Экология СПРАВОЧНИК

Возникновение геосфер - концентрически расположенных слоев, различающихся по химическому составу и агрегатному состоянию, - связано с дифференциацией вещества при формировании и в ходе последующей эволюции нашей планеты. С географических позиций выделяют внутренние и внешние геосферы. В число первых входят земная кора, мантия и ядро, заключающие в себе почти всю массу планеты. Дифференциация вещества внутренних геосфер и пополнение ее продуктами атмосферы, гидросферы и, отчасти, земной коры продолжаются до настоящего времени. Некоторые общие характеристики геосфер приведены в табл. 1.1.

Далее

Каждая из планетарных оболочек является сложной с точки зрения химии и динамической системой, характеризующейся как внутренними, так и внешними (межгеосферными) взаимодействиями. К числу последних относится, например, обмен газами между атмосферой и гидросферой, атмосферой и биотой. Относительно недавно выяснилась решающая роль живых организмов в функционировании уникальных по своим масштабам и сбалансированности биогеохимических циклов.

Далее

Термическое строение атмосферы представлено на рис. 1.1. Как видно, отдельные слои выделяют на основании хода температуры, неоднократно изменяющего свой знак с высотой во всей толще атмосферы. Некоторые характеристики этих зон приведены в табл. 1.2. Следует отметить, что границы отдельных слоев, разделяемых узкими переходными зонами, называемыми паузами, строго не фиксируются. Их положение зависит главным образом от экзогенного (внешнего) фактора - активности Солнца и уровня поступающей от него радиации. Высота тропопаузы меняется примерно от 8 км над полюсами до 16-18 км над экватором. Изменение этой границы происходит не монотонно: тропопауза имеет разрывы около 60° и 30° широты в каждом из полушарий. Кроме того, как это выяснилось в последние годы, тропопауза образует складки.

Далее

Общая циркуляция атмосферы. Неравномерность нагревания земной поверхности, зависящая от угла падения солнечных лучей, является основной причиной градиента температуры между высокоширотными (полярными) и экваториальными областями. Наличие такого градиента, а также вращение Земли служат причиной циркуляции атмосферы - сложной системы воздушных течений. Некоторые из них сравнительно устойчивы, тогда как другие постоянно меняют свое направление.

Далее

Под гидросферой Земли понимают прерывистую оболочку, образованную совокупностью океанов, морей и поверхностных вод суши. В более широком смысле гидросфера включает также подземные воды, лед и снег высокогорных и полярных районов.

Далее

Морская вода представляет собой сложный комплекс минеральных и органических компонентов и растворенных газов. Химический состав воды определяется совокупностью геохимических и биологических процессов.

Далее

Самая верхняя из твердых оболочек нашей планеты носит название земной коры; вместе с верхней мантией она образует литосферу. Граница между корой и верхней мантией, называемая поверхностью Мохоровичича, лежит под континентами на глубине около 50 км, тогда как под океанами толщина коры составляет всего 5-10 км. Верхнюю часть континентальной земной коры составляет осадочный чехол, а вся остальная ее толща разделяется на два слоя - гранитный и базальтовый (поверхность раздела между ними называют поверхностью Конрада).

Далее

Почва является трехфазной (образованной твердой, жидкой и газовой фазами), органоминеральной, полидисперсной, т. е. струк-турно-гетерогенной системой. Она состоит из генетически связанных горизонтов, которые в совокупности образуют почвенный профиль (рис. 1.13). Высокая пористость почвы обеспечивает возможность обмена газами с атмосферой через поры аэрации. Почвенные поры частично заполнены воздухом, частично - водой (рис. 1.14). Заполненные водой поры становятся местом обитания анаэробных микроорганизмов.

Далее

Внешние оболочки Земли - атмосфера, гидросфера и литосфера - связаны между собою процессами массообмена, имеющими циклический характер. Миграционные потоки, захватывающие огромные количества атомов различных элементов, существовали на протяжении всей геологической истории нашей планеты: они обеспечили формирование современного химического состава ее газовой и водной оболочек и земной коры. Можно считать установленным, что обмен химическими элементами между геосферами эволюционировал во времени.

Далее

Наибольшие количества углерода и углекислого газа сосредоточены в глубинах Земли, и этот запас можно рассматривать в качестве основного резерва биосферы. Поступление С02 из недр планеты в атмосферу происходит довольно медленно, поскольку углерод литосферы медленно вовлекается в естественные физико-химические и другие процессы, приводящие к его выделению в составе летучих компонентов.

Далее

Глобальные циклы кислорода и водорода тесно связаны между собою, поскольку основные количества водорода входят в состав воды. Поэтому круговорот воды представляет собой форму миграции обоих этих элементов.

Далее

Если принять, что гидросфера и атмосфера находятся в равновесии, то масса растворенного в океанах молекулярного азота может быть оценена величиной, равной примерно 2 • 104Гт. Это составляет около 0,5 % от общего количества N2 в атмосфере. Кроме того, в гидросфере присутствует еще около 700 Гт азота в виде ионов.

Далее

Распределение масс серы в географической оболочке, представленное на рис. 2.6, позволяет считать, что поступление ее во внешние геосферы происходило главным образом в результате дегазации верхней мантии, а не при выветривании горных пород. Из этой схемы видно также, что сера активно вовлекается не только в водную миграцию, но и в атмосферный перенос.

Далее

Особенность глобального цикла фосфора, отличающая его от циклов рассмотренных выше элементов, состоит в гораздо меньшей степени замкнутости. Более того, если рассматривать небольшие отрезки времени - десятилетия, столетия и даже тысячелетия, - то может создаться впечатление полного отсутствия цикличности в перемещении фосфора. Эта цикличность проявляется лишь в масштабах геологического времени - миллионов и десятков миллионов лет.

Далее

Наибольшие количества тяжелых металлов, относящихся к рассеянным элементам (см. табл. 1.5), сосредоточены в литосфере Земли. В ходе гипергенеза эти элементы высвобождались из материнских пород и включались в миграцию. С возникновением биосферы значительную роль в формировании миграционных потоков рассеянных элементов стали играть живые организмы. В первой главе (разд. 1.4.1) упоминалась роль микроорганизмов в разрушении сульфидных и оксидных минералов рассеянных металлов, а также участие древесной растительности в извлечении металлов на дневную поверхность. В результате гипергенеза и деятельности живых организмов значительные количества тяжелых металлов накопились в почвенном покрове континентов. При ветровой и водной эрозии с речным стоком в составе различных соединений эти металлы переносятся в океаны, где они распределяются между водной массой, биотой и донными отложениями. В табл. 2.4 приведена оценка современного распределения тяжелых металлов между различными составляющими биосферы и гранитным слоем литосферы.

Далее

Постоянство основного состава атмосферы и гидросферы в условиях продолжающейся однонаправленной дегазации земных недр на первый взгляд кажется удивительным. В принципе, такая дегазация (даже на современном ее уровне) способна относительно быстро изменить химический состав окружающей среды, сделав ее совершенно непригодной для подавляющего большинства живых организмов. И если этого не происходит, то исключительно благодаря регулирующей деятельности биоты, образовавшей вместе с прилегающими к поверхности планеты оболочками (нижней атмосферой, гидросферой и самой верхней частью литосферы) крупнейшую из всех известных нам экологических систем - биосферу Земли.

Далее

За 130 лет в период с 1860 по 1990 г. средняя глобальная температура атмосферы увеличилась на 0,6 К, и эта тенденция сохраняется до настоящего времени (рис. 3.1). Многие исследователи считают это потепление следствием усиления парникового эффекта, главным образом за счет накопления в атмосферном воздухе диоксида углерода.

Далее

Из приведенного в разделе 1.2 материала видно, что некоторые переменные по количеству газовые компоненты оказывают весьма значительное влияние на термический режим атмосферы: в отсутствие этих газов равновесная температура Земли должна быть примерно на 34 К ниже современной.

Далее

Кроме перечисленных обратных связей геофизического характера следует упомянуть также реакцию биоты на усиление парникового эффекта и увеличение содержания в атмосфере самих "парниковых газов" (в первую очередь, диоксида углерода). Возможный отклик биоты на парниковое потепление относится к наименее осмысленным и оцененным факторам, значимым для формирования химического состава атмосферы и производной от него климатической системы Земли.

Далее

Все отмеченные выше особенности пространственно-временного распределения диоксида углерода в атмосфере определяются сочетанием природных и антропогенных факторов. Наличие годового хода концентраций, безусловно, связано с динамикой функционирования основных (биотических) источников и стоков этого компонента. В частности, летний минимум объясняется его поглощением в процессе фотосинтеза. О превалирующем значении этого стока свидетельствуют также и суточные вариации концентраций в приземном воздухе негородских районов, достигающие 30 %. Например, в зоне тропических лесов в дневное время, когда происходит активное поглощение С02 растительностью, концентрация его падает до 300-320 млн 1, а ночью поднимается до 400 млн 1 (над центральными бедными жизнью частями океанов суточный ход практически отсутствует).

Далее

Метан присутствует во всей толще тропосферы и стратосферы, хотя распределение его в этих слоях неодинаково и непостоянно во времени. В нижних слоях атмосферы наибольшие вариации концентраций отмечены над континентами. Объемная доля СН4 в пограничном слое воздуха над континентальными районами Северного полушария может изменяться от 1,7 до 5 млн 1, причем наивысшие концентрации наблюдаются над территориями, в недрах которых имеются крупные залежи ископаемого топлива - каменного угля, нефти и природного газа.

Далее

В настоящее время общее его содержание увеличивается на 31 Мт СН4/год. Однако, начиная с 1982 г., было отмечено уменьшение скорости прироста концентрации этого газа: если в 1983 г. тренд составил 13 млрд 1, а в 1990 г. - 9,5 млрд то в 1992 г. он упал до (4,7 ± 1,0) млрд“1. Уменьшение скорости прироста гораздо заметнее было в Северном полушарии, чем в Южном ((1,8 ± 1,6) и (7,7 ± 1,0) млрд 1 в 1992 г. соответственно). Очевидно, что это уменьшение тренда отражает имевшие место в прошлом десятилетии изменения в соотношении между глобальными источниками и стоками метана из атмосферы.

Далее

В метеорологии самые мелкие частицы называют ядрами Айткена. Их появление в атмосфере связано с однородной гомо-или гетеромолекулярной нуклеацией - образованием новых относительно устойчивых частиц из газообразных предшественников. Примером таких процессов может служить образование мельчайших час¥и сажи при горении природного газа или частиц голубоватой дымки, возникающей часто над массивами хвойных лесов в жаркую безветренную погоду в результате окисления выделяемых растениями терпеновых углеводородов С10Н16.

Далее

Фактор неопределенности суммарной эмиссии аэрозолей может быть принят равным 2. Рассмотрим особенности химического состава частиц, поступающих в тропосферу из разных источников.Казалось бы, химический состав океанического аэрозоля должен полностью соответствовать составу морской воды. Действительно, основными составляющими частиц являются главные компоненты солевого состава воды. Однако морской аэрозоль оказывается аномально обогащенным некоторыми элементами, такими как РЬ, Си, Мп, Ре, Сс1, Нё, Ag, Ъп. Коэффициент обогащения по отношению к натрию океанической воды для калия и магния примерно равен 1, для кобальта - 10, меди - 800, марганца - 1000, свинца - 4000, алюминия - 5000, железа - 104 и цинка - 2 ■ 104. По некоторым расчетам, океанический источник ответственен за поступление в атмосферу от 5 до 20 % таких элементов, как медь, ванадий и цинк (эмиссия железа, цинка и меди из океанов оценивается значениями 2,6, 1,4 и 0,17 Мт/год соответственно).

Далее

Стратосфера Земли, так же как и нижняя атмосфера, содержит переменные количества вещества в конденсированной фазе, динамика которого определяется в основном экзогенными по отношению к этой области процессами - вторжением метеорных тел из космического пространства и, главным образом, поступлением аэрозольных частиц и их предшественников из тропосферы. Наиболее интенсивное поступление таких компонентов происходит в результате взрывных извержений вулканов. При этом формируются стратосферные вулканические облака, плотность, ширина, протяженность и химический состав которых изменяются во времени.

Далее

Атмосферный аэрозоль оказывает сильное влияние на распределение радиации как у земной поверхности, так и в верхних слоях тропосферы и в стратосфере. Это следствие способности частиц определенных размеров поглощать и отражать радиацию Солнца и подстилающей поверхности в определенном спектральном интервале. В вводной части этой главы приводились примеры последствий резкого увеличения аэрозольной составляющей после интенсивных вулканических извержений: они неизменно выражаются в уменьшении температуры приземного воздуха и подстилающей поверхности и, как это было установлено недавно, в увеличении температуры стратосферы (напомним, что температурные контрасты после извержений могли быть более значительными, если бы не компенсировались отчасти тепловой инерцией океанов).

Далее

В ходе атмосферного переноса аэрозольные частицы вступают с окружающей средой во взаимодействие, в результате которого изменяются их физические, химические и токсикологические характеристики. К основным процессам, определяющим эволюцию аэрозолей, можно причислить воздействие радиации, адсорбцию и абсорбцию газовых компонентов (здесь речь не идет об уже рассмотренном коагуляционном росте частиц).

Далее

Под окислительным потенциалом атмосферы понимают обобщенную характеристику ее способности окислять поступающие в нее соединения.Как уже отмечалось, минорные составляющие атмосферы и гидросферы в наибольшей степени подвержены антропогенным воздействиям, поэтому определяемая содержанием фотооксидантов окислительная способность земной атмосферы при современных масштабах человеческой деятельности оказывается весьма уязвимой. Изменения такого рода отчетливо проявляются уже в настоящее время, особенно в густонаселенных районах с высоким уровнем промышленного производства. Поэтому изучению окислительных процессов в атмосфере уделяется большое внимание.

Далее

Константа скорости мономолекулярной реакции имеет размерность, обратную времени, [£,] = [г ], чаще всего она выражается в обратных секундах (с ). Константа k2 имеет размерность, обратную размерности произведения концентрации на время. Если концентрация выражалась в моль/см , а время в секундах, то константа скорости k2будет выражена в смя/(моль • с).

Далее

Из всех упомянутых фотооксидантов в наибольших количествах в атмосфере Земли присутствует озон. Поэтому он определяющим образом влияет на общую окислительную способность атмосферы и заслуживает особого внимания.

Далее

Измерения содержания озона в приземном воздухе были начаты уже вскоре после открытия этого соединения Шёнбейном (1840). Долгое время они носили эпизодический характер, и только после проведения Международного геофизического года (1958) началось постепенное развертывание сети озонометрических станций, основное количество которых по сию пору расположено в Северном полушарии. В дополнение к проводимым на стационарных пунктах измерениям время от времени проводятся наблюдения с использованием летающих лабораторий и научно-исследовательских судов в ходе комплексных исследований химического состава нижней атмосферы.

Далее

Поэтому для понимания закономерностей образования и разрушения озона в нижней атмосфере необходимо знание источников и путей химических превращений восстановленных соединений углерода.

Далее

Главными по содержанию в атмосферном воздухе восстановленными соединениями являются метан, глобальный бюджет которого рассмотрен в главе 3, и монооксид углерода. Концентрации СО в атмосфере обычно находятся в пределах 0,05-0,20 млн-1. Образование монооксида углерода связано с окислением метана в атмосфере и сжиганием ископаемого топлива. Его содержание в отработавших газах автомобилей с бензиновыми двигателями может достигать 5 %, а дизельных - 0,5 % по объему. Глобальная антропогенная эмиссия СО за счет сжигания ископаемого топлива оценивается в 640 Мт/год. Значительный вклад (350 Мт/год) вносит также сжигание биомассы, главным образом в саваннах и тропических лесах (Левайн, 1995). Как видно, по физическим масштабам эмиссия СО не уступает эмиссии метана или даже превосходит ее.

Далее

Впоследствии эти газы могут разлагаться светом на исходные компоненты либо выводиться на подстилающую поверхность по механизму сухого или влажного осаждения. Основные направления превращения промежуточных частиц при окислении метана приведены на рис. 5.7.

Далее

Углеводороды, содержащие в составе молекулы двойную связь, отличаются от алканов повышенной реакционной способностью. Их окисление в условиях тропосферы начинается с присоединения радикальных частиц или молекулы озона. Из приведенных ниже констант скоростей реакций [см3/(молекула • с)] четырех первых представителей гомологического ряда алкенов видно, что скорость присоединения гидроксила возрастает по мере замещения двойной связи алкильными группами: при переходе от этилена к дизамещенному 2-бутену она увеличивается почти в десять раз.

Далее

Высокие концентрации озона в последние десятилетия регистрируются не только в городах, но также в воздухе фоновых районов (см. табл. 5.2) и даже над морями и центральными частями океанов. Например, максимальные среднечасовые концентрации озона под пологом лесов на западе США иногда превосходят 120 млрд 1 (240 мкг/мя), а максимально допустимые по санитарным нормам концентрации (50 млрд ’) на сельских станциях мониторинга в Канаде превышаются примерно в 11 раз чаще, чем на городских.

Далее

Производные углеводородов составляют заметную фракцию органических компонентов атмосферы. Как было показано в предыдущем разделе, многие из них (карбонильные соединения, кислоты и спирты) образуются непосредственно в тропосфере в результате окисления углеводородов. Кроме того, они поступают в атмосферу из наземных источников. В летучих выделениях растений обнаружено множество альдегидов, кетонов и спиртов (Исидоров, 1994). Соединения этих классов содержатся также в отработавших газах автомобилей, в газовых выбросах промышленных предприятий и объектов коммунального хозяйства (Исидоров, 2000). В выделении в атмосферу некоторых азот- и серосодержащих органических соединений также участвуют природные и антропогенные источники. Окисление производных углеводородов в загрязненной оксидами азота атмосфере приводит к вторичным загрязняющим компонентам - озону, различным пе-роксидным соединениям, нитрозаминам и т. д. Поэтому атмосферной химии производных углеводородов сейчас уделяется большое внимание.

Далее

В последние десятилетия большое внимание уделяется экологическим последствиям изменения окислительной способности атмосферного воздуха. Это объясняется, с одной стороны, полученными экспериментальными данными об увеличении содержания в приземном воздухе таких токсикантов, как озон, пероксиацилнит-раты и пероксид водорода, а с другой стороны - деградацией природных экосистем в тех регионах, в которых систематически регистрируются повышенные концентрации этих вторичных загрязняющих компонентов. Кроме того, озон - признанный парниковый газ. Увеличение его содержания в атмосфере может привести к серьезным изменениям климата. Озон и другие фотооксиданты оказывают сильное влияние и на качество среды обитания человека, поскольку они могут вызывать различные заболевания. Являясь сильными окислителями, они разрушают многие широко используемые в быту и в производственной сфере материалы. Замена последних связана с дополнительной затратой природных и энергетических ресурсов и, следовательно, ведет к новому витку увеличения антропогенной нагрузки на окружающую среду.

Далее

Косвенное воздействие фотооксидантов на растительность связано главным образом с их влиянием на формирование кислотности атмосферных осадков и на химические и биологические процессы в почвах под действием сильных кислот (см. гл. 6).

Далее

Наиболее заметное воздействие озон оказывает на резину и многие другие полимерные материалы, в том числе используемые для производства текстильных изделий. Даже наиболее устойчивые к действию загрязняющих атмосферу компонентов хлопчатобумажные ткани значительно теряют прочность при постоянном контакте с воздухом, содержащим относительно небольшие (по современным меркам) количества озона. Было установлено, например, что прочность таких тканей уменьшается примерно в три раза при увеличении концентрации озона от 40 до 120 мкг/м3. В еще большей степени этот эффект проявляется на тканях из синтетических материалов.

Далее

Негативные эффекты в окружающей среде, вызываемые кислотными осаждениями и фотооксидантами, заметно переплетаются и взаимно усиливаются. Доказательством такого синергизма может служить деградация лесов на обширных территориях Европейского континента. Выдвинутая первоначально гипотеза о том, что причиной этого явления служат "кислотные дожди", не подтвердилась в полной мере: лабораторные эксперименты по дождеванию растений с последующими морфологическими, цитологическими и биохимическими исследованиями показали, что кислотные осаждения едва ли могут быть ответственными за всю глубину процесса. Однако комбинированное воздействие фотооксидантов (озон и пероксиды), разрушающих клеточные мембраны и энзимные системы клеток, и кислотных агентов давало значительно более выраженный эффект.

Далее

При содержании С02 в атмосфере, равном 340 млн 1 , и при температуре 20 °С расчетная концентрация ионов водорода составляет 2,3 ■ 10 6 г-ион/л, что соответствует pH = 5,6. Поэтому "кислотными" принято называть атмосферные осадки с водородным показателем ниже этого значения.

Далее

Глобальный цикл серы был рассмотрен нами в главе 2. Из приведенного в ней материала ясно, что наибольшие количества серы поступают в атмосферу в окисленном состоянии. Это прежде всего сульфаты морских аэрозолей. Общий поток серы на континенты в составе таких аэрозолей оценивается примерно в 17 Мт Э/год. Влияние этой составляющей глобального бюджета серы на кислотность атмосферных осаждений неизвестно.

Далее

Как видно, наиболее высокие концентрации наблюдаются в воздухе городов; обычно они на один-два порядка больше, чем в фоновых районах. В странах с холодным климатом повышенные концентрации загрязняющих компонентов отмечаются в зимний период в связи с работой отопительных систем, использующих ископаемое топливо. Особенно высокие концентрации бывают в городах в условиях температурных инверсий, частых в зимнее время.

Далее

Окисление восстановленных соединений в атмосфере может происходить параллельно по нескольким механизмам. Можно выделить три основных процесса, играющих наиболее важную роль в окислении предшественников кислотных компонентов: газофазное гомогенное, гетерогенное на поверхности твердых частиц и окисление в жидко-капельной фазе.

Далее

Гомогенное газофазное окисление 302. В табл. 6.5 приведены кинетические характеристики первых стадий реакций в02 с основными окислительными агентами земной атмосферы — кислородом, озоном и различными радикалами, а также рассчитанные средние времена жизни (т) молекул диоксида серы по отношению к этим процессам. Сопоставление роли каждого из окислителей удобнее производить после несложной операции понижения порядка реакции до псевдопервого.

Далее

Численные значения констант скоростей этих трех реакций (1,7 • 10 п, 2,4 10 " и 1,1 • 10 11 см3/(молекула с) соответственно) значительно выше констант скоростей взаимодействия Э02 с теми же радикалами.

Далее

Предшественниками муравьиной и уксусной кислот в атмосфере являются органические соединения самых различных классов. Механизмы образования кислот из этих предшественников существенно отличаются друг от друга. В одних случаях реакция идет через образование на промежуточной стадии альдегидов (например, формальдегида из метана), а в других кислоты выступают как продукты стабилизации радикалов и бирадикалов (см. разд. 5.5.3).

Далее

В табл. 6.6 приведены константы Генри для некоторых предшественников кислот, а также для компонентов воздуха, влияющих на процессы окисления предшественников в жидко-капель-ной фазе атмосферы.Так, в тумане и облачной воде над городами Калифорнии были обнаружены повышенные количества формальдегида и четырех валентной серы. Расчеты показали, что наблюдаемые концентрации формальдегида и в02 в воде не могут быть достигнуты без образования гидросульфитного соединения (Мангер и соавт., 1984). Моделирование процессов в облаках и влажного осаждения также указывает на образование такого аддукта в качестве причины увеличения скорости выведения ¡302 из атмосферы (Варнек, 1989).

Далее

Другой канал стока кислотных компонентов образуют сухое осаждение и сухое поглощение подстилающей поверхностью. Первый из этих процессов реализуется в случае достаточно крупных частиц с диаметром более 10 мкм. Однако, если говорить об аэрозолях, то основная масса кислот и сульфатов атмосферы содержится в частицах значительно меньших размеров, как правило, с диаметром менее 1 мкм. Для них, как и для газов, гравитационное осаждение не играет роли в качестве стока на подстилающую поверхность. В то же время и молекулы газов, и частицы при контакте с элементами подстилающей поверхности могут быть захвачены и необратимо выведены из атмосферы благодаря различного рода сорбционным процессам: адсорбции, абсорбции или хемосорбции. Интенсивность такого стока кислотных компонентов зависит от конкретных свойств подстилающей поверхности.

Далее

В табл. 6.8 приведены оценки скоростей различных процессов удаления из атмосферы основных предшественников серной и азотной кислот (из числа входящих в перечень антропогенных загрязнений) и образующихся из них продуктов. Эти данные позволяют оценить потоки кислот на подстилающую поверхность, величины pH осадков и их изменения во время переноса загрязненных оксидами азота и серы масс воздуха.

Далее

Как уже отмечалось, в начале и первой половине XX века величина pH дождевой воды в Европе не опускалась ниже 5,0 и в среднем составляла 5,5. Резкое уменьшение водородного показателя проб атмосферных осадков и расширение зоны, охваченной кислотными осаждениями, приходится на вторую половину 1950-х годов.

Далее

Расширение зон кислотных дождей в странах Европы и Америки, как это ни парадоксально, тесно связано с мерами по обеспечению необходимого качества среды обитания человека: строительством высоких труб и введением в эксплуатацию электрофильтров для улавливания летучей золы (содержащей щелочные компоненты, а также катализаторы окисления 802 и N0 ). Использование санитарно-гигиенических нормативов типа ПДК и антропоцентристский подход к проблемам окружающей среды естественным образом ориентируют на простейшее и наименее дорогостоящее решение задачи уменьшения концентрации загрязняющих компонентов - их разбавление и рассеяние. Однако такой подход антиэкологичен, поскольку хроническое воздействие "умеренных" или даже "малых" доз загрязнений приводит к постепенной деградации экосистем. При этом их сопротивляемость постепенно снижается, и последующие стадии деградации протекают со значительным ускорением, зачастую не оставляя возможности затормозить и повернуть процесс вспять.

Далее

Озон относится к малым газовым компонентам атмосферы, в наибольшей степени подверженным влиянию человеческой деятельности. Поэтому к химии стратосферного озона и возможным ее антропогенно-обусловленным изменениям проявляют внимание не только узкие специалисты, но также широкие массы населения и политики.

Далее

Скорость образования озона слабо зависит от температуры; напротив, для реакции (7.4) роль ее существенна: температурный коэффициент константы [к7А - 2 10" ехр(-2280/Т) см3/(молеку-ла с)] очень велик.В вертикальном направлении наибольшие концентрации озона приходятся на высоты от 15 до 40 км с максимумом при 24-27 км над экватором и 13-15 км над полярными областями обоих полушарий. Усредненные профили вертикального распределения 03 приведены на рис. 7.1.

Далее

Проведенные в начале 1960-х гг. теоретические расчеты с использованием уточненных значений констант скоростей реакций цикла Чепмена (значение к1л оказалось меньше принятого первоначально) показали, что озон должен образовываться в этом цикле намного интенсивнее, чем разрушаться. Пришедшиеся на это же время прямые измерения в стратосфере также дали значения концентраций 03 меньше предсказываемых по теории Чепмена (Хант, 1966). В связи с этим встал вопрос о еще неидентифицированных стоках озона, дополняющих реакции (7.3) и (7.4).

Далее

В настоящее время сложилось представление о том, что "озоновая дыра" возникает вследствие уникальных особенностей динамики и физико-химических процессов, отличающих стратосферу Антарктиды от высоких слоев атмосферы в других регионах планеты. Напомним прежде всего о существовании зимнего циркумполярного вихря (см. гл. 1, рис. 1.7), изолирующего атмосферу над Антарктидой от других частей стратосферы. Из-за такой изоляции в течение всего зимнего времени в антарктическую стратосферу не поступает воздух из низких широт, и следовательно, не восполняется естественная убыль озона внутри вихря.

Далее

Таким образом, считается, что опасность для стратосферного озона большинства из перечисленных в табл. 7.2 соединений не велика (в случае фторуглеводородов типа НСЕ-143а, СР3СН3 эта опасность считается равной нулю, поскольку образующийся при их фотодиссоциации атом фтора связывается в устойчивую молекулу фтороводорода).

Далее

В предыдущих главах было показано, что связанные с нарушением эволюционно сложившихся химических равновесий проблемы носят крупнорегиональный и глобальный характер. Это обусловлено тем, что непрерывно увеличивающееся человечество превратилось в мощный фактор, изменяющий био-геохимические циклы элементов. Такие изменения происходят не только вследствие добычи из земных недр и последующего использования огромных количеств рудных и нерудных, минеральных и органических ископаемых.

Далее

Выделенные решением Европейской экономической комиссии ООН в группу наиболее опасных (и, следовательно, приоритетных для целей наблюдения, контроля и регулирования) тяжелых металлов элементы включают ртуть, свинец, кадмий, хром, марганец, никель, кобальт, ванадий, медь, железо, цинк, сурьму, а также типичные металлоиды мышьяк и селен.

Далее

Как видно, эта проблема имеет недолгую историю, однако воздействие источников ионизирующего излучения на живые организмы началось не в середине XX века, а происходило во все времена, поскольку в горных породах и в атмосфере Земли всегда присутствовали радионуклиды, создающие естественный радиационный фон. Величина этого фона очень сильно варьирует в зависимости от высоты местности, близости к дневной поверхности коренных подстилающих пород, наличия определенного рода геохимических аномалий. При этом она почти никогда не достигает уровня, опасного для живых организмов. Положение резко изменилось вследствие проведения ядерных взрывов в атмосфере и под водой: радиационное загрязнение стало резко возрастать и приняло глобальные масштабы.

Далее

Для выражения радиоактивности, присущей определенным объектам, используют понятие удельной активности, т. е. активности, отнесенной к единице массы (для твердых материалов, например, почвы) или к единице объема в случае газов или жидкостей. Так, удельная активность морской воды достигает 10 кБк/м3, а для почв она составляет в среднем примерно 500 Бк/кг. В обоих случаях радиоактивность обусловлена главным образом присутствием естественного изотопа калия 40К.

Далее

Живые организмы обитали и обитают на Земле в условиях постоянно действующего естественного радиационного фона. Предполагается, что этот фон в течение геологического времени существенно изменялся по интенсивности. Имеется несколько точек зрения относительно роли тех малых доз радиации, которые обусловлены естественным (и техногенным) фоном.

Далее

Любое минеральное сырье, а также угли, горючие сланцы, нефть и газ в тех или иных количествах содержат примеси естественных радионуклидов. При переработке сырья радионуклиды попадают в продукцию, в твердые и жидкие отходы. Часть из них возгоняется и поступает в атмосферу в составе мелких фракций аэрозоля. По расчетам специалистов, в результате хозяйственной деятельности в природные среды ежегодно поступает более 10“ Ки тория-232 и примерно столько же урана-238 (Гращенко, 1998), причем половина этого потока практически не контролируется.

Далее

Ядерная энергетика в конце XX в. вырабатывала около 17 % производимой в мире электроэнергии. В 1995 г. в 31 стране в эксплуатации находилось 437 ядерных реакторов (блоков) и еще 39 строилось. Особенно быстрыми темпами шло строительство АЭС в странах Юго-Восточной Азии. Наибольшее количество реакторов (110) действовало в США; во Франции работали 56, в Японии - 53, в России - 36 и в Англии 35 реакторов.

Далее

В настоящее время появилось понимание того, что невозможно достичь абсолютной безопасности при работе реакторов атомных электростанций и на других предприятиях ядерно-топливного цикла и свести к нулю риск аварий на них. Вместе с тем, учитывая катастрофические последствия аварий на АЭС (табл. 8.3), обеспечению безаварийной работы реакторов должно уделяться особое внимание. Опыт расследования причин и обстоятельств возникновения аварий (всего в 14 странах мира за период с 1945 по 1987 г. на АЭС произошло более 150 инцидентов, из которых 27 квалифицируются как аварии) показал необходимость глубокоэшелонированной (многоуровневой) защиты реакторов.

Далее

Ушедший XX век был периодом интенсивного развития химической промышленности и небывало широкого применения синтетических органических соединений. Это было связано с возникшей необходимостью восполнения нехватки использовавшихся ранее традиционных природных материалов, возникшей в условиях экспоненциального роста населения планеты. Другим побудительным мотивом являлось стремление создать искусственные материалы с более широкой областью применения или превосходящие природные по своим потребительским качествам.

Далее

Интенсивное изучение состава микропримесей атмосферы в 1970-1980-х гг. позволило установить постоянное присутствие в ней тысяч органических соединений (Исидоров, 1985). Летучие углеводороды и их кислород-, азот-, серо- и галогенсодержащие производные преимущественно находятся в газовой фазе. Кроме того, множество органических компонентов обнаружено в составе аэрозолей.

Далее

Загрязнение человеком рек, озер и прибрежных районов морей происходило во все времена. Если первоначально наиболее острые проблемы были связаны с микробиологическим загрязнением рек и пресноводных озер, то в настоящее время на первый план выступило их антропогенное загрязнение различного рода химикатами и отходами их промышленного производства.

Далее