Истощение озонового слоя

1. Истощение озонового слоя

           Озоновый слой (озоносфера) охватывает весь земной шар, в атмосфере на высоте от 15 до 30 км от Земли выделяется слой с наибольшей концентрацией озона. Озон (О3) образуется под воздействием солнечной энергии, которая заставляет атомы кислорода отделяться от одной молекулы кислорода (О2), а затем присоединяться к другой молекуле. Насыщенность атмосферы озоном постоянно меняется в любой части планеты, достигая максимума весной в приполярной области. 

       Если озоновый слой удалось  бы опустить на плоскую поверхность  его толщина составила бы всего  лишь 1,5 миллиметра.

     Впервые истощение озонового слоя привлекло  внимание широкой общественности в 1985 г:; когда над Антарктидой было обнаружено пространство с пониженным (до 50%) содержанием озона, получившее название «озоновой дыры».

     С тех пор результаты измерений  подтверждают повсеместное уменьшение озонового слоя практически на всей планете. Так, например, в России за последние 10 лет концентрация озонового  слоя снизилась на 4-6% в зимнее время  и на З% - в летнее. 

     В настоящее время истощение озонового  слоя признано всеми как серьезная  угроза глобальной экологической безопасности. Снижение концентрации озона ослабляет  способность атмосферы защищать всe живое на земле от жесткого ультрафиолетового  излучения (УФ - радиация). Живые организмы  весьма уязвимы для ультрафиолетового  излучения, ибо энергия даже одного фотона из этих лучей достаточно, чтобы  разрушить химические связи в  большинстве органических молекул. Не случайно поэтому в районах  с пониженным содержанием озона  многочисленны солнечные ожоги, наблюдается рост заболеваемости людей  раком кожи и др. Так, например, по мнению ряда ученых - экологов, в России при сохранении нынешних темпов истощения  озонового слоя заболеют раком кожи дополнительно 6 млн. человек. Кроме  кожных заболеваний возможно развитие глазных болезней (катаракта и др.), подавление иммунной системы и т.д.  
Установлено также, что растения под влиянием сильного ультрафиолетового излучения постепенно теряют свою способность к фотосинтезу, а нарушение жизнедеятельности планктона приводит к разрыву трофических цепей биоты водных эко-систем, и т. д.   
Наука еще до конца установила, каковы же основные процессы, нарушающие озоновый слой. Предполагается как естественное, так и антропогенное происхождение «озоновых дыр». Последнее по мнению большинства ученых, более вероятно и связано с повышенным содержанием хлорфторуглероодов (фреонов). Фреоны широко применяются в промышленном производстве и в быту (хладоагрегаты, растворители, распылители, аэрозольные упаковки и др.). Поднимаясь в атмосферу, фреоны разлагаются с вьщелением оксида хлора, губительно действующего на молекулы озона.  
По данным международной экологической организации «Гринпис , основными поставщиками хлорфторуглеродов (фреонов) являются США - 30,85%, Япония - 12,42; Великобритания - 8,62 и Россия - 8,0%. США пробили в озоновом слое «дыру площадью 7 млн. км2, Япония - 3 млн. км2, что В семь раз больше, чем площадь самой Японии. В последнее время в США и ряде западных стран построены заводы по производству новых видов хладореагентов (гидрохлорфторуглеродов) с низким потенциалом разрушения озонового слоя . 
Согласно протоколу Монреальской конФеренции (1987 г.), пересмотренному затем в Лондоне (1991 г.) и Копенгагене (1992 г.), предусматривалос~ снижение выбросов хлорфторуглеродов к 1998 г. на 50 %. В соответствии с Законом РФ «Об охране окружающей среды (2002) охрана озонового слоя атмосферы от экологически опасных изменений обеспечивается посредством регулирования производства и использования веществ, разрушающих озоновый слой атмосферы, на основе международных договоров Российской Федерации и ее законодательства. В будущем необходимо продолжать решать проблему защиты людей от УФ - радиации, поскольку многие из ХЛОрфторуглеродов могут сохраняться в атмосфере сотни лет. 

     Пока  люди делают все, чтобы остановить ухудшение  ситуации в связи с истощением озонового слоя, нам необходимо защитить себя и свои семьи от неблагоприятного воздействия ультрафиолетовых лучей:

     Надо  сокращать до минимума пребывание на солнце, особенно с 10.00 до 15.00, когда  лучи солнца наиболее интенсивные.

     Носить  шапки с широкими полями и очки задерживающие УФ лучи.

     Пользоваться  солнцезащитным кремом с УФ-фактором более 15. Наносить его ежечасно, а  также после купания или активной деятельности.

     Покупайть продукцию (дезодоранты, моющие средства и др.) только со значком “Ozone Friendly” (Без фреонов).  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     2. Загрязнение воды и пищи ртутью.

     Глобальная  хозяйственная деятельность человечества приводит к существенным изменениям естественных циклов многих элементов. Такие циклы становятся природно-антропогенными и характеризуются определенными  нарушениями в отлаженном миллионами лет механизме функционирования биосферы. Это в полной мере относится  и к ртути.

     До  осуществленной человеком научно-технической  революции ртуть и ее соединения существенно не влияли на окружающую среду, так как их концентрации в  природе были крайне малы (8,3х10-6 %). По мере развития цивилизации применение ртути и ее соединений становилось  все более интенсивным, мировая  промышленность в последнее время  ежегодно производит около 9 000 т металлической  ртути, а всего в двадцатом  столетии было произведено примерно 500 тыс. т, из которых значительная часть  в итоге оказалась в окружающей среде. Это антропогенное влияние  существенно нарушило нормальный биогеохимический цикл ртути в результате чего биосфера наряду с влиянием других экотоксикантов стала испытывать и негативные эффекты  ртути и ее производных.

     2.1 Источники ртути и ее соединений в окружающей среде

     Обычно  рассматривают две группы источников поступления ртути и ее соединений в окружающую среду — природные  и антропогенные. При этом природные  источники подразделяют на глобальные, региональные и локальные.

     Основными глобальными источниками являются верхняя мантия земной коры (в первую очередь, продукты извержения вулканов и выветривания горных пород) и мировой  океан (включая все виды поверхностных  и подземных вод).

     К региональным источникам относят главным  образом крупные месторождения  ртутьсодержащих пород (рудные пояса  и зоны). В свою очередь, в качестве локальных источников рассматривают  лишь отдельные рудные поля.

     Основными антропогенными источниками ртути, загрязняющими атмосферу, почву  и водные экосистемы, являются: собственно производство ртути, черная и цветная  металлургия, целлюлозно-бумажная промышленность, сжигание угля, коксохимическое производство, сжигание отходов, химико-технологические  процессы, в которых ртуть и  ее соединения используются в качестве реагентов, катализаторов и электродов для получения широко применяемых  в народном хозяйстве продуктов (каустическая сода и хлор, красители, удобрения, пестициды, антиобрастающие  и другие специальные покрытия, зубные амальгамы и пр.) и добычи драгоценных  металлов (в частности, золота), а  также различные ртутьсодержащие  приборы (вакуумметры, барометры, термометры и т.п.) и изделия электроники  и электротехники (ртутные батареи  и микробатарейки, люминесцентные лампы  и др.). Одни только люминесцентные лампы, используемые на территории России, содержат -500 т металлической ртути.

     Антропогенный вклад ртути составляет около 1/3 всех поступлений этого металла  в атмосферу. Основной способ ее попадания  в водные экосистемы — со сточными водами в виде гомогенных и коллоидных растворов и взвесей. Количество антропогенной ртути, поступающей  в поверхностные водные экосистемы, составляет величину порядка 57 тыс. т, что в 10 раз превышает поступление  из природных источников.

     В водных экосистемах катионы ртути  Нg2+  образуют большое количество устойчивых комплексных соединений с различными органическими и неорганическими лигандами. Особую роль, в частности, играют комплексы неорганических солей ртути с природными гумусовыми веществами, в частности с гумусово - и фульвокислотами. Так как в природных водах ртуть интенсивно связывается с твердыми взвешенными частицами, то процессы сорбции-десорбции являются ключевыми для судьбы ртути в водных экосистемах. В удалении ртути из водных масс решающую роль наряду с сорбцией играет ее последующая седиментация.

     В целом, антропогенное поступление  ртути в окружающую среду в  Р Ф оценивается в 200 — 250 т (в  том числе 3— 5 т в результате аварий).

     При производстве металлической ртути  ее выбросы в атмосферу составляют от 5 до 7% от общего объема производства, а производство 1 т черновой меди сопровождается выбросами в атмосферу  более 2 т пыли с содержанием ртути  до 4%. В сточных водах этих предприятий  содержится до 0,01 мг/л ртути.

     2.2. Содержание ртути и ее соединений в окружающей среде.

     Литосфера.  Среднее содержание неорганических производных ртути в земной коре составляет около 50 мкг/кг, однако, некоторые руды, минералы и породы могут содержать и более высокие концентрации ртутных соединений. В почвах природное содержание ртути обычно принимается в среднем равным 10 нг/кг, однако, в загрязненных районах значения концентраций ртути могут быть на два-три порядка выше (при значении ПДК = 2,1 мг/кг).

     Формы нахождения ртути в почвенной  среде находятся в состоянии  динамического равновесия, в котором  значительную роль играют обусловленные  присутствием микроорганизмов процессы метилирования неорганических производных  ртути и деметилирования метилртутных соединений. Образование метильных  производных ртути приводит к  существенному возрастанию летучести (давление насыщенных паров диметилртути примерно в 10 тыс. раз больше соответствующего параметра для металлической ртути). При этом оказывается, что скорость улетучивания соединений ртути с поверхности почвы зависит от ее природы. Например, при одинаковой исходной концентрации (1 мг/кг) за шесть суток с поверхности песчаной и глинистой почв улетучивалось, соответственно; 25 и 43 % соединений ртути. В отличие от кадмия и цинка, являющихся соседями ртути по II группе Периодической системы Д. И. Менделеева, ртуть не увеличивает своей подвижности при закислении почвы, что объясняется прочным связыванием с содержащимися в почве гумусовыми веществами.

     Что касается метилртутных соединений, то типичными концентрациями, характеризующими их содержание в почвах, являются 0,02 — 0,4 мкг/г.

     Гидросфера.  Считается, что в Мировом океане к концу второго тысячелетия накопилось около 50 млн. т соединений ртути, а естественный вынос ртути в океан в результате эрозии составляет примерно 5 тыс. т в год.

     При ПДК для поверхностных вод 0,0005 мг/л концентрации растворенной ртути  в природных водах могут варьировать  от нанограммов до микрограммов в литре (для незагрязненных водных экосистем, в частности для арктического региона, типичной средней концентрацией считается С (Нg) < 1 мкг/л). При этом в хорошо аэрируемых водах, для которых окислительно-восстановительный потенциал среды Еh  > 0,5, будет преобладать двухвалентная ртуть (в виде Hg2+  или СН 3 Hg+ ), а при восстановительных условиях будет превалировать Нg 0 . Интенсивное связывание ртути с твердыми взвешенными частицами приводит к тому, что фактор концентрирования составляет величину порядка (1,3— 1,8)х105 ,  т.е. доля ртути, связанной со взвешенными частицами (размером менее 0,45 мкм) в 10 тыс. раз больше, чем растворенная доля.

     В донных отложениях ртуть практически  полностью связана с фракцией частиц диаметром менее 20 мкм. Факторы, обуславливающие эффективность  связывания ртути в донных отложениях, располагаются по значимости в следующем порядке: «содержание гумусовых веществ > размеры частиц > ионообменная способность катионов > площадь поверхности частиц». Среднее фоновое содержание в реках и озерах России растворенной ртути 0,09 мкг/л и взвешенной ртути 0,23 мкг/г. Соответствующие антропогенные показатели — 10 г/л и 6 г/г.

     Исследование  экосистемы Черного моря показало, что имеет место пространственно-временная изменчивость в распределении ртути во всех районах моря и значительное ее концентрирование в поверхностном микрослое (ПМС, толщиной не более 1 мм) по сравнению с нижележащими слоями воды. Во многих случаях концентрации ртути в ПМС превышают 1 мкг/л, а в западной части моря существенно превышают эту величину. По мере удаления от шельфа эти концентрации незначительно уменьшаются. Оценочные расчеты показывают, что в ПМС содержится около 263 т ртути.

     Изучение  вопроса о влиянии качества сточных  вод Северобайкальского отделения Байкало-Амурской магистрали на загрязнение вод озера Байкал ртутью показало, что вода Северного Байкала и рек Тыи и Кичеры претерпевает загрязнение на уровне 0,1 - 0,2мкг/л. Существенный вклад в загрязнение о. Байкал ртутью внесли и сточные воды Байкальского целлюлозно- бумажного комбината (БЦБК). Было показано, что ртуть в сточных водах БЦБК, в основном, присутствует в виде комплексов с хлорид - ионами (HgCl2 , HgCl4 2- и т.д.). Сочетание механических, биологических и химических методов очистки сточных вод БЦБК позволяет снизить содержание в них ртути до 0,0005 мг/л, что соответствует современным эколого-гигиеническим стандартам. Однако в образующемся при этом и обезвоженном шлам-лигнине содержание ртути может достигать весьма высоких концентраций (до 4 мкг/кг).

     Исследование  накопления ртути в верхних слоях  озерных донных отложений (седиментов) в Арктике показывает, что концентрации ртути в этих слоях более чем  за столетний период увеличились  от 0,03 до 0,11 мкг/г. В России самое  сильное загрязнение наблюдается  вблизи металлургических комбинатов на Кольском полуострове и в Норильске, где соответствующие концентрации превышают фоновые уровни в десятки, а кое-где и в сотни раз. Вследствие того, что озерные седименты являются превосходными накопителями тяжелых  металлов, возможно, что эти уровни загрязнения останутся высокими в течение многих десятилетий. Крайне важно, что количества ртути во времени  увеличиваются не только в озерных, но и в морских донных отложениях. Даже на Северном полюсе в седиментах с глубин от 22 до 3м концентрации ртути возрастают от 0,03 до 0,13 мкг/кг. Эти экспериментальные данные, по-видимому, указывают на увеличивающийся глобальный поток ртути, которая осаждается в Арктике из-за холодного климата.