Истощение озонового слоя атмосферы - глобальная угроза жизни на планете.

Кольского полуострова и  бассейнов рек Северная Двина  и Печора.

      В случае с озоновым слоем Россия щедро платит, как это ни парадоксально, за техническое несовершенство и экологическую безграмотность наиболее продвинутых в промышленном отношении стран. Вполне может быть выявлена Мера ответственности конкретных государств. Медвежью услугу человечеству, особенно России, оказали научные круги, явно раздувавшие опасность грядущего потепления климата. Ныне каждый школьник в Европе и, по-видимому, в США и  Японии уверен, что приоритет экологической геополитики состоит в воздействии на климат.

      Чрезмерная забота о климате, а точнее, о парниковых газах и в особенности о контроле над СО2, оттеснили на второй план проблему стратосферного озона. Ее явно запоздалое осознание бумерангом ударило по природе. Похоже на то, что международная наука выпустила пар в гудок по поводу грядущей мезозойской жары. Из-за этого мы прозевали куда более серьезную опасность, связанную с разрушением озонового слоя. А рассчитываться за это больше всех придется, по-видимому, нашей стране.

     1.7. Что было сделано в области защиты озонового слоя

    Под давлением этих аргументов многие страны начали принимать меры

направленные на сокращение производства и использования ХФУ. С 1978 г. в США было запрещено использование ХФУ в аэрозолях. К сожалению, использование ХФУ в других областях ограничено не было. Повторю, что в сентябре 1987 г. 23 ведущих страны мира подписали в Монреале конвенцию, обязывающую их снизить потребление ХФУ. Согласно достигнутой договоренности развитые страны должны к 1999 г. снизить потребление ХФУ до половины уровня 1986 г. Для использования в качестве пропеллента в аэрозолях уже найден неплохой заменитель ХФУ - пропан-бутановая смесь. По физическим параметрам она практически не уступает фреонам, но, в отличие от них, огнеопасна. Тем не менее, такие аэрозоли уже производятся во многих странах, в том числе и в России. Сложнее обстоит дело с холодильными установками - вторым по величине потребителем фреонов. Дело в том, что из-за полярности молекулы ХФУ имеют высокую теплоту испарения, что очень важно для рабочего тела в холодильниках и кондиционерах (см. «Причины ослабления озонового щита»). Лучшим известным на сегодня заменителем фреонов является аммиак, но он токсичен и все же уступает ХФУ по физическим параметрам. Неплохие результаты получены для полностью фторированных углеводородов. Во многих странах ведутся разработки  новых заменителей и уже достигнуты неплохие практические результаты, но полностью эта проблема еще не решена.

     Использование фреонов продолжается и пока далеко даже до стабилизации уровня ХФУ в атмосфере. Так, по данным сети Глобального мониторинга изменений климата, в фоновых условиях - на берегах Тихого и Атлантического океанов и на островах, вдали от промышленных и густонаселенных районов – концентрация фреонов -11 и -12 в настоящее время растет со скоростью 5-9% в год.

       Содержание в стратосфере фотохимически активных соединений хлора в настоящее время в 2-3 раза выше по сравнению с уровнем 50-х годов, до начала быстрого производства фреонов.

    

2. Загрязнение воды и пищи  ртутью.   

Глобальная  хозяйственная деятельность человечества приводит к существенным изменениям естественных циклов многих элементов.

Такие       циклы        становятся      природно-антропогенными и характеризуются определенными  нарушениями в отлаженном миллионами лет механизме функционирования биосферы. Это в полной мере относится  и к ртути.     

  До         осуществленной         человеком        научно-технической революции ртуть и ее соединения существенно не влияли на окружающую среду, так как их концентрации в  природе были крайне малы (8,3х10-6 %). По мере развития цивилизации применение ртути и ее соединений становилось  все более интенсивным, мировая  промышленность в последнее время  ежегодно производит около 9 000 т металлической  ртути, а всего в двадцатом  столетии было произведено примерно 500 тыс. т, из которых значительная часть  в итоге оказалась в окружающей среде. Это  антропогенное      влияние    существенно  нарушило   нормальный биогеохимический цикл ртути в результате чего биосфера наряду с влиянием других экотоксикантов стала испытывать и негативные эффекты  ртути и ее производных.     

2.1 Источники ртути и  ее соединений в окружающей  среде     

Обычно  рассматривают две группы источников поступления ртути и ее соединений в окружающую среду — природные  и антропогенные. При этом природные  источники подразделяют на глобальные, региональные и локальные.     

Основными глобальными источниками являются верхняя мантия земной коры (в первую очередь, продукты извержения вулканов и выветривания горных пород) и мировой  океан (включая все виды поверхностных  и подземных вод).      

К    региональным        источникам        относят  главным  образом крупные месторождения  ртутьсодержащих пород (рудные пояса  и зоны). В свою очередь, в качестве локальных источников рассматривают  лишь отдельные рудные поля.      

   Основными       антропогенными      источниками      ртути, загрязняющими атмосферу, почву  и водные экосистемы, являются: собственно производство ртути, черная и цветная  металлургия, целлюлозно-бумажная промышленность, сжигание угля, коксохимическое производство, сжигание отходов, химико-технологические  процессы, в которых ртуть и  ее соединения используются в качестве реагентов, катализаторов и электродов для получения широко применяемых  в народном хозяйстве продуктов (каустическая сода и хлор, красители, удобрения, пестициды, антиобрастающие  и другие специальные покрытия, зубные амальгамы и пр.) и добычи драгоценных  металлов (в частности, золота), а  также различные ртутьсодержащие  приборы (вакуумметры, барометры, термометры и т.п.) и изделия  электроники  и  электротехники (ртутные батареи  и микробатарейки, люминесцентные лампы  и др.). Одни только люминесцентные лампы, используемые на территории России, содержат -500 т металлической ртути.     

Антропогенный вклад ртути составляет около 1/3 всех поступлений этого металла  в атмосферу. Основной способ ее попадания  в водные экосистемы — со сточными водами в виде гомогенных и коллоидных растворов и взвесей. Количество антропогенной ртути, поступающей  в поверхностные водные экосистемы, составляет величину порядка 57 тыс. т, что в 10 раз превышает поступление  из природных источников.     

В водных экосистемах катионы ртути  Нg2+  образуют большое количество устойчивых комплексных соединений с различными органическими и неорганическими лигандами. Особую роль, в частности, играют комплексы неорганических солей ртути с природными гумусовыми веществами, в частности с гумусово - и фульвокислотами. Так как в природных водах ртуть интенсивно связывается с твердыми взвешенными частицами, то процессы сорбции-десорбции являются ключевыми для судьбы ртути в водных экосистемах. В удалении ртути из водных масс решающую роль наряду с сорбцией играет ее последующая седиментация.     

В целом, антропогенное поступление  ртути в окружающую среду в  Р Ф оценивается в 200 — 250 т (в  том числе 3— 5 т в результате аварий).    

    При      производстве       металлической       ртути     ее выбросы в атмосферу составляют от 5 до 7% от общего объема производства, а производство 1 т черновой меди сопровождается выбросами в атмосферу  более 2 т пыли с содержанием ртути  до 4%. В сточных водах этих предприятий  содержится до 0,01 мг/л ртути.     

2.2. Содержание ртути  и ее соединений в окружающей  среде.     

Литосфера.  Среднее содержание неорганических производных ртути в земной коре составляет около 50 мкг/кг, однако, некоторые руды, минералы и породы могут содержать и более высокие концентрации ртутных соединений. В почвах природное содержание ртути обычно принимается в среднем равным 10 нг/кг, однако, в загрязненных районах значения концентраций ртути могут быть на два-три порядка выше (при значении ПДК = 2,1 мг/кг).      

Формы нахождения ртути в почвенной  среде находятся в состоянии  динамического равновесия, в котором  значительную роль играют обусловленные  присутствием  микроорганизмов   процессы   метилирования  неорганических производных  ртути  и    деметилирования метилртутных   соединений. Образование метильных  производных ртути приводит к  существенному возрастанию летучести (давление насыщенных паров диметилртути примерно в 10 тыс. раз больше соответствующего параметра для металлической ртути). При этом оказывается, что скорость улетучивания соединений ртути с поверхности почвы зависит от ее природы. Например, при одинаковой исходной концентрации (1 мг/кг) за шесть суток с поверхности песчаной и глинистой почв улетучивалось, соответственно; 25 и 43 % соединений ртути. В отличие от кадмия и цинка, являющихся соседями ртути по II группе Периодической системы Д. И. Менделеева, ртуть не увеличивает своей подвижности при закислении почвы, что объясняется прочным связыванием с содержащимися в почве гумусовыми веществами.     

Что касается метилртутных соединений, то типичными концентрациями, характеризующими их содержание в почвах, являются 0,02 — 0,4 мкг/г.      

Гидросфера.  Считается, что в Мировом океане к концу второго тысячелетия накопилось около 50 млн. т соединений ртути, а естественный вынос ртути в океан в результате эрозии составляет примерно 5 тыс. т в год.      

При ПДК для поверхностных вод 0,0005 мг/л концентрации растворенной ртути  в природных водах могут варьировать  от нанограммов до микрограммов в литре (для незагрязненных водных экосистем, в частности для арктического региона, типичной средней концентрацией считается С (Нg) < 1 мкг/л). При этом в хорошо аэрируемых водах, для которых окислительно-восстановительный потенциал среды Еh  > 0,5, будет преобладать двухвалентная ртуть (в виде Hg2+  или СН 3 Hg+ ), а при восстановительных условиях будет превалировать Нg 0 . Интенсивное связывание ртути с твердыми взвешенными частицами приводит к тому, что фактор концентрирования составляет величину порядка (1,3— 1,8)х105 ,  т.е. доля ртути, связанной со взвешенными частицами (размером менее 0,45 мкм) в 10 тыс. раз больше, чем растворенная доля.     

В донных отложениях ртуть практически  полностью связана с фракцией частиц диаметром менее 20 мкм. Факторы, обуславливающие эффективность  связывания ртути в донных отложениях, располагаются по значимости в следующем порядке: «содержание гумусовых веществ > размеры частиц > ионообменная способность катионов > площадь поверхности частиц». Среднее фоновое содержание в реках и озерах России растворенной ртути 0,09 мкг/л и взвешенной ртути 0,23 мкг/г. Соответствующие антропогенные показатели — 10 г/л и 6 г/г.      

Исследование  экосистемы Черного моря показало, что имеет место пространственно-временная изменчивость в распределении ртути во всех районах моря и значительное ее концентрирование в поверхностном микрослое (ПМС, толщиной не более 1 мм) по сравнению с нижележащими слоями воды. Во многих случаях концентрации ртути в ПМС превышают 1 мкг/л, а в западной части моря существенно превышают эту величину. По мере удаления от шельфа эти концентрации незначительно уменьшаются. Оценочные расчеты показывают, что в ПМС содержится около 263 т ртути.     

Изучение  вопроса о влиянии качества сточных  вод Северобайкальского отделения Байкало-Амурской магистрали на загрязнение вод озера Байкал ртутью показало, что вода Северного Байкала и рек Тыи и Кичеры претерпевает загрязнение на уровне 0,1 - 0,2мкг/л. Существенный вклад в загрязнение о. Байкал ртутью внесли и сточные воды Байкальского целлюлозно- бумажного комбината (БЦБК). Было показано, что ртуть в сточных водах БЦБК, в основном, присутствует в виде комплексов с хлорид - ионами (HgCl2 , HgCl4 2- и т.д.). Сочетание механических, биологических и химических методов очистки сточных вод БЦБК позволяет снизить содержание в них ртути до 0,0005 мг/л, что соответствует современным эколого-гигиеническим стандартам. Однако в образующемся при этом и обезвоженном шлам-лигнине содержание ртути может достигать весьма высоких концентраций (до 4 мкг/кг).      

Исследование  накопления ртути в верхних слоях  озерных донных отложений (седиментов) в Арктике показывает, что концентрации ртути в этих слоях более чем  за столетний период увеличились  от 0,03 до 0,11 мкг/г. В России самое  сильное загрязнение наблюдается  вблизи металлургических комбинатов на Кольском полуострове и в Норильске, где соответствующие концентрации превышают фоновые уровни в десятки, а кое-где и в сотни раз. Вследствие того, что озерные седименты являются превосходными накопителями тяжелых  металлов, возможно, что эти уровни загрязнения останутся высокими в течение многих десятилетий. Крайне важно, что количества ртути во времени  увеличиваются не только в озерных, но и в морских донных отложениях. Даже на Северном полюсе в седиментах с глубин от 22 до 3м концентрации ртути возрастают от 0,03 до 0,13 мкг/кг. Эти экспериментальные данные,  по-видимому,  указывают на увеличивающийся глобальный поток ртути, которая осаждается в Арктике из-за холодного климата.

 

 

 

 

 

 

                                              

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                 Заключение.

 

       Возможности воздействия человека на природу постоянно растут и уже достигли такого уровня, когда возможно нанести биосфере непоправимый ущерб. Уже не в первый раз вещество, которое долгое время считалось совершенно  безобидным, оказывается на самом деле крайне опасным. Лет двадцать назад вряд ли кто- нибудь мог предположить что обычный аэрозольный баллончик может представлять серьезную угрозу для планеты в целом. К несчастью, далеко не всегда удается вовремя предсказать, как то или иное соединение будет воздействовать на биосферу. Однако в случае с ХФУ такая возможность была: все химические реакции, описывающие процесс разрушения озона ХФУ крайне просты и известны довольно давно. Но даже после того, как проблема ХФУ была в 1974 г. сформулирована, единственнной страной, принявшей какие-либо меры по сокращению производства ХФУ были США и меры эти были совершенно недостаточны.

Потребовалась достаточно серьезная  демонстрация опасности ХФУ для  того, чтобы были приняты серьезные меры в мировом масштабе. Следует заметить, что даже после обнаружения озонной дыры, ратифицирование Монреальской конвенции одно время находилось под угрозой. Быть может, проблема ХФУ научит с большим вниманием и опаской относиться ко всем  веществам, попадающим в биосферу в результате деятельности человечества.