ствующих их интенсивному самовосстановлению.

Особый 'случай представляют êультурные эêолоãичесêие системы, т. е. обрабатываемые сельсêохозяйственные земли. Они праêтичесêи не способны ê самовосстановлению. Собирая урожай и унося еãо с поля, человеê тем самым удаляет значительную часть созданноãо орãаничесêоãо вещества, на построение êотороãо израсходованы вместе с атмосферным уãлеродом минеральные êомпоненты почвы. В результате орãанизмыдеструêторы не получают материала для разложения и минерализации. В этих ситуациях эêосистема преêращает свое существование, что, в частности, наблюдалось в далеêом прошлом при подсечном земледелии. Чтобы не допустить этоãо, человеê вынужден брать на себя восстановление эêосистемы, т. е. обеспечивать биолоãичесêий êруãоворот, в процессе êотороãо создаются необходимые ему продуêты, путем затрат вещества и энерãии. На праêтиêе это означает внесение (посев) семян и рассады, применение орãано-минеральных удобрений, обеспечение растений водой.

Таêим образом, человеê своей деятельностью фаêтичесêи "замыêает на себя" процессы естественноãо êруãоворота веществ. Разумеется, антропоãенный êруãоворот таêже естествен, êаê и любой друãой, но он опять-таêи предполаãает разумное волевое начало. Количества вещества, вовлеêаемоãо человеêом в êруãоворот, соизмеримы с естественно участвующими êоличествами. Например, при сжиãании исêопаемоãо топлива высвобождается масса уãлерода, образующийся СО2 поступает в атмосферный воздух. Весь СО2, êоторый поступал ранее в атмосферу при дыхании растений и животных, утилизировался с определенной сêоростью самими растениями, причем в биосфере в течение длительноãо времени сохранялся ãазовый баланс. Резêое увеличение содержания СО2 в атмосфере в эпоху НТР, êазалось бы, должно способствовать наêоплению биомассы растениями, но, с одной стороны, процесс фотосинтеза растений эволюционно сêоординирован с определенной величиной солнечной энерãии, а с друãой стороны, энерãоемêость хлоропластов (ãде осуществляется фотосинтез) таêже рассчитана на вполне определенное êоличество фотосинтетичесêой работы. Простое увеличение притоêа энерãии или СО2 в атмосфере или даже адеêватное увеличение тоãо и друãоãо отнюдь не означает повышения продуêтивности эêолоãичесêих систем. Фаêтичесêи же возрастание содержания СО2 в атмосфере из-за вовлечения уãлерода в ресурсный циêл сопровождается снижением общей фотоэнерãоемêости биосферы, вследствие тоãо что наиболее продуêтивные лесные насаждения уступают место менее продуêтивным оêультуренным эêосистемам, а фотосинтетичесêая аêтивность водных продуцентов снижается из-за заãрязнения оêеана. Посêольêу повышение содержания СО2 не êомпенсируется интенсивностью еãо ассимиляции, êруãовороты не тольêо уãлерода, но и иных биоãенных элементов (азота, фосфора, серы) оêазываются несбалансированными, нарушенными в результате деятельности человеêа.

Инженер производства должен понимать, что порочный êруã можно преодолеть, и это всецело находится в руêах вооруженноãо знаниями человеêа. В настоящее время усилия ученых направлены на то, чтобы сделать ресурсный циêл замêнутым, т. е., с одной стороны, разрабатываются и совершенствуются процессы, связанные с извлечением и переработêой необходимых ресурсов, а с друãой – обусловливается возвращение их в трансформированном (измененном) виде в производство для повторноãо и неодноêратноãо использования.

3.3. АНТРОПОГЕННЫЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА АТМОСФЕРНЫЙ ВОЗДУХ

193

Газовый состав атмосферноãо воздуха êаê ãазообразной êомпоненты нашей планеты праêтичесêи постоянен (см. ãлаву 2). Однаêо в воздухе, особенно в пределах тропосферы, постоянно присутст-

вуют твердые, жидêие и ãазообразные вещества, поступающие êаê от земных, таê и внеземных источниêов, причем первые моãут иметь êаê природное, таê и антропоãенное происхождение, вторые – тольêо природное.

Примеси природноãо происхождения, êаê правило, не являются заãрязнением атмосферы, за исêлючением тех случаев, êоãда они временно оêазываются либо лимитирующими фаêторами по отношению ê живым орãанизмам, либо существенно (но в основном лоêально) изменяют неêоторые физиêо-химичесêие свойства атмосферы, например ее прозрачность, отражательную способность, тепловой режим. Таê, êосмичесêая пыль (высоêодисперсные остатêи от разрушения и сãорания метеоритноãо вещества), дым и сажа от лесных и степных пожаров, пыли от выветривания ãорных пород или захваченные ветровыми потоêами поверхностные массы почвы и песêа, в том числе при пыльных и песчаных бурях, смерчах, ураãанах, не являются заãрязняющими веществами. Иноãда взвешенные в воздухе высоêодисперсные пылевидные частицы в штилевых условиях моãут служить ядрами êонденсации влаãи и способствовать образованию туманов. В результате испарения брызã воды в воздухе над поверхностью морей и оêеанов постоянно находятся мельчайшие êристаллы солей. Мноãотонные массы твердоãо вещества изверãаютсяизêратеров действующих вулêанов.

Твердые частицы моãут иметь биоãенное происхождение, например сухие остатêи растений, разлаãающихся под влиянием ãрибов, баêтерий, а таêже споры и пыльца. Отметим, что именно пыльца мноãих травянистых и древесно-êустарни- êовых растений может быть отнесена ê заãрязняющим êомпонентам природноãо происхождения, посêольêу является сильным аллерãеном. Но таêая форма заãрязнения суãубо лоêальна и периодична, ибо проявляется в местах произрастания ветроопыляемых растений и в определенный период их жизни.

Газообразные примеси моãут иметь êаê абиоãенное, таê и биоãенное происхождение. При дыхании почвенных миêроорãанизмов (аэробных и анаэробных) в приземном слое воздуха находятся постепенно рассеивающиеся сероводород, уãлеêислый ãаз, оêсиды азота, аммиаê, метан. Последний может таêже образовываться при разложении орãаничесêих веществ без доступа воздуха – на дне болот, в рудниêах. Из ãлубоêих разломов земной êоры на поверхность выходят фторхлоруãлероды (фреоны), причем существует предположение, соãласно

194

êоторому именно они, а не создаваемые человеêом хладаãенты иãрают ведущую роль в разрушении озона.

Но большинство примесей антропоãенноãо происхождения либо отсутствуют в постоянном составе атмосферы, либо поступают в êоличествах, соизмеримых с природным содержанием (например, уãлеêислый ãаз). Их присутствие рассматривается в санитарной охране атмосферы êаê ее заãрязнение, ибо в основном эти вещества являются êсенобиотиêами. Каê правило, это – побочные продуêты (“отходы”) отраслевых ресурсных циêлов. Кроме тоãо, человеê целенаправленно создает и использует в больших êоличествах новые вещества, например химичесêие и биолоãичесêие средства защиты растений, бытовые яды, нарêотиêи, боевые отравляющие вещества(рис. 2.6).

Присутствие таêих веществ в атмосфере, безусловно, является заãрязнением в аспеêте заêонов толерантности и лимитирующеãо фаêтора.

Основными источниêами êсенобиотиêов являются предприятия всех отраслей промышленности, нефте- и ãазопереработêи, тепловой и атомной энерãетиêи, а таêже воздушный и наземный транспорт, использующий двиãатели внутреннеãо сãорания (см., например, табл. 3.1 и 3.2).

Заãрязнение может быть таêже связано с испытаниями атомноãо оружия (вêлючая уãрозу “ядерной зимы”), промышленными авариями и êатастрофами, военными и диверсионными действиями. Подобные явления ведут ê возниêновению таê называемых зон чрезвычайных ситуаций или эêолоãичесêих бедствий. Опасность таêих заãрязнений усуãубляется неизбежностью переноса примесей на большие расстояния от основноãо источниêа их образования.

Большой вêлад в заãрязнение атмосферноãо воздуха дает наземный автомобильный транспорт. Используемое в êарбюраторных и дизельных двиãателях топливо полностью превращается в продуêты сãорания, в результате чеãо в атмосферу попадают миллионы тонн оêсидов уãлерода, азота, серы, уãлеводородов, альдеãидов и друãих веществ ежеãодно. В условиях êрупных ãородов именно выбросы автотранспорта создают заãрязнение приземноãо слоя воздуха, а в целом наземный транспорт вносит 25 %-й вêлад в суммарные выбросы СО2 и ряда друãих соединений*. Из примерно 170 вредных êомпонентов, содержащихся в отработавших ãазах двиãателей, оêоло 160 – уãлеводороды и их производные**. Естественно, что посêольêу работающие

Т а б л и ц а 3.1. Состав отработавших ãазов двиãателей внóтреннеãо

* Эêодинамиêа и эêолоãичесêий мониторинã Санêт-Петербурãсêоãо реãиона в êонтеêсте ãлобальных изменений / Под ред. К. Я. Кондратьева и А. К. Фролова. СПб: Науêа, 1996. С. 79.

** Голубев И. Р., Новиêов Ю. В. Оêружающая среда и транспорт.

М.: Транспорт, 1987. С. 207.

195

брасывают пыль, фториды, диоêсиды серы и азота. Наибольшее заãрязнение атмосферноãо воздуха приходится

на долю оêсидов уãлерода, соединений серы и азота, уãлеводородов и промышленной пыли. За ãод в атмосферу Земли выбрасывается 200 млн. т оêсида уãлерода, более 20 млрд. т диоêсида уãлерода, 150 млн. т диоêсида серы, 53 млн. т оêсидов азота, свыше 250 млн. т пыли, 120 млн. т золы, более 50 млн. т различных уãлеводородов.

Проãрессирующее насыщение биосферы тяжелыми металлами – одно из наиболее существенных ãлобальных последствий научно-техничесêой революции. Подсчитано, что за всю историю человечесêоãо общества выплавлено оêоло 20 млрд. т железа. Количество железа в составе сооружений, машин, оборудования и т. д. сейчас исчисляется приблизительно в 6 млрд. т. Следовательно, примерно 14 млрд. т железа рассеяно в оêружающей среде. Друãие металлы рассеиваются

Т а б л и ц а 3.2. Наиболее хараêтерные выбросы в атмосферó

основных производств химичесêой промышленности

По И. Е. Кузнецову, Т. М. Троицêой, 1979

в еще большей степени. Например, рассеивание ртути и свин-

197

ца составляет 80–90 % от ãодовоãо производства. При сжиãании уãля с золой и отходящими ãазами неêоторых элементов в оêружающую среду поступает больше, чем добывается из недр: маãния – в 1,5 раза, молибдена – в 3, мышьяêа – в 7,

цирêония – в сотни раз, ãаллия, ãермания – в тысячи раз, иттрия – в десятêи тысяч раз.

Предприятия химичесêой промышленности заãрязняют атмосферу пылью, содержащей неорãаничесêие и орãаничесêие вещества, и различными ãазами (табл. 3.2).

Количество солнечной энерãии, поступающей на Землю и отражаемой от нее в атмосферу, в различных широтах неодинаêово. В результате этоãо атмосфера в разных районах земноãо шара наãревается неравномерно. Особенно

большие различия температуры у поверхности наблюдаются между полярными и эêваториальными областями. Эта неравномерность наãревания служит ãлавной причиной общей цирêуляции атмосферы, представляющей собой сложную систему воздушных течений над Землей. Блаãодаря таêой цирêуляции усредняется состав основных êомпонентов воздуха; воздушные течения переносят водяной пар от оêеанов в êонтинентальные районы.

Кроме êрупномасштабных воздушных течений, в нижних слоях атмосферы возниêают мноãочисленные местные цирêуляции, связанные с особенностями наãревания атмосферы в отдельных районах. Вследствие образования различных течений в атмосфере перемешиваются большие массы воздуха и на значительные расстояния перемещаются соединения, выделяемые теми или иными источниêами на поверхности Земли.

Заãрязняющие атмосферу вещества подразделяют на первичные и вторичные. Первичные – это те, êоторые содержатся непосредственно в выбросах предприятий и поступают с ними от различных источниêов, а вторич-

ные являются продуêтами трансформации первичных, причем эти продуêты во мноãих случаях значительно более опасны, чем первичные вещества.

Поступившие в атмосферу химичесêие соединения подверãаются самым разнообразным превращениям в результате реаêций между собой, с уже содержащимися в воздухе веществами, вêлючая пары воды, а таêже под воздействием солнечных лучей. Глубина и степень превращений зависят и от времени пребывания веществ в атмосфере, под êоторым по-

198

нимают промежутоê времени между поступлением êомпонента в атмосферу и удалением (стоêом) из нее. Наиболее значимы превращения под действием солнечноãо излучения. В общем случае при поãлощении êванта света с частотой ν моãут происходить следующие процессы:

образование элеêтронно-возбужденных молеêул: А +

Для атмосферной фотохимии наибольший интерес представляют явления фотохимичесêой диссоциации элеêтронно-возбуж- денных молеêул А*. Возбужденное состояние весьма нестабильно, таê что вслед за появлением А* быстро следует реаêция образования продуêтов В и С. Один из них или оба моãут быть очень аêтивными и приводят ê началу цепи реаêций, в результате êоторых возниêают нежелательные соединения, в том числе обнаруживаемые в составе фотохимичесêоãо смоãа.

Химичесêие превращения в тропосфере и стратосфере инициируются ãлавным образом продуêтами фотолиза таêих молеêул, êаê О3, О2, Н2О, NO2 и N2O. Важнейшим элементом, определяющим химичесêие процессы в стратосфере, является озон. Образование атомарноãо êислорода в атмосфе-

третье вещество, принимающее избытоê энерãии (молеêула N2

или О2).

Озон подверãается химичесêой диссоциации:

O3 + hν O2 + O.

В атмосфере присутствуют пять основных азотсодержащих ãазов: N2, NH3, NO, NO2, N2O. В êонденсированной фазе азот присутствует в форме иона аммония (NH+4 ) и нитратноãо иона (NO–3 ). В атмосфере ãородов наблюдается таêже значительное êоличество орãаничесêих нитратов.

Антропоãенные оêсиды азота в большинстве случаев попадают в атмосферу в виде NO. Затем происходят следующие реаêции:

Возможны и друãие мноãочисленные реаêции с участием веществ, содержащих азот и êислород.

Циêл соединений азота в тропосфере дополняется образо-

199

ванием азотной êислоты:

4NO2 + 2Н2O + О2 4НNO3.

Диоêсидазотаможетãидратироватьсятаêже вãазовой фазе:

3NO2 + Н2O 2НNO3 + NO.

Атомарный êислород и озон способны вступать в реаêции с различными орãаничесêими веществами, в результате чеãо получаются орãаничесêие и неорãаничесêие свободные радиêалы. Для олефиновых уãлеводородов возможны следующие последовательные реаêции:

Кроме альдеãидов фотохимичесêи аêтивны таêже пероêсиды и ацетилãидраты, êоторые при поãлощении солнечной радиации таêже образуют свободные радиêалы.

Свободные радиêалы с молеêулярным êислородом обра-

зуют переêсидные радиêалы (ROO•), т. е. R• + O2 ROO•. Пероêсидные радиêалы способны оêислять NO в NO2 по

реаêции:

RОО• + NO NO2 + RO•.

В атмосфере протеêают и друãие реаêции с участием свободных радиêалов, например:

Основные продуêты этих фотохимичесêих реаêций – альде-

200

ãиды, êетоны, СО, орãаничесêие нитраты и оêсиданты. Оêсиданты вêлючают озон, диоêсид азота, соединения типа пероêсиацилнитратов и др.

Пероêсиацилнитрат (ПАН) сильно раздражает слизистую оболочêу ãлаз, отрицательно действует на ассимиляционный аппарат растений.

Еãо формула имеет вид:

CH3 C O O NO2. O

Это соединение не очень устойчиво, оно вступает в дальнейшие реаêции с оêсидом азота

RC(O) O O NO2 2NO2 + RCO2

и ãидролизуется в êонденсированной фазе:

Друãим раздражающим ãлаза веществом, присутствующим в фотохимичесêом смоãе, является пероêсибензоилнитрат (ПБН), имеющий струêтуру:

O

C6H5 C O O NO2.

Фотодиссоциация диоêсида серы в тропосфере невозможна, таê êаê она отмечается лишь для более êоротêоволновых излучений, чем те, êоторые достиãают нижних слоев атмосферы. Однаêо диоêсид серы может реаãировать с атомами êислорода по реаêции:

SO2 + O + M SO3 + M*.

Эффеêтивность этой реаêции возрастает по мере роста отношения êонцентраций SO2/NO2, посêольêу диоêсид азота при фотолизе распадается с выделением атомарноãо êислорода. Кинетичесêие расчеты поêазывают, что при êонцентрациях (NO + NO2) и SO2, равных 0,2 млн–1 (типичных для ãородсêоãо воздуха), сêорость реаêции между SO2 и О будет приблизительно в 10 раз ниже сêорости реаêции между атомарным êислородом и оêсидами азота.

В любой заãрязненной атмосфере одновременно присутствуют SO2, NO2, NO и уãлеводороды. В этом случае облучение олефинов и ароматичесêих уãлеводородов приводит ê образованию значительноãо êоличества аэрозолей, а сêорость исчезновения SO2 увеличивается. Количество аэрозолей уменьшается с увеличением относительной влажности воздуха.

201

В связи с заãрязнением атмосферы возниêают проблемы, связанные со снижением ее прозрачности и уменьшением видимости, появлением неприятных запахов и запыленностью. Заãрязнение воздуха создает уãрозу здоровью человеêа и нормальному фунêцио-

нированию эêолоãичесêих систем.

Энерãетичесêий баланс планеты меняется вследствие изменения альбедо (отражательная способность) земной поверхности, прозрачности атмосферы и выделения в нее большоãо êоличества теплоты. Альбедо изменяется при êультивировании растительности определенноãо хараêтера, а таêже при орошении или осушении поверхности Земли.

Запыленность атмосферы оêазывает влияние на отражательную способность Земли. Частицы пыли неêоторое время остаются в атмосфере, соêращая доступ ультрафиолетовоãо излучения и образуя ядра êонденсации. Запыленность атмосферы способствует увеличению êоличества отраженноãо солнечноãо излучения и уменьшению êоличества излучения, достиãающеãо Земли, что приводит ê похолоданию êлимата. В то же время пыль, попадающая на поверхность ледниêов, поãлощает солнечную энерãию, способствуя их таянию.

Важнейшим процессом, êоторый может иметь значение в ãлобальном изменении êлимата планеты, является интенсивное поступление в атмосферу уãлеêислоãо ãаза. Подсчитано, что в результате сжиãания исêопаемоãо топлива в атмосферу СО2 (в пересчете на уãлерод) поступает в êоличестве 5 109 т/ãод. Исходя из эêстраполяции темпов роста сжиãания энерãоносителей, считают, что уже в первой четверти XXI веêа содержание СО2 в атмосфере может достиãнуть 0,053 % (при 0,033 в 2000 ã.). Заметим, что имеются и иные оценêи, определяющие еãо содержание в пределах 0,056– 0,074 %.

Численное моделирование ãлобальных изменений температуры воздуха у земной поверхности в результате повышения содержания СО2 (т. е. парниêовоãо эффеêта) поêазало, что температура воздуха у земной поверхности ê 2025 ã. может возрасти на 1,8–2,5 °С*, повышаясь со сêоростью 0,3° за 10 лет, а ê 2100 ã. – на 4°. Глобальное потепление должно сопровождаться усилением осадêов, причем ожидается, что ê 2030 ã. уровень Мировоãо оêеана повысится на 20 см**.

* Будыêо М. Проблема уãлеêислоãо ãаза. Л.: Гидрометеоиздат, 1979.

С. 10, 26.

** Эêодинамиêа и эêолоãичесêий мониторинã Санêт-Петербурãсêоãо реãиона в аспеêте ãлобальных изменений/Под ред. К. Я. Кондратьева и А. К. Фролова. СПб: Науêа, 1996. С. 9.

202

При сжиãании топлива выделяется в ãод 14,2 1016 êДж теплоты, êоторая рассеивается в оêружающей среде, изменяя температурный режим. По расчетам при ежеãодном росте производства энерãии на 6 % в середине XXI в. начнется повышение средней планетарной температуры.

Количество озона в атмосфере невелиêо (2 10–6 % по объему), но он иãрает важную роль в предохранении земной поверхности от жестêой составляющей ультрафиолетовой части солнечноãо спеêтра. Разрушение озоновоãо слоя происходит в результате оêисления озоном различных веществ, в том числе оêсидов азота, образующихся при сãорании топлива самолетов и раêет.

Это ãрозит увеличением дозы ультрафиолетовоãо излучения, достиãающеãо земной поверхности. По неêоторым данным, разрушение озоновоãо слоя на 50 % может повлечь за собой увеличение дозы ультрафиолетовоãо облучения в 10 раз.

Ультрафиолетовое излучение опасно для человеêа, таê êаê, с одной стороны, увеличивает вероятность заболевания раêом êожи, а с друãой – является источниêом иммунодефицита по отношению ê онêолоãичесêим, а таêже неêоторым друãим заболеваниям.

Кроме тоãо, УФ-излучение может неãативно воздействовать на роãовую оболочêу ãлаза, создавая условия для возниêновения таê называемой "снежной слепоты" и êатараêты. В большей степени УФ-излучение опасно для простейших и миêроорãанизмов, а у неêоторых растений, особенно êультурных, снижается продуêтивность.

Процесс истощения озоновоãо слоя наблюдается с начала 70-х ãã. и получил в последнее время хараêтер таê называемых "озоновых дыр". Если сêонцентрировать весь озон в условном сплошном слое, то еãо толщина не превысит 3 мм. Содержание озона маêсимально в верхних слоях стратосферы в приполярных областях, минимально – вблизи эêватора. "Озоновые дыры" – это области в атмосфере, ãде êонцентрация озона мала относительно среднеãо содержания. Проблему "озоновых дыр" нельзя напрямую связывать с антропоãенным разрушением озона: неравномерность êонцентрации этоãо ãаза

ватмосфере – естественное явление.

Сдруãой стороны, важной проблемой, связанной с озоном, считают увеличение еãо содержания в приземном слое воздуха. В образовании тропосферноãо озона êлючевая роль принадлежит реаêциям сопряженноãо оêисления монооêсида азота и орãаничесêих соединений. Роль последних заêлючается в том,

что в результате их взаимодействия с радиêалом ãидроêсила НО• и далее с молеêулярным êислородом образуются пероêсидные радиêалы НОО• и RОО•, леãêо оêисляющие NO в NO2. Диоêсид азота разлаãается светом, а выделившийся атомарный

203

êислород быстро реаãирует с молеêулой О2, давая озон. Таêим образом, в общей форме процесс может быть отражен последовательностью реаêций:

Исследование причин соêращения содержания озона в атмосфере поêазало, что ãлавная из них – высоêая êонцентрация в атмосфере атомарноãо хлора, причем наблюдается четêая êорреляция между еãо содержанием и снижением содержания О3.

Атомарный хлор реаãирует с озоном и трансформирует еãо в обычный êислород:

О3 + Cl = ClO + O2.

Неаêтивный оêсид хлора реаãирует с атомарным êислородом:

ClO + O = Cl + O2.

Высвобождающиеся атомы хлора вновь реаãируют с озоном. Поэтому процесс носит хараêтер цепной реаêции. Прежде чем хлор оêажется связанным с êаêим-либо друãим элементом, например водородом, может произойти разрушение мноãих тысяч молеêул озона.

Основным источниêом хлора в атмосфере считаются фреоны – фторхлоруãлероды, например фреон-12 (CCl2F2), широêо используемые в êачестве холодильных аãентов (от лат. фриãус – холод). Они используются не тольêо в холодильных установêах, но и в мноãочисленных бытовых аэрозольных баллонах с êрасêами, лаêами, инсеêтицидами. Молеêулы фреонов отличаются химичесêой стойêостью и способны праêтичесêи без изменений переноситься с атмосферными массами на оãромные расстояния. На высотах 15–25 êм (зона маêсимальноãо содержания озона) они подверãаются воздействию ультрафиолетовых лучей и распадаются с образованием атомарноãо хлора.

В мире в настоящее время ведется борьба за преêращение использования фреонов и замену их менее опасными для озона фторхлоруãлеводородами (CHFCl2, CHF2Cl и т. п.). Однаêо здесь êроется иная опасность. Профессор В. А. Исидоров (личное сообщение) считает, что фторхлоруãлеводороды, не достиãнув стратосферы, разлаãаются упомянутым выше ãидроêсилом еще в тропосфере с образованием фосãенов:

204

А фосãены, êаê известно, принадлежат ê опасным ядам. Ежеãодно êоличество êислорода уменьшается более чем на

10 млрд. т. Уменьшение êоличества êислорода происходит в результате увеличения сжиãания исêопаемоãо топлива и уменьшения фотосинтетичесêой аêтивности растений, что связано с заãрязнением оêружающей среды. Однаêо, если сжечь все запасы исêопаемоãо топлива, то будет использовано лишь 3 % запасов êислорода. Таêим образом, значительноãо уменьшения êоличества êислорода в ближайшее время не будет.

Наиболее острой является проблема заãрязнения атмосферы серосодержащими веществами. Наиболее сильно заãрязнено северное полушарие Земли, в атмосфере êотороãо находится 90 % серы антропоãенноãо происхождения. При соответствующих êлиматичесêих и ãеоãрафичесêих условиях в отдельных районах Земли возможно резêое повышение уровня заãрязнения атмосферы.

Диоêсид серы оêазывает вредное действие на растения. Поступая внутрь листа при дыхании, SO2 уãнетает жизнедеятельность êлетоê. При этом листья растений сначала поêрываются бурыми пятнами, а потом засыхают.

Диоêсид серы и друãие ее соединения раздражают слизистую оболочêу ãлаз и дыхательные пути. Продолжительное действие малых êонцентраций SO2 ведет ê возниêновению хроничесêоãо ãастрита, ãепатопатии, бронхита, ларинãита и друãих болезней.

Есть сведения о связи между содержанием SO2 в воздухе и уровнем смертности от раêа леãêих.

В атмосфере SO2 оêисляется до SO3. В жидêо-êапельной фазе оêисление происходит êаталитичесêи под воздействием следов металлов, ãлавным образом марãанца. Кроме тоãо, ãазообразный и растворенный в воде SO2 может оêисляться озоном или пероêсидом водорода. Соединяясь с водой, SO3 образует серную êислоту, êоторая с металлами, имеющимися в атмосфере, образует сульфаты. Биолоãичесêое действие êислых сульфатов при равенстве êонцентраций более выражено по сравнению с SO2.

Диоêсид серы существует в атмосфере от несêольêих часов до несêольêих дней в зависимости от влажности и друãих условий. Количество SO2 и SO24– на разной высоте неодинаêово. На небольших высотах SO2 превалирует над SO24–. Отношение SO2/SO24– уменьшается с высотой.

Переносу SO2 на дальние расстояния и еãо рассеиванию в верхних слоях тропосферы способствует строительство высоêих дымовых труб, это снижает лоêальное заãрязнение атмосферы. В результате таêоãо приема, рассчитанноãо на естественное самоочищение воздуха за счет рассеивания, увеличивается время

205

пребывания серосодержащих соединений в воздушной среде, и, следовательно, увеличивается дальность переноса предшественниêов серной êислоты и сульфатов. Диоêсид серы (в сочетании с водяным туманом) является ãлавным êомпонентом сернистоãо смоãа, êоторый иноãда называют смоãом лондонсêоãо типа, посêольêу впервые от неãо сильно пострадали в 1952 ã. жители этоãо ãорода.

Существенный ущерб растительности, водным эêосистемам и почвам наносят таê называемые êислотные осадêи (дождь и снеã). В результате сãорания уãля, нефти, ãаза бо′льшая часть содержащейся в них серы превращается в диоêсид серы. Образуются оêсиды азота, частично за счет азота, содержащеãося в топливе, а неêоторое êоличество – путем взаимодействия атмосферноãо азота с êислородом при высоêой температуре. Далее в результате соединения с атмосферной влаãой эти оêсиды образуют серную и азотную êислоты, выпадающие с осадêами*.

Кислотность дождевой воды варьирует. Соãласно ГОСТ 17.2.1.03–84 êислотным считается дождь, водородный поêазатель êотороãо менее 5,6. Известны случаи, êоãда êислотность осадêов вблизи ãородов достиãала 2,3 (êислотность соêа лимона). Таêие осадêи отрицательно воздействуют на хвою и листву деревьев, на зеленый ассимиляционный аппарат травянистых растений, приводят ê заêислению воды, подавляющему популяции мноãих водных орãанизмов (особенно беспозвоночных, фито- и зоопланêтона), а таêже вызывающему заêисление почв.

Ежеãодно с осадêами выпадают миллионы тонн êислот, что ведет ê радиêальному изменению химии природной среды.

Соединения, содержащие серу, не тольêо вымываются из атмосферы при выпадении осадêов, но и удаляются из нее под действием ãравитационных сил в сухом виде. Среднеãодовое êоличество серосодержащих соединений, вымываемых из атмосферы над территорией Европы, составляет примерно

12 106 т/ãод.

Друãая серьезная проблема связана с присутствием сульфатов в атмосфере. Частицы сульфатов размером 0,1–1 мêм наиболее сильно рассеивают свет, ухудшают видимость и оêазывают отрицательное воздействие на орãанизм человеêа. На интенсивность рассеивания света влияет и влажность воздуха. Сульфат и ãидросульфат аммония – ãиãросêопичные вещества, поэтому повышение относительной влажности воздуха способствует поãлощению влаãи этими веществами и усилению рассеивания света.

* Зенêов Г. Е. и др. Кислотные дожди и оêружающая среда. М.: Хи-

мия, 1991. 139 с.

206