Экология, окружающая среда и человек - [25]

Из уже действующих международных программ защиты озонового слоя можно назвать совместный российско-американский проект «Метеор-З-ТОМС». С космодрома Плесецк нашим носителем выведен на орбиту метеорологический спутник «Метеор-4», на котором кроме штатной научно-исследовательской аппаратуры установлен спектрометр «ТОМС», созданный в НАСА (США) для изучения и составления глобальных карт распределения озона над планетой, а также для слежения за его изменчивостью.

В 1996 г. Центральная аэрологическая обсерватория (ЦАО) в городе Долгопрудном под Москвой приступила к составлению и регулярной публикации карт концентрации озона над Европейской частью России и рядом стран СНГ. Карты помогают следить за вредоносным жестким излучением Солнца. При изучении воздействия ультрафиолета учитывается, что суммарная ультрафиолетовая радиация у поверхности Земли определяется не только надежностью озоновой защиты, но и плотностью облаков, высотой Солнца над горизонтом, степенью отражения его лучей от поверхности Земли.

Измерения производят более 40 метеостанций на территории СНГ (30 из них в России) прибором М-124, сконструированным в Главной геофизической обсерватории в Санкт-Петербурге.

В летной программе Международного авиационно-космического салона МАКС-2003 заявлено около 200 российских и зарубежных самолетов. Среди них — уникальная исследовательская лаборатория — самолет М-55 «Геофизика». Аналога ему в мире нет. Благодаря этому самолету-«высотнику» ученые проводят исследования с самых верхних слоев атмосферы.

Состояние озонового слоя находится под пристальным вниманием ученых, особенно в приполярных областях, где разрушение озона в антарктической стратосфере может достигать внушительных размеров.

Но атмосфера изменчива в результате действия естественных и антропогенных факторов. На высоте 17—18 км, где в Арктике расположен максимум озонового слоя, исследовать механизмы изменчивости очень сложно. На самолете М-55 «Геофизика» выполнено уже пять научных международных программ, в которых участвовали Россия, Италия, Германия, Швеция, Швейцария, США. Результаты измерений позволили уточнить важные детали механизма каталитического разрушения озона в присутствии полярных стратосферных облаков. Эти данные будут использованы в моделях для прогноза состояния озонового слоя.

Кислотные дожди

Термин «кислотные дожди» ввел в 1872 г. английский инженер Роберт Смит в книге «Воздух и дождь: начало химической климатологии». Кислотные дожди, содержащие растворы серной и азотной кислот, наносят значительный ущерб природе. Их жертвами становятся земля, водоемы, растительность, животные и постройки.

При сжигании любого ископаемого топлива (угля, горючего сланца, мазута) в составе выделяющихся газов содержатся диоксиды серы и азота. В зависимости от состава топлива их может быть меньше или больше. Особенно насыщенные сернистым газом выбросы дают высокосернистые угли и мазут. Миллионы тонн диоксидов серы, выбрасываемые в атмосферу, превращают выпадающие дожди в слабый раствор кислот.

Окислы азота образуются при соединении азота с кислородом воздуха при высоких температурах, главным образом в двигателях внутреннего сгорания и котельных установках. Получение энергии, увы, сопровождается закислением окружающей среды. Трубы теплоэлектростанций достигают 250—300, даже 400 м, следовательно, выбросы в атмосферу теперь рассеиваются на огромные территории.

Дождевая вода, образующаяся при конденсации водяного пара, должна иметь нейтральную реакцию, т. е. рН=7 (pH — показатель, характеризующий кислотные или щелочные свойства раствора). Но даже в самом чистом воздухе всегда есть диоксид углерода, и дождевая вода, растворяя его, чуть подкисляется (pH 5,6—5,7). А вобрав кислоты, образующиеся из диоксидов серы и азота, дождь становится заметно кислым. Уменьшение pH на одну единицу означает увеличение кислотности в 10 раз, на две — в 100 раз и т. д. Мировой рекорд принадлежит шотландскому городку Питлокри, где 20 апреля 1974 г. выпал дождь с pH 2,4, — это уже не вода, а что-то вроде столового уксуса.

В 1996 г. на территории России вместе с осадками выпало более 4 млн т серы и 1,25 млн т нитратного азота. Особенно тревожная ситуация сложилась в Центральном и Центрально-Черноземном районах, а также в Кемеровской области и Алтайском крае, Норильске. В Москве и Санкт-Петербурге с кислотными дождями на землю в год выпадает до 1300 кг серы на 1 км². Заметно меньше кислотность осадков в прибрежной зоне северных, западно- и восточносибирских морей. Самым благоприятным регионом в этом отношении признана Республика Саха (Якутия).

В 70-х годах XX в. в реках и озерах Скандинавских стран стала исчезать рыба, снег в горах окрасился в серый цвет, листва с деревьев раньше времени устлала землю. Очень скоро те же явления заметили в США, Канаде, Западной Европе. В Германии пострадало 30%, а местами 50% лесов. И все это происходит вдали от городов и промышленных центров. Выяснилось, что причина всех этих бед — кислотные дожди.

Показатель pH меняется в разных водоемах, но в ненарушенной природной среде диапазон этих изменений строго ограничен. Природные воды и почвы способны нейтрализовать определенную часть кислоты и сохранить среду, однако буферные возможности природы небеспредельны.