Экологические последствия загрязнения атмосферы

Загрязнение атмосферного воздуха воздействует на здоровье че­ловека и на окружающую природную среду различными способами – от прямой и немедленной угрозы (смог и др.) до медленного и посте­пенного разрушения различных систем жизнеобеспечения организ­ма. Во многих случаях загрязнение воздушной среды нарушает струк­турные компоненты экосистемы до такой степени, что регуляторные процессы не в состоянии вернуть их в первоначальное состояние и в результате механизм гомеостаза не срабатывает.

Физиологическое воздействие на человеческий организм главных загрязнителей (поллютантов) чревато самыми серьезными последст­виями. Так, диоксид серы, соединяясь с влагой, образует серную ки­слоту, которая разрушает легочную ткань человека и животных. Осо­бенно четко эта связь прослеживается при анализе детской легочной патологии и степени концентрации диоксида серы в атмосфере круп­ных городов. Согласно исследованиям американских ученых при уровне загрязнения SO₂ до 0,049 мг/м³ показатель заболеваемости (в человеко-днях) населения Нэшвилла (США) составлял 8,1%, при 0,150 – 0,349 мг/м³ – 12% и в районах с загрязнением воздуха выше 0,350 мг/м³ – 43,8%. Особенно опасен диоксид серы, когда он осажда­ется на пылинках и в этом виде проникает глубоко в дыхательные пути.

Пыль, содержащая диоксид кремния (SiO₂), вызывает тяжелое за­болевание легких – силикоз.

Оксиды азота раздражают, а в тяжелых случаях и разъедают слизи­стые оболочки, например, глаз, лег-

ких, участвуют в образовании ядо­витых туманов и т. д. Особенно опасны они, если содержатся в загряз­ненном воздухе совместно с диоксидом серы и другими токсичными соединениями. В этих случаях даже при малых концентрациях загрязняющих веществ возникает эффект синергизма, т. е. усиление ток­сичности всей газообразной смеси.

Широко известно действие на человеческий организм оксида уг­лерода (угарного газа). При остром отравлении появляется общая слабость, головокружение, тошнота, сонливость, потеря сознания, возможен летальный исход (даже спустя три – семь дней). Однако, из-за низкой концентрации СО в атмосферном воздухе он, как пра­вило, не вызывает массовых отравлений, хотя и очень опасен для лиц, страдающих анемией и сердечно-сосудистыми заболеваниями.

Среди взвешенных твердых частиц наиболее опасны частицы раз­мером менее 5 мкм, которые способны проникать в лимфатические уз­лы, задерживаться в альвеолах легких, засорять слизистые оболочки.

Весьма неблагоприятные последствия, которые могут сказы­ваться на огромном интервале времени, связаны и с такими незна­чительными по объему выбросами, как свинец, бенз(а)пирен, фосфор, кадмий, мышьяк, кобальт и др. Они угнетают кроветворную систему, вызывают онкологические заболевания, снижают сопротивление ор­ганизма инфекциям и т. д. Пыли, содержащие соединения свинца и ртути, обладают мутагенными свойствами и вызывают генетиче­ские изменения в клетках организма.

Последствия воздействия на организм человека вредных веществ, содержащихся в выхлопных газах автомобилей, весьма серьезны и имеют широчайший диапазон действия: от кашля до летального ис­хода (табл. 7.2).

Тяжелые последствия в организме живых существ вызывает и ядо­витая смесь дыма, тумана и пыли ‒ смог.

Различия смога по типам (лондонский тип, лос-анджелес-ский тип) см. в Приложении 8,П.1.

Антропогенные выбросы загрязняющих веществ в больших кон­центрациях и в течение длительного времени наносят большой вред не только человеку, но отрицательно влияют на животных, состояние растений и экосистем в целом.

В экологической литературе описаны случаи массового отравле­ния диких животных, птиц, насекомых при выбросах вредных загряз­няющих веществ большой концентрации (особенно залповых). Так, например, установлено, что при оседании на медоносных растениях некоторых токсичных видов пыли наблюдается заметное повышение смертности пчел. Что касается животных, то находящаяся в атмосфе­ре ядовитая пыль поражает их в основном через органы дыхания, а также поступая в организм вместе со съеденными запыленными растениями.

В растения токсичные вещества поступают различными способа­ми. Установлено, что выбросы вредных веществ действуют как непо­средственно на зеленые части растений, попадая через устьица в тка­ни, разрушая хлорофилл и структуру клеток, так и через почву на кор­невую систему. Так, например, загрязнение почвы пылью токсичных металлов, особенно в соединении с серной кислотой, губительно дей­ствует на корневую систему, а через нее и на все растение.

Загрязняющие газообразные вещества по-разному влияют на со­стояние растительности. Одни лишь слабо повреждают листья, хво­инки, побеги (окись углерода, этилен и др.), другие действуют на рас­тения губительно (диоксид серы, хлор, пары ртути, аммиак, циани­стый водород и др.). Особенно опасен для растений диоксид серы (SO₂), под воздейст­вием которого гибнут многие деревья, и в первую очередь, хвойные – сосны, ели, пихты, кедр.

В результате воздействия высокотоксичных загрязнителей на рас­тения отмечается замедление их роста, образование некроза на концах листьев и хвоинок, выход из строя органов ассимиляции и т. д. Увели­чение поверхности поврежденных листьев может привести к сниже­нию расхода влаги из почвы, общей ее переувлажненности, что неиз­бежно скажется на среде ее обитания.

Способна ли растительность восстановиться после снижения воз­действия вредных загрязняющих веществ? Во многом это будет зави­сеть от видового состава оставшейся зеленой массы и общего состоя­ния природных экосистем.

В то же время следует заметить, что невысокие концентрации от­дельных загрязнителей не только вредят растениям, но и, как напри­мер кадмиевая соль, стимулируют прорастание семян, прирост древе­сины, рост некоторых органов растений.

Таким образом, к важнейшим экологическим последствиям глобального загряз­нения атмосферы относятся:

1) возможное потепление климата («парниковый эффект»);

2) нарушение озонового слоя;

3) выпадение кислотных дождей.

Большинство ученых в мире рассматривают эти виды загрязнений как крупнейшие экологические проблемы современности.

Возможное потепление климата («парниковый эффект»)

Наблюдаемое в настоящее время изменение климата, которое вы­ражается в постепенном повышении среднегодовой температуры, на­чиная со второй половины прошлого века, большинство ученых свя­зывают с накоплениями в атмосфере так называемых «парниковых газов» – диоксида углерода (СО₂), метана (СН₄), хлорфторуглеродов (фреонов), озона (О₃), оксида азота и др.

Парниковые газы, и в первую очередь СО₂, препятствуют длинно­волновому тепловому излучению с поверхности Земли. По Г. Хефлингу (1990), атмосфера, насыщенная парниковыми газами, действу­ет как крыша теплицы. Она, с одной стороны, пропускает внутрь большую часть солнечного излучения, с другой – почти не пропуска­ет наружу тепло, переизлучаемое Землей.

В связи с сжиганием человеком все большего количества ископае­мого топлива: нефти, газа, угля и др. (ежегодно более 9 млрд. т услов­ного топлива) – концентрация СО₂ в атмосфере постоянно увеличи­вается. За счет выбросов в атмосферу при промышленном производ­стве и в быту растет содержание фреонов (хлорфторуглеродов). На 1 – 1,5% в год увеличивается содержание метана (выбросы из под­земных горных выработок, сжигание биомассы, выделения крупным рогатым скотом и др.). В меньшей степени растет содержание в атмо­сфере и оксида азота (на 0,3% ежегодно).

Следствием увеличения концентраций этих газов, создающих «парниковый эффект», является рост средней глобальной температу­ры воздуха у земной поверхности.

За последние 100 лет наиболее теплыми были 1980, 1981, 1983, 1987 и 1988 гг. В 1988 г. среднегодовая температура оказалась на 0,4 °С выше, чем в 1950 – 1980 гг. Расчеты некоторых ученых показывают, что в 2005 г. она будет на 1,3 °С, а в 2050 г. на 2 – 4 °С больше, чем в 1950 – 1980 гг. Масштабы потепления за этот относительно корот­кий срок будут сопоставимы с потеплением, произошедшим на Земле после ледникового периода, а значит, экологические последствия мо­гут быть катастрофическими. В первую очередь это связано с предпо­лагаемым повышением уровня Мирового океана, вследствие таяния полярных льдов, сокращения площадей горного оледенения и т. д. Моделируя экологические последствия повышения уровня океана всего лишь на 0,5 – 2,0 м к концу XXI в., ученые установили, что это неизбежно приведет к нарушению климатического равновесия, зато­плению приморских равнин в более чем 30 странах, деградации многолетнемерзлых пород, заболачиванию обширных территорий и к другим неблагоприятным последствиям.

Однако ряд ученых видят в предполагаемом глобальном потепле­нии климата и положительные экологические последствия (Врон­ский, Парниковый эффект..., 1989). Повышение концентрации СО₂ в атмосфере и связанное с ним увеличение фотосинтеза, а также возрастание увлажнения климата могут, по их мнению, привести к увеличению продуктивности как естественных фитоценозов (лесов, лугов, саванн и др.), так и агроценозов (культурных растений, садов, виноградников и др.).

По вопросу о степени влияния парниковых газов на глобальное потепление климата так же нет единства во мнениях. Так, в отчете Межправительственной группы экспертов по проблеме изменения климата отмечается, что наблюдающееся в последнее столетие потепление климата на 0,3 – 0,6 °С могло быть обусловлено преимуще­ственно природной изменчивостью ряда климатических факторов.

В связи с этими данными, акад. К. Я. Кондратьев считает, что нет никаких оснований для одностороннего увлечения стереоти­пом «парникового» потепления и выдвижения задачи по сокраще­нию выбросов парниковых газов как центральной в проблеме предот­вращения нежелательных изменений глобального климата.

По его мнению, важнейшим фактором антропогенного воздей­ствия на глобальный климат является деградация биосферы, а следо­вательно, в первую очередь необходимо заботиться о сохранении биосферы как основного фактора глобальной экологической безо­пасности. Человек, используя мощность порядка 10 ТВт, разрушил или сильно нарушил на 60% суши нормальное функционирование естественных сообществ организмов (Данилов-Данильян, Горшков и др.). В результате из биогенного круговорота веществ изъята значительная их масса, которая ранее затрачивалась биотой на стаби­лизацию климатических условий. На фоне постоянного сокращения площадей с ненарушенными сообществами, деградированная, резко снизившая свою ассимилирующую емкость биосфера становится важнейшим источником повышенного выброса в атмосферу диокси­да углерода и других парниковых газов.

На Международной конференции в Торонто (Канада) в 1985 г. пе­ред энергетикой всего мира была поставлена задача сократить к 2005 г. на 20% промышленные выбросы углерода в атмосферу. На Конфе­ренции ООН в Киото (Япония) в 1997 г. правительствами большинст­ва стран мира был подписан Киотский протокол – международное соглашение о контроле за выбросами парниковых газов в 2008 – 2012 гг. Цель протокола – в течение 5 лет создать новый экономический механизм снижения выбросов – торговлю квотами. Предусмотрено, что страны, подписавшие протокол, могут перераспределять (напри­мер, перепродавать) между собой разрешенные им объемы выбросов.

К началу 2005 г. Киотский протокол ратифицировали 124 государ­ства, в том числе и Российская Федерация, после чего он вступил в силу. Но очевидно, что ощутимый экологический эффект может быть получен лишь при сочетании этих мер с глобальным направлением экологической политики – максимально возможным сохранением сообществ организмов, природных экосистем и всей биосферы Земли.