Екологічні проблеми сучасності

Екологічні проблеми сучасності

Екологічна проблема – зміна природного середовища під дією природних і антропогенних факторів, що веде до порушення структури та функціонування природи.

Екологічні проблеми сучасності переважно пов'язані з антропогенними впливами, під якими розуміють діяльність, пов'язану з реалізацією економічних,

рекреаційних, військових, культурних та інших інтересів людини, які вносять зміни у природне середовище. Вони можуть бути позитивними і негативними,

тривалими і короткочасними, цілеспрямованими і стихійними, точковими і площинними, глобальними, регіональними і локальними.

Серед основних глобальних екологічних проблем сучасності вчені виділяють наступні: «парниковий ефект», виснаження озонового екрану,

кислотні опади, проблему утилізації відходів, забруднення довкілля,

опустелювання, деградацію грунтів, ерозію грунтів, вирубування лісів,

скорочення чисельності і вимирання тварин, зміна клімату, виснаження природних ресурсів, захворюваність населення, смоги.

Особливостями сучасних екологічних проблем є: глобальність,

вузькорегіональна специфіка, незворотність негативних змін, можливість природної саморегуляції, подолання негативних наслідків діяльності людини.

Головними причинами виникнення сучасних екологічних проблем є:

демографічний вибух, колосальні масштаби людської діяльності, нераціональне споживання первинних природних ресурсів, технократичне мислення.

Глобальний характер сучасних екологічних проблем проявляється у впливі на всі оболонки Землі – тверду, газову, водну. При цьому антропогенна діяльність вийшла далеко за межі біосфери, глибоководні впадини світового океану, ближній космос.

Екологічні проблеми є частиною глобальних проблем людства. Глобальні загальнолюдські проблеми характеризуються рядом найважливіших ознак. Це масштаби прояву даних проблем, які виходять за межі однієї держави.

Глобальні проблеми мають планетарні масштаби, характеризуються високим ступенем гостроти, є комплексними, пов'язаними між собою. Ще однією характерною рисою глобальних проблем є їх динамізм. Це зростання числа проблем, яких відносять до глобальних, а також ймовірність зниження або збільшення гостроти тої чи іншої з них.

1. Парниковий ефект

Клімат Землі, що залежить переважно від стану її атмосфери, протягом геологічної історії періодично змінювався: чергувалися епохи істотного похолодання й епохи потепління.

Проте атмосфера Землі розігрівається набагато швидше, ніж будь – коли в минулому.

За даними ООН, з кінця 19 до початку 21 століття глобальна температура на земній кулі підвищилась загалом на 0,6°С. Середня швидкість підвищення глобальної температури до 1970 р. становила 0,05°С за 10 років, а останніми десятиліттями вона подвоїлась.

Під парниковим ефектом розуміють можливе підвищення глобальної температури земного шару в результаті змінитеплового балансу, зумовлене парниковими газами.

Глобальне потепління – процес поступового зростання середньорічної температури атмосфери Землі та Світового океану.

Позиція Міждержавної групи експертів із зміни клімату ООН, узгоджена з національними академіями країн «Великої вісімки», полягає в тому, що середня температури Землі піднялася на 0,7 °С з часів початку промислової революції

(друга половина 18 ст.), і що більша частка потепління, що спостерігалась за останні 50 років, викликана діяльністю людини, в першу чергу викидом газів,

викликаючих парниковий ефект: вуглекислого газу та метану.

К 2013 р. наукова спільнота повідомляє, що процес глобального потепління призупинився, вивчаються процеси зупинення росту температур.

Кліматичні системи змінюються як в результаті природних внутрішніх процесів, так і у відповідь на зовнішні впливи (антропогенні і неантропогенні).

При цьому геологічні та палеонтологічні дані показують наявність довготривалихкліматичних циклів, які у четвертинному періоді прийняли форму періодичних зледенінь, причому теперішній час припадає на міжльодовиковий час.

За останні 2000 років виділяється декілька кліматичних циклів похолодання та потепління, що зміняють один одного.

Причини таких змін клімату залишаються невідомими, проте серед основних зовнішніх впливів – зміна орбіти Землі, сонячної активності,

вулканічні викиди і парниковий ефект. За даними прямих кліматичних спостережень (зміна температур протягом останніх 200 років), середні температури на Землі підвисились, проте причини такого підвищення залишаються предметом дискусій. Однією з найбільш широко обговорюваних причин є антропогенний парниковий ефект.

Існує науковий консенсус, що поточне глобальне потепління з високою ймовірністю пояснюється діяльністю людини і викликано антропогенним ростом концентрації вуглекислого газу в атмосфері Землі, і як наслідок,

збільшенням парникового ефекту.

Парниковий ефект був виявлений Жосеформ Фурьє у 1824 р. і вперше був кількісно досліджений Сванте Арреніусом у 1896 р. Парниковий ефект – це процес, при якому поглинання та випускання інфрачервоного випромінювання атмосферними газами викликає нагрівання атмосфери і поверхні планети.

На Землі основними парниковими газами є водяна пара (36-70%

парникового ефекту), вуглекислий газ (9-26%), метан (4-9%) і озон (3-7%).

Атмосферні концентрації вуглекислого газу і метану збільшились на 31% і 149% відповідно порівняно із очатком промислової революції в середині 18 ст.

Біля половини всіх парникових газів, що отримуються під час господарської діяльності людства, залишаються в атмосфері. Біля ¾ всіх антропогенних викидів вуглекислого газу за останні 20 років стали результатом добування і

спалювання нафти, природного газу, вугілля. Приблизно половина об'єму антропогенних викидів вуглекислоти зв'язується наземною рослинністю і океаном. Більша частина решти викидів CO2 викликана змінами ландшафту, в

першу чергу вирубуванням лісів, проте швидкість зв'язування наземною рослинністю вуглекислого газу перевищує швидкість його антропогенного вивільнення внаслідок зведення лісів.

Були запропоновані різноманітні гіпотези, що пояснюють зміни температури Землі відповідними змінами сонячної активності. Стверджується,

що сонячна та вулканічна активність можуть пояснити половину температурних змін до 1950 року, але їх загальний ефект псля цього приблиз но дорівнює нулю.

В теперішній час Земля знаходиться у фазі підсилення геодинамічної активності, що супроводжується сильними землетрусами, наприклад Індонезія, 2004 р., Японія, 2011 р., вулканічною активністю, динамікою глибинних розломів з вивільненням з надр великої кількості газів глибинного походження:

радону, гелію, метану, підсилюючих парниковий ефект.

Теорія малого леднікового періоду часто використовується противниками концепцій антропогенного глобального потепління і парникового ефекту.

Згідно цієї теорії, сучасне потепління – це природний вихід з малого льодовикового періоду 14 – 19 ст., яке можливо призведе до відновлення температур малого кліматичного оптимум 10 – 13 ст. Або навіть Атлантичного оптимуму.

Світовий океан – величезний акумулятор сонячної енергії. Саме він визначає швидкість та напрям руху теплих океанічних, а також повітряних мас на планеті, які в свою чергу сильно впливають на клімат. Крім того, в водах світового океану розчинено величезну кількість вуглекислоти (біля 140 трлю тон, що в 60 разів більше, ніж в атмосфері), а також ряду інших парникових газів. В результаті певних природних процесів (потепління клімату, океанічного вулканізму) ці гази можуть надходити в атмосферу, істотним чином впливаючи на клімат Землі. У випадку потепління збільшується випаровування водяної

пари (парникового газу) з поверхні океану. Внаслідок вивердження вулкану в океані в атмосферу викидаєтьмя велика кількість яквуглекислого газу, так і метану. Метан утримує тепла у 20 разів більше, ніж вуглекислота, але його вплив на глобальне потепління є непрямим. При потраплянні метану в атмосферу відбувається хімічна реакція з молекулами кисню та водню. В

процесі цієї реакції виділяється діоксид вуглецю та водяна пара – основні гази,

що беруть учать у парниковому ефекті.

За останні 120 років вміст вуглекислого газу в повітрі збільшився на 17%.

Збільшення концентрації парникових газів по – різному впливає на величину парникового ефекту, що визначається особливостями поглинання самою молекулою газу. Так, вплив метану на 1 молекулу повітря на парниковий ефект у 25 разів інтенсивніше, ніж у випадку з вуглекислим газом, а молекула фреону ефективніше у 11000 разів.

Збільшення концентрації парникових газів в атмосфері призвело до того,

що порівняно із індустріальним періодом середня глобальна температура повітря підвисилась на 0,5 – 0,6°С. Несправдження деяких прогнозів показує,

що глобальні процеси є досить складними і вимагають ще більшого та детального дослідження.

Парниковий ефект для біосфери Землі має як негативні так і позитивні наслідки. До негативних наслідків глобального потепління клімату можна віднести підвищення рівня Світового океану за рахунок танення материкових і гірських льодовиків, морських льодів, теплового розширення океану.

Вивчення екологічних наслідків парникового включає різного роду моделювання.

Сьогодні підвищення рівня океану досягає біля 25 см за 100 років. При значному підвищенні температури повітря (понад 1,5 – 2° С) площа гірського зледеніння, площа та товщина морських льодів будуть інтенсивно зменшуватися, що призведе до катастрофічному підвищенню рівня океану.

Це тягне за собою виникнення складних екологічних та соціально –

економічних проблем: затоплення приморських рівнин, посилення абразійних процесів, погіршення водопостачання та порушення каналізаційних систем приморських міст, руйнування сільськогосподарських інфраструктур, деградація мангрової рослинності.

Підраховано, що підіймання рівня океану на 1 м викличе затоплення

20% території Бангладеш, майже всіх сільськогосподарських угідь Єгипту,

постраждають майже всі приморські міста Китаю.

Зараз ЮНЕСКО здійснює міжнародну програму ГЛОСС «Глобальна система спостережень за рівнем моря», яка і повинна спрогнозувати наслідки глобального потепління клімату.

До позитивних екологічних наслідків процесу глобального потепління можна віднести вплив на лісові екосистеми та на сільське господарство в цілому за виключенням промислових регіонів. Так, за глобального потепління клімату буде відмічатися зростання випаровування з поверхні океану і пов'язаний з ним ріст вологості клімату, особливо важливі для азидних областей. Підвищення концентрації діоксиду вуглецю в атмосфері може інтенсифікувати фотосинтез, а отже сприяти росту продуктивності як природних лісових формацій, так і для культурних рослин. За деякими даними, середня урожайність зернових культур може зрости на 67%, а

кормових трав на 95%.

Проте, в цілому негативні наслідки парникового ефекту в екологічному відношенні прогнозуються як переважаючі над позитивними.

Іншим газом, що створює парниковий ефект на планеті, є метан.

Основна природна причина утворення метану – діяльність бактерій, що за без кисневих умов розкладають вуглеводні. Це відбувається перш за все на болотах. Метан утворюється в кучах компосту, на звалищах, рисових полях, а

також при добуванні викопного палива.

Крім діоксиду вуглецю і метану до парникових газів відносяться хлорфторвуглеводні (фреони) та їх замінники.

Повна відсутність парникових газів в атмосфері призвела б до зниження температури у поверхні Землі на 30 - 33°С.

Зміни концентрації парникових газів і температури у земної поверхні

(значні у льодовикові періоди) вже відбувались на планеті. Так, внаслідок вулканічної діяльності і великих лісових пожеж різко зростала концентрація СО2, що призводило до природних екологічних криз і катастроф.

Потенціал глобального потепління – характеризує розігріваючу дію молекули парникового газу відносно молекули діоксиду вуглецю.

Кількість СО2 в атмосфері при сучасних темпах споживання людиною викопного палива подвоюється кожні 23 роки, що може призвести до потепління клімату вже у 2025 р. на 1°С. Через інерційність глобальних процесів потепління продовжиться ще декілька десятиріч навіть при стабілізації вмісту парникових газів в атмосфері.

На підставі розрахунків, проведених з використанням кліматичних моделей, зроблений висновок, що якщо не застосовувати заходи з припинення викидів парникових газів, то рівень моря на Землі підніметься приблизно на 200 мм к 2030 р., та на 600 – 1000 мм до кінця століття.

За прогнозами вчених, загальне потепління у багато разів перевищить адаптаційні здатності багатьох природних угруповань. Парниковий ефект може призвести до швидкої загибелі лісів і окремих видів тварин, зміщенню географічних зон – до скорочення територій, придатних для життя рослин,

тварин, людини. За деякими оцінками, до третини всіх наземних екосистем можуть почати змінюватися і переходи в інший тип, наприклад, ліса – в степи,

тундри – в ліса.

Занепокоєння світового суспільства проблемою парникового ефекту призвела до розробки і прийняття у 1992 р. в Ріо–де–Жанейро міжнародної

рамкової конвенції ООН по зміні клімату. У грудні 1997 р. в Кіото (Японія) на Конференції сторін цієї конвенції був підписаний протокол до конвенції, що встановлював для промислово розвинених держав – учасників чіткі ліміти

(кількісні зобов’язання) із скорочення викидів СО2 відносно базового 1990 р.

Мета угоди в Кіото – добитись сукупного скорочення до 2008 – 2012 рр.

відповідних викидів хоча б на 5%, для чого члени Європейського Союзу і Швейцарія повинні знизити викиди на своєї території на 8%, США – на 7%,

Японія – на 6% на рік.

Кіотський протокол передбачає реалізацію ряду спільних програм,

зокрема створення унікального механізми торгівлі квотами. Сторони протоколу можуть перерозподіляти між собою (наприклад, перепродавати)

дозволені їм протягом певного періоду об’єму викидів.

Одна з причин сучасних бурних політичних дебатів по проблемі парникового ефекту – нерівномірний внесок держав у справу. В розвинутих країнах викиди відповідних газів на душу населення в 10 разів більше, ніж в країнах третього світу.

2. Руйнування озонового екрану

Завдяки озоновому екрану ультрафіолетова сонячна радіація в шарі між

15 і 40 км над земною поверхнею послаблюється приблизно у 6500 разів.

Озон утворюється переважно в стратосфері під дією короткохвильової частини ультрафіолетового випромінювання Сонця. Залежно від пори року та віддаленості від екватору вміст озону у верхніх шарах атмосфери змінюється,

проте значні відхилення від середніх величин концентрації озону вперше були відмічені лише на початку 80 – тих років минулого століття. Тоді над південним полюсом планети різко збільшилась озонова діра – область з пониженим вмістом озону. Восени 1985 р. його вміст знизився відносно

середнього на 40%. Зменшення вмісту озону спостерігалось й в інших широтах.

Зменшення товщини озонового шару призводить до зміни кількості ультрафіолетового випромінювання Сонця, що досягає поверхні Землі,

порушенню теплового балансу планети.

Встановлено, що збільшення дози ультрафіолетового випромінювання на 1% призводить до збільшення ракових захворювань на 2%.

По розрахункам 1 молекула хлору здатна руйнувати до 1 млн. молекул озону в стратосфері, а 1 молекула оксиду азоту – до 10 молекул озону.

Феномен антарктичної озонової діри по одній з теорій пояснюється впливом флорфторвуглеводнів (фреонів) антропогенного походження.

Вимірювання показали майже двократне перевищення фонових концентрацій частинок, що містять хлор, у зоні антарктичної діри і наявність у весняні місяці в стратосфері над Антарктидою областей майже без озону.

Природною причиною руйнування озонового екрану через надходження в стратосферу атомарного хлору є хлор метан – продукт життєдіяльності організмів в океані і лісових пожеж на суходолі. В результаті діяльності людини в атмосфері з’явився надлишок азотних і галогеновуглецевих сполук.

Оксиди азоту антропогенного походження утворюються при згорянні палива.

Зона стратосфери піддається впливу ракетної техніки. Принципово нові проблеми виникають при використанні ракетоносіїв на твердому паливі,

оскільки воно містить багато сполук хлору і азоту. При підйомі на висоту 50

км при загальній масі корисного вантажу 29,5 т для прискорювачів американського спейс – шатл кількість відходів, найбільш небезпечних для озонового екрану, складає: хлор та його сполуки – 187 т, оксиди азоту – 7 т,

оксиди алюмінію (у вигляді аерозолю) – 177 т.

Атомарний хлор утворюється в стратосфері в результаті фотохімічного руйнування флорфторвуглеводнів або фреонів (хладонів). Ці речовини є леткими і стійкими в тропосфері. Проте в умовах стратосфери вони починають розпадатись з утворенням вільним атомів галогенів.

Хлорфторвуглеводні є дуже стабільними сполуками. Час їх існування в атмосфері – десятки і навіть сотні років.

Розуміючи гостроту і складність цієї проблеми, що постала перед людством, учасники міжнародних переговорів у Відні у березні 1985 року підписують «Віденську конвенції з охорони озонового шару». Проте сторони не прийшли до згоди про єдині міжнародні заходи із обмеження виробництва і викидів хлорфторвуглеводнів.

Кислотні опади

Кислотні опади є проблемою, яка у випадку безконтрольного розвитку може викликати істотні економічні та соціальні збитки. Частина процесів окислення грунтів і води є природними, проте вони не можуть зрівнятися з окисленням,

що є результатом власної діяльності людини у промисловій та енергетичній областях.

Кислотні опади (дощі, тумани, сніг) – це опади, кислотність яких вище нормальної. Дощова вода у чистому повітрі має рН = 5,6. Чим нижче значення рН, тим вища кислотність. Якщо кислотність води нижче за 5,5, то опади вважаються кислотними. На великих територіях промислово розвинутих країн світу випадають опади, кислотність яких перевищує нормальну від 10 – 1000

разів (рН = 5 – 2,5).