Вклад парниковых газов

Структура выбросов парниковых газов в России (рис. 5.30) более чем на 60% определяется сжиганием углеводородного топлива в энергетике, промышленности и жилищно-комму­нальном хозяйстве.

В 1995 г. по общему объему выбросов С0₂ на душу насе­ления Россия занимала пятое место в мире, после США, Канады, Австралии и Новой Зеландии. Сегодня на долю глав­ного парникового газа — С0₂ приходится около 80% парни­кового эффекта, около 10% дает метан, на вклад остальных газов (оксид азота (I), фреоны) приходятся оставшиеся 10%.

По причине резкого спада промышленного производства России в период с 1990 по 1999 г. почти на треть сократились и выбросы парниковых газов (рис. 5.31).

Однако вследствие экономического роста выбросы парниковых газов начиная с 2000 г. медленно нарастают.

В 2004 г. Российской Федерацией был ратифицирован Киотский протокол, в соответствии с которым были при­няты обязательства по ограничению выбросов парниковых газов до 2012 г. на уровне 1990 г., а фторсодержащих газов — на уровне 1995 г. Согласно данным Росгидромета выбросы парниковых газов в Российской Федерации в 2003 г. составили около 2040 млн т, что на 1000 млн т меньше, чем в 1990 г.

Разрушение озонового слоя. Озоновым слоем называют область атмосферы, расположенную на высотах от 18 км (в полярных областях от 10 км) до 45 км и характеризующуюся повышенным содержанием озона. Поглощение озоновым слоем большей части биологически активного ультрафиоле­тового излучения Солнца с длиной волны λ < 310 нм и пере­вод его в теплоту играет важнейшую роль в сохранении жизни на Земле. Во-первых, озон является единственным компонен­том атмосферного воздуха, защищающим все живое на суше от губительных доз ультрафиолетового облучения в диапа­зоне длин волн λ = 240÷310 нм. Во-вторых, нагревая атмо­сферу, озоновый слой ограничивает глобальные циркуляции воздуха тропосферой, принимая тем самым непосредствен­ное участие в формировании погоды и климата на Земле. Рав­новесие между процессами образования и разрушения озона нарушается при изменении солнечной активности, а также при появлении в озоновом слое веществ — катализаторов разложения озона. Среди таких катализаторов важнейшая роль принадлежит оксидам азота:

NO + O₃ → N0₂ + 0₂

N0₂ + O → NO + 0₂,

атомам хлора

С1 + О₃ →ClO + О

ClO + О → С1 + О₂,

а также НО˙- радикалам

HO˙+ O₃ → O₂ + HO_{2 (гидропероксидный радикал)}

Согласно теоретическим оценкам в результате протекания цепных каталитических реакций одна молекула N0 разру­шает до 10—12 молекул 0₃. Однако антропогенные выбросы NO в приземном слое существенной опасности для озоно­вого слоя не представляют, так как за время, необходимое для подъема молекул NO на высоту 25—35 км, составляющее по оценкам от 30 до 120 лет, оксид азота разрушается, вступая в химические реакции с другими веществами. Боль­шую опасность представляет эмиссия оксида азота непо­средственно в озоновом слое или в близлежащих областях из двигательных установок баллистических ракет и высот­ных реактивных самолетов.

Несравнимо большую опасность для озона представляет атомарный хлор. Согласно расчетам, один атом хлора по цеп­ной каталитической реакции разрушает до 10⁵ молекул 0₃. В настоящее время выявлено два основных источника посту­пления атомарного хлора в стратосферу. Первый из них свя­зан с непосредственной эмиссией хлора в озоновый слой при запусках твердотопливных баллистических ракет и космиче­ских аппаратов типа американского шаттла, использующих смесевые виды топлива на основе перхлоратов, например перхлората аммония NH₄C10₄. Суммарные выбросы хлора в атмосферу при эпизодических запусках ракет и космических аппаратов невелики и оцениваются сотнями тонн в год.

Гораздо более мощным источником поступления хлора в атмосферу является производство хлорфторуглеродов. В 1986 г. в мире было произведено 700 тыс. т этих веществ, а всего с начала их массового производства в 1960-х гг. — около 5 млн т. Благодаря своей высокой химической стойко­сти хлорфторуглероды в процессе многолетней циркуляции с воздухом поступают из приземных слоев атмосферы в озо­новый слой, где подвергаются фотодиссоциации с выделе­нием атомарного хлора.

Еще большую опасность для озонового слоя по сравне­нию с хлорфторуглеродами представляют бромсодержащие фреоны CF₂OBr и C₂F₂Br₂, применяемые в пожаротушении. Атомы брома в несколько раз активнее разрушают озоновый слой по сравнению с хлором.

При истощении озонового слоя возрастает доза облуче­ния человека ультрафиолетовыми лучами, что ведет к росту заболеваний катарактой, кожным заболеваниям (лишай, волчанка), ослаблению иммунной системы организма. Наибольшую опасность представляет рост заболеваемости злокачественной меланомой (раком кожи) Согласно медицинским данным истощение озонового слоя на 1 % сопровождается ростом заболеваемости меланомой на 6%

Увеличение ультрафиолетового солнечного излучения представляет опасность для всех живых организмов на суше и в воде. Высокие дозы этого излучения за счет действия на ДНК могут вызвать мутации у микроорганизмов, при­вести к ухудшению качества семян, понижению сопротив­ляемости растений вредителям и болезням. Установлено, что ультрафиолетовые лучи вызывают повреждение клеток и тканей у растений. По расчетам, потеря атмосферой 25% озона вызовет такой рост радиации, что количество фито­планктона в океане сократится на 35% с соответствующим уменьшением его продуктивности. Истощение озонового слоя оказывает негативное влияние и на климат Земли. Уменьше­ние концентрации озона ведет к снижению нагрева страто­сферы с соответствующим изменением характера поведения температуры воздуха в этой области и нарушением циркуля­ воздушных масс в тропосфере.

Данные оценки потерь озона атмосферой в Арктике весьма противоречивы. Согласно результатам спутникового наблюдения к 1981 г. истощение озонового слоя составило 1%, а за семилетний период с 1981 по 1988 г. — 4%. К 2050 г. ожидается истощение озонового слоя на 30—50%. По другим данным к 2015 г. истощение озонового слоя достигнет 17% и затем стабилизируется на этом уровне.

В целях защиты озонового слоя наиболее развитые страны мира подписали в 1987 г. Монреальский протокол по сокра­щению производства хлорфторуглеводородов на 50%. После получения дополнительной информации о скорости разру­шения озонового слоя в 1990 г. был подписан Лондонский протокол о полном запрещении производства этих веществ в 2000 г.

В результате техногенного воздействия на атмосферу наблюдаются следующие негативные последствия:

• превышение ПДК многих токсичных веществ (СО, N0₂, S0₂, , бенз[а]пирена, свинца, бензола и др.) в городах и природных зонах;

• образование в городах фотохимического смога при интенсивных выбросах NO , ;

• выпадение кислотных дождей в регионах при интен­сивных выбросах SO ,NO .;

• проявление парникового эффекта при повышенном содержании С0₂, N0 ,СН₄ в атмосфере, что способст­вует повышению ее средней температуры;

• разрушение озонового слоя при поступлении NO и соединений хлора в него, что создает опасность УФ - облучения биосферы.