Реферат: Экологические проблемы человечества
Запуск мощных ракет, ежедневные полеты реактивных самолетов в высоких слоях атмосферы, испытания ядерного и термоядерного оружия, ежегодное уничтожение природного озонатора-миллионов гектаров леса-пожарами и хищнической рубкой, массовое применение фреонов в технике, парфюмерной и химической продукции в быту-главные факторы, разрушающие озоновый экран Земли.
В последние годы над Северным и Южным полюсами возникли «озоновые дыры» площадью свыше 10 млн. км2 каждая, появились громадные «озоновые дыры» над многими странами Европы, над Украиной. Разрушение озонового экрана Земли сопровождается рядом опасных явных и скрытых негативных воздействий на человека и живую природу.
Прорыв через «озоновые дыры» солнечных рентгено- и ультрафиолетовых лучей, энергия фотонов которых превышает энергию лучей видимого спектра в 50-100 раз, увеличивает число мощных лесных пожаров. В1996 г. горели леса в Австралии, Северной и Южной Америке, Африке, Европе, Юго-Восточной Азии. Индонезийский лесной пожар 1997 г., бушевавший почти 5 месяцев, покрыл дымом не только Индонезию, но и Малую Азию, Сингапур, достиг Южно-Китайского моря. Люди задыхались от дыма, потерпел катастрофу авиалайнер.
В 1996 г. Нобелевской премией по химической экологии удостоены ученые-химики Шервуд Роуланд, Марио Малина из Калифорнийского университета в Беркли (США) и Поль Крутцен из Германии за научную гипотезу, выдвинутую ими еще в 1974 г. Их догадка состоит в том, что разрушителями озона являлись синтезированные человеком химические вещества, получившие название хлорфторуглероды (ХФУ).
Инертные, негорючие, неядовитые, несложные в производстве, они получили широкое распространение-в баллончиках с аэрозолями различного назначения, а также как охлаждающие жидкости в холодильниках и кондиционерах, как растворители (тетрахлорметан, метилхлороформ, бромистый метил), в производстве пестицидов.
Бромистый метил используется в качестве дезинфицирующего вещества для почв и товаров (включая карантинную обработку некоторых продуктов, предназначенных для международной торговли ), применяется в качестве добавки к автомобильному топливу. Из бромистого метила высвобождается бром, который в 30-60 раз разрушительнее для озона, чем хлор. Другие химические соединения, разрушающие озоновый слой , используются в баллонах для тушения пожара, при изготовлении полистироловых стаканчиков и современных упаковок для фасовки продуктов и полуфабрикатов.
Пик мирового производства озоноразрушающих веществ пришелся на 1987-1988 гг. и составил около 1,2-1,4 млн. т в год. Около 35% производимого объема приходилось на США, 40%-на страны ЕЭС, 10-12% производила Япония.
Механизм действия фреонов таков: попадая в верхние слои атмосферы, эти вещества, инертные у земной поверхности, преображаются. Под воздействием ультрафиолетового излучения химические связи в молекулах ХФУ нарушаются. В результате выделяется хлор, который при столкновении с молекулой озона вышибает из нее один атом. Озон перестает быть озоном , превращается в обычный кислород. Хлор же, соединившись временно с кислородом, вскоре опять оказывается свободным и «пускается в погоню» за следующей «жертвой». Его активности хватает, чтобы разрушить десятки тысяч молекул озона.
В Токио в 1995 г.был опубликован доклад международной экологической организации, в котором сделана попытка установить «авторство» «озоновых дыр» над Антарктидой. В списке основных озоновых «вредителей» 25 стран, но бесспорный приоритет принадлежит США, Японии и Великобритании. Признано, что из всех промышленных корпораций самый большой вред озоновому слою (13,7% мировых озоновых повреждений) нанесла американская компания «Дюпон».
Термин «кислотные дожди» ввел в 1872 г.английский инженер Роберт Смит в книге «Воздух и дождь: начало химической климатологии». Кислотные дожди, содержащие растворы серной и азотной кислот, наносят значительный ущерб природе. Земля, водоемы, растительность, животные и постройки становятся их жертвами. В крупных промышленных городах Украины с кислотными дождями на землю в год выпадает до 1500 кг серы на 1км2 .
При сжигании любого ископаемого топлива (угля, горючего сланца, мазута) в составе окисляющегося газа содержатся диокиси серы и азота. В зависимости от состава топлива их может быть меньше или больше. Особенно насыщенные сернистым газом выбросы дают высокосернистые угли и мазут. Миллионы тонн диоксидов серы, выбрасываемые в атмосферу, превращают выпадающие дожди в слабый раствор кислот.
Окислы азота образуются при соединении азота с кислородом воздуха при высоких температурах, главным образом в двигателях внутреннего сгорания и котельных установках. Получение энергии, увы, сопровождается загрязнением окружающей среды. Дело осложняется еще и тем, что трубы теплоэлектростанций стали расти в высоту и достигают 250-300, даже 400 м, следовательно, выбросы в атмосферу теперь рассеиваются на огромные территории.
Дождевая вода , образующаяся при конденсации водяного пара, должна иметь нейтральную реакцию, т.е. рН (рН-показатель, характеризующий кислотные или щелочные свойства раствора). Но даже в самом чистом воздухе всегда есть диоксид углерода, и дождевая вода, растворяя его, чуть подкисляется (рН 5,6-5,7). А вобрав кислоты, образующиеся из диоксидов серы и азота, дождь становится заметно кислым. Уменьшение рН на одну единицу означает увеличение кислотности в 10 раз, на две-в 100 раз и т.д. Мировой рекорд принадлежит шотландскому городку Питлокри, где 20 апреля 1974 г. выпал дождь с рН 2,4-это уже не вода, а что-то вроде столового уксуса.
В 70-х гг. в реках и озерах скандинавских стран стала исчезать рыба, снег в горах окрасился в серый цвет, листва с деревьев раньше времени устлала землю. Очень скоро те же явления заметили в США, Канаде, Западной Европе. В Германии пострадало 30%, а местами 50% лесов. И все это происходит вдали от городов и промышленных центров. Выяснилось, что причина всех этих бед-кислотные дожди.
Показатель рН меняется в разных водоемах, но в ненарушенной природной среде диапазон этих изменений строго ограничен. Природные воды и почвы обладают буферными возможностями, они способны нейтрализовать определенную часть кислоты и сохранить среду. Однако очевидно, что буферные способности природы небеспредельны.
В водоемы, пострадавшие от кислотных дождей, новую жизнь могут вдохнуть небольшие количества фосфатных удобрений; они помогают планктону усваивать нитраты, что ведет к снижению кислотности воды. Использование фосфата дешевле, чем извести, кроме того, фосфат оказывает меньшее воздействие на химию воды.
Земля и растения, конечно, тоже страдают от кислотных дождей: снижается продуктивность почв, сокращается поступление питательных веществ, меняется состав почвенных микроорганизмов.
Огромный вред наносят кислотные дожди лесам. Леса высыхают, развивается суховершинность на больших площадях. Кислота увеличивает подвижность в почвах алюминия, который токсичен для мелких корней, и это приводит к угнетению листвы и хвои, хрупкости ветвей. Особенно страдают хвойные деревья, потому что хвоя сменяется реже, чем листья, и поэтому накапливает больше вредных веществ за один и тот же период. Хвойные деревья желтеют, у них изреживаются кроны, повреждаются мелкие корни. Но и у лиственных деревьев изменяется окраска листьев, преждевременно опадает листва, гибнет часть кроны, повреждается кора. Естественного возобновления хвойных и лиственных лесов на происходит.
Все больший ущерб кислотные дожди наносят сельскохозяйственным культурам: повреждаются покровные ткани растений, изменяется обмен веществ в клетках, растения замедляют рост и развитие, уменьшается их сопротивляемость к болезням и паразитам, падает урожайность.
Специалисты американского университета штата Северная Каролина изучили воздействие, оказываемое кислотными дождями на растения в период их максимальной восприимчивости к факторам внешней среды. Под влиянием кислотных дождей непосредственно после опыления в початках кукурузы формировалось меньше зерен, чем при орошении чистой водой. Причем, чем больше в дождевой воде содержалось кислоты, тем меньше зерен образовывалось в початках. Вместе с тем выяснилось, что кислотные дожди, прошедшие до опыления, не оказывали заметного влияния на формирование зерен.
Проведены исследования степени восприимчивости к кислотным дождям 18 видов сельскохозяйственных культур и 11 видов декоративных растений на ранних стадиях роста. Наиболее подверженными вредоносному воздействию оказались листья томатов, сои, фасоли, табака, баклажанов, подсолнечника и хлопчатника. Наименее восприимчивыми-озимая пшеница, кукурузу, салат, люцерна и клевер.
Кислотные дожди не только убивают живую природу, но и разрушают памятники архитектуры. Прочный, твердый мрамор, смесь окислов кальция (СаО и СО2 ), реагирует с раствором серной кислоты и превращается в гипс (СаSО4 ). Смена температур, потоки дождя и ветер разрушают этот мягкий материал. Исторические памятники Греции и Рима, простояв тысячелетия, в последние годы разрушаются прямо на глазах. Такая же судьба грозит и Тадж-Махалу-шедевру индийской архитектуры периода Великих Моголов, в Лондоне-Тауэру и Вестминстерскому аббатству. На соборе Св. Павла в Риме слой портлендского известняка разъеден на 2,5 см. В Голландии статуи на соборе Св.Иоанна тают, как леденцы. Черными отложениями изъеден королевский дворец на площади Дам в Амстердаме.
Страдают от кислотных дождей и люди, вынужденные потреблять питьевую воду, загрязненную токсическими металлами -ртутью, свинцом, кадмием и т.п.
Спасать природу от закисления необходимо. Для этого придется резко снизить выбросы в атмосферу окислов серы и азота, но в первую очередь сернистого газа, так как именно серная кислота и ее соли на 70-80% обусловливают кислотность дождей , выпадающих на больших расстояниях от места промышленного выброса.
Наблюдения за химическим составом и кислотностью осадков ведут станции, отбирающие на химический анализ суммарные пробы, на которых в оперативном порядке измеряют только величину рН. Пробы осадков на содержание от 11 до 20 компонентов анализируются в пяти кустовых лабораториях.
В заключение нужно отметить, что каждый должен задуматься над тем, что он сделал сегодня для того, чтобы жизнь на планете завтра не умерла.