговорота  и миграции ряда элементов. В настоящее  время, хотя и медленно, происходит качественная и количественная перестройка  всей биосферы планеты. Уже возник ряд  сложнейших экологических проблем  биосферы, которые необходимо разрешить  в ближайшее время.

«Парниковый эффект». По данным ученых, за 80-е и 90-е гг. средняя температура воздуха в северном полушарии повысилась по сравнению с концом XIX в. на 0,6-0,7 °С. По прогнозам, к началу 2010г. средняя температура на планете может повыситься на 1,3 °С по сравнению с доиндустриальной эпохой. Ученые связывают такое повышение температуры в первую очередь с увеличением содержания углекислого газа (диоксида углерода) и аэрозолей в атмосфере. Это приводит к чрезмерному поглощению воздухом теплового излучения Земли. Определенную роль в создании «парникового эффекта» играет и тепло, выделяющееся от ТЭЦ и АЭС.

Потепление климата может  привести к интенсивному таянию ледников и повышению уровня Мирового океана. Изменения, которые могут произойти  вследствие этого, просто трудно предсказать.

Решить данную проблему было бы можно, сократив выбросы углекислого  газа в атмосферу и установив  равновесие в цикле круговорота  углерода.

Истощение озонового слоя. В последние годы ученые все с большей тревогой отмечают истощение озонового слоя атмосферы, который является защитным экраном от ультрафиолетового излучения. Особенно быстро этот процесс происходит над полюсами планеты, где появились так называемые озоновые дыры. Опасность заключается в том, что ультрафиолетовое излучение губительно для живых организмов.

Основной причиной истощения  озонового слоя является применение людьми хлорфторуглеводородов (фреонов), широко используемых в производстве и быту в качестве хладореагентов, пенообразователей, растворителей, аэрозолей. Фреоны интенсивно разрушают озон. Сами же они разрушаются очень медленно, в течение 50-200 лет. В 1990г. в мире производилось более 1300 тыс. т озоноразрушающих веществ.

Под действием ультрафиолетового  излучения молекулы кислорода (О₂) распадаются на свободные атомы, которые в свою очередь могут присоединяться к другим молекулам кислорода с образованием озона (О₃). Свободные атомы кислорода могут также реагировать с молекулами озона, образуя две молекулы кислорода. Таким образом, между кислородом и озоном устанавливается и поддерживается равновесие.

Однако загрязнители типа фреонов катализируют (ускоряют) процесс  разложения озона, нарушая равновесие между ним и кислородом в сторону  уменьшения концентрации озона.

Учитывая опасность, нависшую над планетой, международное сообщество сделало первый шаг к решению  этой проблемы. Подписано международное  соглашение, по которому производство фреонов в мире к 2010. должно сократиться  примерно на 75%.

Массовое сведение лесов  – одна из наиболее важных глобальных экологических проблем современности.

Лесные сообщества играют важнейшую роль в нормальном функционировании природных экосистем. Они поглощают  атмосферные загрязнения антропогенного происхождения, защищают почву от эрозии, регулируют нормальный сток поверхностных  вод, препятствуют снижению уровня грунтовых  вод и заиливанию рек, каналов  и водохранилищ.

Уменьшение площади лесов  нарушает процесс круговорота кислорода  и углерода в биосфере.

Несмотря на то, что катастрофические последствия сведения лесов уже  широко известны, уничтожение их продолжается. В настоящее время общая площадь  лесов на планете составляет около 42 млн км², но она ежегодно уменьшается на 2%. Особенно интенсивно уничтожаются влажные тропические леса в Азии, Африке, Америке и некоторых других регионах мира. Так, в Африке леса занимали раньше около 60% ее территории, а сейчас – всего около 17%.

Сведение лесов влечет за собой гибель их богатейших флоры  и фауны. Человек обедняет облик  своей планеты.

Однако, кажется, человечество уже осознает, что его существование  на планете неразрывно связано с  жизнью и благополучием лесных экосистем. Серьезные предупреждения ученых, прозвучавшие в декларациях Организации Объединенных Наций, других международных организаций, начали находить отклик. В последние  годы во многих странах мира стали  успешно проводиться работы по искусственному лесоразведению и организации высокопродуктивных лесных плантаций.

Отходы производства. Серьезнейшей экологической проблемой стали отходы промышленного и сельскохозяйственного производств. В настоящее время делаются попытки уменьшить количество отходов, загрязняющих окружающую среду. С этой целью разрабатываются и устанавливаются сложнейшие фильтры, строятся дорогостоящие очистные сооружения и отстойники. Но практика показывает, что они хоть и снижают опасность загрязнения, но все-таки не решают проблему. Известно, что даже при самой совершенной очистке, включая биологическую, все растворенные минеральные вещества и до 10% органических загрязняющих веществ остаются в очищенных сточных водах. Воды такого качества могут стать пригодными для потребления только после многократного разбавления чистой водой.

Подсчеты показывают, что  на все виды водопользования тратится 2200 км³ воды в год. На разбавление стоков уходит почти 20% ресурсов пресных вод мира. Расчеты на 2010 год показывают, что если даже очистка охватит все сточные воды, все равно на их разбавление потребуется 30-35 тыс. км³ пресной воды. Это означает, что ресурсы полного мирового речного стока будут близки к исчерпанию. А ведь во многих районах такие ресурсы уже находятся в остром дефиците.

Очевидно, решение проблемы возможно при разработке и внедрении  в производство совершенно новых, замкнутых, безотходных технологий. При их применении вода не будет сбрасываться, а будет  многократно использоваться в замкнутом  цикле. Все побочные продукты будут  не выбрасываться в виде отходов, а подвергаться глубокой переработке. Это создаст условия для получения  дополнительной нужной человеку продукции  и обезопасит окружающую среду.

Сельское хозяйство. В сельскохозяйственном производстве важно строго соблюдать правила агротехники и следить за нормами внесения удобрений. Так как химические средства борьбы с вредителями и сорняками приводят к существенным нарушениям экологического равновесия, ведутся поиски путей преодоления этого кризиса в нескольких направлениях.

Ведутся работы по выведению  сортов растений, устойчивых к сельскохозяйственным вредителям и болезням: создаются  бактериальные и вирусные препараты  избирательного действия, поражающие, например, только насекомых-вредителей. Изыскиваются пути и способы биологической  борьбы, то есть ведется поиск естественных врагов, уничтожающих вредных насекомых. Разрабатываются высокоизбирательные  препараты из числа гормонов, антигормонов и других веществ, способных действовать  на биохимические системы определенных видов насекомых и не оказывать  ощутимого действия на другие виды насекомых или иные организмы.

Производство  энергии. Очень сложные экологические проблемы связаны с получением энергии. Потребность в энергии – одна из основных жизненных потребностей человека. Энергия нужна не только для нормальной деятельности современного сложно организованного человеческого общества, но и для простого физического существования каждого человеческого организма. В настоящее время в основном электроэнергию получают на гидроэлектростанциях, тепловых и атомных станциях.

Гидроэлектростанции на первый взгляд являются экологически чистыми  предприятиями, не наносящими вреда  природе. Так считали многие десятилетия. В нашей стране построили много  крупнейших ГЭС на великих реках. Теперь стало ясно, что этим строительством нанесен большой урон и природе, и людям.

Прежде всего строительство  плотин на больших равнинных реках  приводит к затоплению огромных территорий под водохранилища. Это связано  с переселением большого числа людей  и потерей пастбищных угодий.

Во-вторых, перегораживая  реку, плотина создает непреодолимые  препятствия на путях миграций проходных  и полупроходных рыб, поднимающихся  на нерест в верховья рек.

В-третьих, вода в хранилищах застаивается, ее проточность замедляется, что сказывается на жизни всех живых существ, обитающих в реке и у реки.

В-четвертых, местное повышение  воды влияет на грунтовые воды, приводит к подтоплению, заболачиванию, к  эрозии берегов и оползням.

Этот список отрицательных  последствий строительства ГЭС  на равнинных реках можно продолжить. Крупные высотные плотины на горных реках также представляют собой  источники опасности, особенно в  районах с высокой сейсмичностью. В мировой практике известно несколько  случаев, когда прорыв таких плотин привел к огромным разрушениям и  гибели сотен и тысяч людей.

С экологической точки  зрения АЭС являются наиболее чистыми  среди других ныне действующих энергетических комплексов. Опасность радиоактивных  отходов полностью осознается, поэтому  и конструкция, и эксплуатационные нормы атомных электростанций предусматривают  надежную изоляцию от окружающей среды, по крайней мере, 99,999% всех получающихся радиоактивных отходов.

Следует учитывать, что фактические  объемы радиоактивных отходов сравнительно невелики. Для стандартного ядерного энергоблока мощностью в 1 млн. кВт это 3-4 м³ в год.

Не все знают, что уголь  обладает небольшой природной радиоактивностью. Так как на ТЭС сжигаются огромные объемы топлива, то ее суммарные радиоактивные  выбросы получаются выше, чем у  АЭС. Но этот фактор второстепенный по сравнению с главным бедствием  от установки на органическом топливе, наносимом природе и людям, – выбросами в атмосферу химических соединений, являющихся продуктами сгорания.

Хотя АЭС экологически более чистые, чем просто электростанции, они таят в себе большую потенциальную  опасность в случае серьезных  аварий реактора.

 

Причины глобального  потепления.

Климатические системы изменяются как в результате естественных внутренних процессов, так  и в ответ на внешние воздействия, как антропогенные, так и неантропогенные. Среди основных внешних воздействий  изменения орбиты Земли (циклы Миланковича), солнечной активности, вулканические  выбросы и парниковый эффект. Климатологи  согласны в том, что в последнее  время температура на Земле повысилась. Более спорной является причина  этого повышения.

Науке известно, что добавление воды, углекислого  газа или метана в атмосферу при  прочих равных условиях повысит температуру  планеты. Эти газы создают естественный парниковый эффект, без которого температура  поверхности Земли была бы на 30 °C ниже, что сделало бы её непригодной  для жизни. Поэтому, нельзя сказать, что идёт спор между теми, кто  «верит» и «не верит» в теорию парникового эффекта. Скорее, оспаривается итоговый эффект увеличения количества парниковых газов в атмосфере  Земли, т. е. не компенсируется ли потепление в силу парникового эффекта изменениями  в распределении водяных паров, облаков, в биосфере или других климатических  факторов. Однако, наблюдаемое последние 50 лет повышение температуры Земли, похоже, противоречит теориям скептиков  о компенсирующей роли перечисленных  выше обратных связей.

 

 

Основная  теория.

 

Парниковый  эффект. Выбросы парниковых газов.

 

Рисунок №1. 
Отклонения общего содержания озона (ОСО), обусловленные выбросами газов 1 и 2. Отсчет времени начинается с момента осуществления залпового выброса. Газ 1 (фреон-11 или —12) вызывает относительно небольшое падение ОСО, но последствия его выброса сказываются достаточно долго. Воздействие газа 2 (фреон-22) — более сильное и кратковременное. Площади фигур, образованных горизонтальной осью и каждой из кривых, отражают суммарный эффект на ОСО от выброса газов 1 и 2 соответственно, а отношение этих площадей, называемое озоноразрушающим потенциалом, показывает, насколько более (или менее) эффективно разрушается атмосферный озон газом 2, чем газом 1

"Парниковый эффект" возник не сегодня - он существовал  с тех пор, как наша планета  обзавелась атмосферой, и без  него температура приземных слоев  этой атмосферы были бы в  среднем градусов на тридцать  ниже реально наблюдаемой. Однако  в последние век-полтора содержание  некоторых "парниковых" газов  в атмосфере очень сильно выросло:  углекислоты - более чем на  треть, метана - в 2,5 раза. Появились  и новые, ранее просто не  существовавшие вещества с  "парниковым" спектром поглощения - прежде всего  хлор- и фтор углеводороды, в том  числе пресловутые фреоны. Сам  собой напрашивается вывод о  связи между этими двумя процессами. Тем более, что причину быстрого  роста количества "парниковых" газов тоже долго искать не  надо - вся наша цивилизация, от  костров первобытных охотников  до современных газовых плит  и автомобилей зиждется на  быстром окислении соединений  углерода, конечным продуктом которых  и является СО₂. С деятельностью человека связан и рост содержания метана (рисовые поля, скот, утечки из скважин и газопроводов) и окислов азота, не говоря уж о хлор органике. Пожалуй, только на содержание водяного пара в атмосфере человек еще не оказывает заметного прямого влияния.