Атмосфера – внешняя оболочка биосферы

Масса атмосферы нашей планеты ничтожна – всего лишь одна миллионная массы Земли. Однако ее роль в природных процессах биосферы огромна: она определяет общий тепловой режим поверхности нашей планеты, защищает ее от вредных воздействий космического и ультрафиолетового излучений (озоновый слой). Циркуляция атмосферы оказывает влияние на местные климатические условия, а через них – на режим рек, почвенно-растительный покров, процессы рельефообразования. Наличие атмосферы – одно из главных условий для существования жизни на Земле.

В процессе своей деятельности человек загрязняет воздушный бассейн. Промышленные выбросы в конце 80-х годов составили:  30 млрд. т оксидов углерода, 190 млн.т оксидов серы, 150 млн. т фреонов, множество органических соединений тяжелых металлов, большое количество твердых частиц (пыль, копоть, сажа). Выбросы в атмосферу увеличиваются на 3% в год.

Основная причина загрязнения атмосферы – сжигание природного топлива и металлургическое производство. Кислотные дожди, вызываемые главным образом диоксидом серы и оксидами азота, наносят огромный вред лесным биоценозам. Антропогенные выбросы углекислого газа значительно превышают естественные, нарушая прозрачность атмосферы,  а следовательно – ее тепловой баланс. Развивается «парниковый эффект» – увеличение средней температуры воздуха вследствие поглощения солнечной энергии трехатомными газами. В результате увеличилось в 8 раз число засух, в 2 раза – повторяемость мощных циклонов, в 10 раз ускорилось повышение уровня океана. Уже в следующем веке может возникнуть угроза затопления прибрежных зон таких стран как Нидерланды, Япония, Австралия, Южная Корея. Кислотные дожди угнетают растительность, снижают прирост леса – «легких» планеты (по оценкам специалистов, исчезающие леса бассейна Амазонки дают треть атмосферного кислорода).

Загрязняет атмосферу и сельское хозяйство: пыль, поднимаемая тяжелой сельхозтехникой, обнаруживается на высоте 10 км над поверхностью Земли. Среди прочих газов в атмосферу поступает ежегодно около 1 млн. т фреонов, которые разрушают озоновый слой планеты. Величина «озоновой дыры» над Антарктидой составляет 5 млн. км². Истончается озоновый слой и над Арктикой, над крупными промышленными городами.

2.3.1 Классификация источников загрязнения атмосферы

Существуют два вида источников загрязнения атмосферы; естественные и антропогенные.

Космическая пыль образуется из сгоревших в атмосфере Земли метеоритов. Ежегодно на Землю выпадает 2 - 5 млн. т космической пыли. Природная пыль также является составной частью земной атмосферы. Частицы природной пыли имеют органическое и неорганическое происхождение и образуются в результате:

- разрушения и выветривания горных пород и почвы;

- вулканических извержений;

- лесных, степных и торфяных пожаров; 'испарения с поверхности морей.

Рис. 1. Классификация загрязнения атмосферы

Среди источников, загрязняющих пылью нижние слои атмосферы, следует выделить безводные пустыни и степи. Пыль в атмосфере не только способствует конденсации водяных паров и образованию осадков, но и поглощает прямую солнечную радиацию и защищает живые организмы от солнечного излучения.

Биологическое разложение веществ ведет к образованию и вынесению в атмосферу больших количеств сероводорода, аммиака, углеводородов, оксидов азота, оксидов и диоксидов углерода и др.

Основными источниками антропогенного загрязнения атмосферы являются промышленность, сельское хозяйство, транспорт, энергетика и др. При этом антропогенное воздействие на атмосферу может быть как прямым, так и косвенным. Косвенное воздействие — результат нарушения человеком экологического равновесия других компонентах биосферы: распашка обширных территорий; создание крупных водохранилищ; изменение направления стоков рек: мелиоративные работы; массовая добыча полезных ископаемых открытым способом.

Источниками прямого воздействия на атмосферу антропогенных примесей являются теплоэнергетика, промышленность, нефтепереработка, транспорт и др. Каждый из этих источников или отраслей производства характеризуется выбросами специфических примесей. К наиболее распространенным выбросам промышленности относятся: зола, оксид цинка, силикаты, хлорид свинца, диоксид и триоксид серы, сероводород, альдегиды, углеводороды, смолы, оксид и диоксид азота, аммиак, озон, оксид и диоксид углерода, фтороводород, хлороводород, радиоактивные газы, пыли и аэрозоли.

Наиболее негативное влияние на атмосферный воздух оказывает автомобильный транспорт. Например, в США на его долю приходится 60% выбросов СО. а в Нью-Йорке и Лос-Анджелесе этот показатель доходит до 90%. Бензиновые двигатели выбрасывают несгоревшие углеводороды и продукты их неполного окисления.

Частицы, взвешенные в воздухе – еще один фактор загрязнения атмосферы. В отличие от других загрязнителей частицы очень разнородны по своему химическому составу. В воздухе находятся в виде взвеси многие твердые и жидкие компоненты, имеющие различную природу их происхождения. Например, при сгорании угля образуются твердые частицы, диспергированные в воздухе, причем не только частицы золы (силикаты кальция) и частицы углерода (сажа), но также частицы оксидов металлов, например кальция и железа В качестве сравнения следует отметить, что при сгорании около 500 кг угля образуется 35.,.55 кг золы, а при сгорании того же количества нефти – всего 1 кг золы.

Различные загрязнители, выброшенные из дымовых труб, постепенно рассеиваются в воздухе. Ветры увеличивают скорость рассеяния и перемешивания, а воздушные потоки, направленные от земли, выносят загрязнения в верхние слои атмосферы.

Вследствие изменения альбедо земной поверхности, прозрачности атмосферы и увеличения поступающей в атмосферу теплоты нарушается энергетический баланс планеты. Альбедо изменяется при культивировании отдельных видов растительности, а также при орошении или осушении поверхности Земли. Частицы пыли, поступающие в атмосферу, некоторое время остаются в ней, сокращая проникновения ультрафиолетового излучения и образуя ядра конденсации. Поэтому запыленность атмосферы способствует увеличению количества отраженного солнечного излучения и уменьшению количества излучения, достигающего поверхности Земли.

Одним из основных загрязнителей, влияющих на прозрачность воздуха, является диоксид углерода. Ежегодно количество С02 в атмосфере возрастает на 0.4%. Подсчитано, что содержание СО2, в атмосфере при сегодняшнем уровне технологии будет удваиваться каждые 23 года, что может привести к глобальному повышению температуры. Следует отметить, что в процессах, обеспечивающих нормальные условия развития экосистем, важную роль играет озон. Хотя в атмосфере содержание озона невелико, тем не менее его роль в защите поверхности Земли от жесткого ультрафиолетового излучения трудно переоценить. Разрушение озонового слоя на 50% повлечет за собой увеличение дозы ультрафиолетового облучения в 10 раз.