Теоретическая база управления в Древнеримском государстве

Последние несколько сотен тысяч  лет естественное содержание CO₂ в атмосфере колебалось от 180 - 200 частиц на 1 млн частиц воздуха в периоды оледенений до 280 - 300 частиц на 1 млн частиц в теплые климатические эпохи (рис. 10.2). За последние 200 лет концентрация СО₂ в воздухе изменилась с 275 до 350 частиц на 1 млн частиц воздуха, т.е. на 25%, а с 1958 по 2001 г. концентрация СО₂ возросла с 315 до 368 частиц (рис. 10.3).

Никогда за геологическую историю Земли содержание углекислого газа не менялось в атмосфере на такую большую величину. По расчетам Национальной академии наук США, к 2100 г. ожидается удвоение концентрации СО₂; по другим моделям к этому моменту количество СО₂ возрастет в 3 раза. Возможно, что удвоение произойдет уже к середине XXI в.

Метан поступает в атмосферу  при добыче газа, нефти и угля, производстве биогаза (см. главу 8), из-за гниения органических остатков на залитых  водой рисовых полях, роста численности  крупного рогатого скота (сейчас на Земле 1 млрд голов крупного рогатого скота). Из-за большого количества скота огромное количество метана выбрасывает в атмосферу Новая Зеландия. Концентрация в воздухе метана растет ежегодно на 1,2 - 1,5%. Сейчас его на 60% больше, чем было в доиндустриальную эру. К середине XXI в. ожидается удвоение концентрации метана в атмосфере.

С ростом применения в сельском хозяйстве  азотных удобрений и в результате сгорания углеродсодержащих видов  топлива при высоких температурах в ТЭС в атмосферу выбрасывается закись азота N₂O. Концентрация N₂O растет на 0,3 % в год. Концентрация фреонов растет со скоростью 4% в год. В целом к середине XXI в. парниковое влияние СН4, N₂O и фреонов может быть равным эффекту удвоения концентрации СО₂ в атмосфере.

КИСЛОТНЫЕ ОСАДКИ.

Антропогенные выбросы сернистого газа в 2 раза превышают поступление  этого газа в результате природных  явлений, антропогенные выбросы  оксидов азота составляют примерно 40% от естественных выбросов. Смешиваясь в облаках с парами воды, сернистый газ порождает серную кислоту, а оксиды азота - азотную кислоту, которые затем падают на землю в виде кислотных осадков. Проблема кислотных осадков возникла в начале 70-х годов XX в. Наиболее остро она проявилась в странах Скандинавского полуострова, где в тысячах озер стали исчезать рыба, микроорганизмы, причем вода вроде бы оставалась такой же чистой. Понадобились годы исследований, чтобы понять, что закисление среды и ее последствия - не только скандинавская проблема. Все грозные признаки этого налицо в восточных районах США (за 20 лет кислотность увеличилась в 10 - 30 раз в 30- 60% озер), в Канаде, ФРГ, Англии, Бельгии, Нидерландах, Польше и других странах Западной и Восточной Европы. Западные области СНГ также попадают в ареал распространения кислотных осадков .

От таких осадков страдают не только озера, но и леса, поля, пастбища. Кислота, падающая с неба, разъедает  исторические памятники, трубопроводы, столбы, бетонные фундаменты, кабели. В  Западной Европе жертвами кислотных  осадков стали 38 % лесов. Только в ФРГ от кислотных осадков пострадало около 50 % лесов,

в Австрии - около 30%, поражены леса в  Чехии, Словакии, Польше (75 %) и других странах Европы.

Швеция имеет более 100 тыс. озер на своей территории, из них 18 тыс. "мертвые", лишенные жизни . В Норвегии в 5000 из 17 500 озер исчезла рыба. В Канаде из-за частых кислотных осадков стали мертвыми 14 000 озер. 

Из-за кислотных осадков скорость коррозии в промышленных районах  в 2 -10 раз выше, чем в сельской местности. Когда люди вдыхают  туман, содержащий капельки кислоты, это вызывает у них аллергию и бронхит. При вдыхании кислотных частиц с пылью, содержащей тяжелые металлы (медь, цинк и др.), возможно появление раковых опухолей. Главным "экспортером" кислотных дождей в Европе в 80-х годах стала Великобритания. В нашу страну поступает в 8 раз больше сернистого газа и в 7,3 раза больше оксидов азота, чем выносится с ее территории в другие государства.

Для уменьшения выбросов сернистого газа предлагаются следующие  меры.

Промывка угля после измельчения. Это приводит и удалению 50 - 90% соединений серы-пирита и к увеличению стоимости электроэнергии примерно на 10%.

Химическое удаление серы - десульфурация. В этом случае затраты на производство электроэнергии возрастут на 15 - 25%. В США в 1991 г. около 50% угля, используемого на ТЭС, подвергалось очистке. Во Франции и Великобритании очищается весь уголь.

Замена угля на низкосернистые виды топлива: нефть и газ.

Сжигание угля в псевдосжиженном  слое в смеси с песком и известью, которая постоянно как бы кипит под действием вдуваемого снизу воздуха. В результате сера соединяется с известью и удаляется с золой.

Использование скрубберов - жидких фильтров, содержащих водный раствор извести, для газообразных продуктов сгорания.

Снижение выбросов оксидов азота возможно при использовании специальных горелок для последовательного дожигания первичных продуктов сгорания, с помощью селективного каталитического восстановления оксидов азота и др. Следует подчеркнуть, что чем выше степень очистки газов, тем выше ее стоимость .

РАЗРУШЕНИЕ  ОЗОНОВОГО СЛОЯ.

На высоте 18 - 26 км под действием  ультрафиолетового излучения Солнца в атмосфере возникает озоновой слой. Если привести весь озон к нормальному  давлению на поверхность Земли, то толщина  озонового слоя окажется равной 3-4 мм. Его общая масса меньше одной миллионной доли массы всей атмосферы. Тем не менее это надежный щит, который не только оберегает все живое на планете от прямого разрушения под действием жесткого ультрафиолетового излучения (проходит к Земле 1 % этого излучения) (рис. 10.10), но и предохраняет эволюцию от вредных мутаций.

Уменьшение озонового слоя на 1 % влечет за собой увеличение ультрафиолетового  излучения на 1,5%. Полное исчезновение озонового слоя, несомненно, означало бы прекращение высших форм жизни на Земле. Даже его утоныпение приводит к росту числа раковых заболеваний, гибели одноклеточных организмов, входящих в различные экосистемы, воздействию на генетический код живых организмов и увеличению числа мутаций.

Тепловой режим атмосферы и  ее динамика в значительной степени определяются способностью озона поглощать ультрафиолет. Утоныпение озонового слоя приведет к увеличению нагрева Земли, усилению ветра, циркуляции воздушных масс в атмосфере, наступлению пустынь.

В 1992 г. был опубликован доклад Программы ООН по окружающей среде. В нем, в частности, говорилось, что к 2000 г. толщина озонового слоя может уменьшиться на 5-10%. Это приведет к увеличению вирусных заболеваний, в том числе СПИДом, раку кожи (дополнительно 300 тыс. случаев ежегодно) и катаракте, расстройству иммунной системы и росту числа инфекционных заболеваний, а также снижению урожаев в сельском хозяйстве.

Впервые озоновую дыру над Антарктидой  обнаружили со спутников в 1979 г. Открыл озоновую дыру исследователь британской арктической службы Джозеф Чарльз Фарман. Мир узнал о ней в 1985 г. Исследования показали, что над Антарктидой уровень озона сократился на 40%, а за месяц (с октября по ноябрь) - на 60% (рис. 10.11).

Площадь озоновой дыры растет, и в  октябре 1997 г. она занимала 5 млн км², что равно площади США. Эта дыра перемещается и, когда она появляется над Австралией, число заболеваний раком кожи там увеличивается. В 1995 г. площадь этой дыры возросла уже до 25 млн км² и вдвое превысила размеры Европы. В 1999 г. плошадь дыры возросла до 27,3 млн км², что в 1,5 раза больше площади России. Замечена меньшая по размерам озоновая дыра и над Шпицбергеном.

ЗАГРЯЗНЕНИЕ ВОЗДУХА В ГОРОДАХ.

Крупные города являются центрами промышленности, в которых широко используется автомобильный  транспорт. А как известно, и промышленность, и автомобили выбрасывают в атмосферу города газы, резко ухудшающие экологическую обстановку. В Москве, где живет около 9 млн человек, в 2001 г. зарегистрировано 2,7 млн автомобилей. За год в воздух столицы выбрасывается более 2 млн т загрязняющих химических веществ, по 205 кг на каждого москвича. В 1999 г. 90% этих выбросов создавал автомобильный транспорт. Сейчас в городе запрещено использовать этилированный бензин, создающий особо вредные выбросы, внедряется экологический сертификат на каждый автомобиль, нейтрализаторы выхлопных газов.

Во многих странах ужесточаются требования к выхлопным газам  автомобилей. За последние 20 лет европейские  нормы по оксидам углерода снижены  в 20 раз, по углеводородам и оксидам  азота - в 17 раз.

Ведутся работы по снижению количества топлива, сжигаемого в двигателях автомобилей, переводу автомобилей на газ и  спирт с целью уменьшения вредных  выбросов, созданию электромобилей, работающих без выхлопных газов. Однако на зарядку  аккумуляторов таких автомобилей требуется затратить электрическую энергию, получаемую на тепловых или атомных электростанциях при соответствующем загрязнении окружающей среды.

Загрязнением атмосферы обусловлено  до 30 % общих заболеваний населения  промышленных центров. Если исключить из рассмотрения двуокись углерода СО₂, то в нашей стране в 1994 г. 30% выбросов в атмосферу приходилось на двуокись серы, 10% - на окислы азота, 25 % - на пыль. Пыль - это сложная смесь частиц, многие из них токсичны (включают мышьяк, ртуть, свинец, медь и прочие вредные металлы), вызывает аллергию, ослабление иммунитета, болезни дыхательных путей. В год в мире выбросы пыли оцениваются в 175 млн т. Твердые или жидкие частицы, находящиеся в воздухе во взвешенном состоянии, называются аэрозолями. Они воспринимаются в виде дыма (аэрозоль с твердыми частицами), тумана (аэрозоль с жидкими частицами), мглы или дымки. Основными источниками искусственных аэрозольных загрязнений воздуха являются ТЭС, которые потребляют уголь высокой зольности, обогатительные фабрики, металлургические и цементные заводы, промышленные отвалы, взрывные работы.

В 1991 г., по оценкам Всемирной организации  здравоохранения, 70% городских жителей  Земли дышали воздухом, который вреден для здоровья из-за высокого уровня смога, двуокиси серы, окиси азота и других загрязнений. Смог - это густой туман, возникающий в результате выбросов в атмосферу двуокиси азота, озона, углеводородов и других веществ, вступающих в реакции под действием солнечного света (фотохимический смог).

Окислы азота и углеводорода содержатся в выхлопных газах  автомобилей. Один легковой автомобиль ежегодно поглощает из атмосферы  в среднем 20 - 30 т кислорода и  выбрасывает 1000 кг окиси углерода, 30 кг оксидов азота и почти 100 кг различных углеводородов. Такие смоги - нередкое явление над Лондоном, Парижем, Лос-Анджелесом, Нью-Йорком и другими городами Европы и Америки. По своему физиологическому воздействию на организм человека они вызывают раздражение глаз и горла, крайне опасны для дыхательной и кровеносной систем и часто бывают причиной преждевременной смерти городских жителей с ослабленным здоровьем. В Лондоне в 1952 г. из-за загрязнений, скопившихся в воздухе (в первую очередь SO₂ в результате сжигания серосодержащих сортов угля и мазута), погибли более 4000 человек.

3.ЗАГРЯЗНЕНИЕ ГИДРОСФЕРЫ

ГИДРОСФЕРА ЗЕМЛИ

Гидросфера - водная среда, которая включает поверхностные и подземные воды. Поверхностные воды в основном сосредоточены в Мировом океане, содержащем около 91% всей воды на Земле. Поверхность Мирового океана (акватория) составляет 361 млн км². Она примерно в 2,4 раза больше площади суши - территории, занимающей 149 млн км². Если распределить воду ровным слоем, то она покроет Землю толщиной 3000 м. Если земной шар уподобить яйцу, то земная кора - это скорлупа, а гидросфера - тончайшая, меньше микрона, пленка на ее поверхности. Если же нашу планету уподобить головке младенца, то вся гидросфера будет равняться двум слезинкам на его ресницах.

Вода в океане (94 %) и под землей - соленая. Количество пресной воды составляет 6 % общего объема воды на Земле, причем очень малая ее доля (всего 0,36%) имеется в легкодоступных для добычи местах. Большая часть пресной воды содержится в снегах, пресноводных айсбергах и ледниках (1,7%), находящихся в районах в основном Южного полярного круга, а также глубоко под землей (4%). Годовой мировой речной сток пресной воды составляет 37,3 - 45 тыс. км³. Кроме того, может использоваться часть подземных вод, равная 13 тыс. км³. Каждый житель Земли в среднем потребляет 650 м³ воды в год (1780 л в сутки). Однако для удовлетворения физиологических потребностей достаточно 2,5 л в день, т.е. около 1 м³ в год. Большое количество воды требуется сельскому хозяйству (69%) главным образом для орошения; 23% воды потребляет промышленность; 6 % расходуется в быту.

Основные пути загрязнения гидросферы:

1) загрязнение нефтью и нефтепродуктами. Приводит к появлению нефтяных пятен, что затрудняет процессы фотосинтеза в воде из-за прекращения доступа солнечных лучей, а также вызывает гибель растений и животных. Каждая тонна нефти создает нефтяную пленку на площади до 12 км². Восстановление пораженных экосистем занимает 10 -15 лет;

2) загрязнение сточными водами в результате промышленного производства, минеральными и органическими удобрениями в результате сельскохозяйственного производства, а также коммунально-бытовыми стоками. Ведет к эвтрофикации водоемов - обогащению их питательными веществами, приводящему к чрезмерному развитию водорослей и гибели других экосистем водоемов с непроточной водой (озер и прудов), а иногда к заболачиванию местности;

3) загрязнение ионами тяжелых металлов. Нарушает жизнедеятельность водных организмов и человека;

4) загрязнение кислотными дождями. Приводит к закислению водоемов и гибели экосистем;

5) радиоактивное загрязнение. Связано со сбросом радиоактивных отходов;

6) тепловое загрязнение. Вызывается сбросом в водоемы подогретых вод ТЭС и АЭС. Приводит к массовому развитию сине-зеленых водорослей, так называемому цветению воды, уменьшению количества кислорода и отрицательно влияет на флору и фауну водоемов;

7) механическое загрязнение. Повышает содержание механических примесей;

8) бактериальное и биологическое загрязнение. Связано с разными патогенными организмами, грибами и водорослями.

ЗАГРЯЗНЕНИЕ ОКЕАНОВ И МОРЕЙ

Ежегодно в Мировой океан попадает более 10 млн т нефти и до 20 % Мирового океана уже покрыты нефтяной пленкой. В первую очередь это связано с тем, что добыча нефти и газа в Мировом океане стала важнейшим компонентом нефтегазового комплекса. В 1993 г. в океане добыто 850 млн т нефти (почти 30 % мировой добычи). В мире пробурено около 2500 скважин, из них 800 - в США, 540 - в Юго-Восточной Азии, 400 - в Северном море, 150 - в Персидском заливе. Эта масса скважин пробурена на глубинах до 900 м.