Атмосфера служит для Земли теплоизоляционным одеялом и радиационным экраном. В верхнем ее слое — стратосфере (на высоте 15—50 км) — кислород и озон поглощают основную часть идущего от Солнца ультрафиолетового излучения, губительного в высоких дозах для всего живого — оно повреждает генетический материал. Ультрафиолет определенного волнового диапазона полезен для человека, поскольку ведет к образованию витамина D, однако известно, что чрезмерное пребывание на солнечном свете повышает риск рака кожи. Кроме того, поглощая солнечное излучение, озон в стратосфере нагревает ее, приводя к образованию глубокого слоя температурной инверсии, в котором температура воздуха повышается с высотой. Этот слой ограничивает распространение конвекционных токов, и любое его изменение серьезно отразится на глобальных погодных системах, т. е. на сложившемся климате.
Озон образуется в стратосфере при действии солнечного излучения на кислород. ХФУ и некоторые другие летучие вещества, например четыреххлористый углерод и хлороформ, часто применяемые как растворители, газы-вытеснители в аэрозольных баллончиках и хладагенты в холодильниках, довольно устойчивы химически и накапливаются в атмосфере, усиливая парниковый эффект. Главная проблема, однако, в том, что, диффундируя в верхние слои атмосферы, они расщепляются солнечным излучением, выделяя хлор и фтор, которые реагируют с озоном, превращая его в кислород быстрее, чем происходит обратный процесс; иными словами, эти газы разрушают озоновый экран.
В 1987 г. впервые зафиксировано его сезонное, но полное исчезновение над Антарктидой, а в девяностых годах регулярно наблюдалось истончение озонового слоя над Арктикой. Причины этого не вполне понятны. Возможно, произошло переохлаждение верхнего слоя атмосферы из-за усиления парникового эффекта, удерживающего тепло у поверхности Земли. Это способствует формированию стратосферных ледяных облаков над полюсами. А в таких условиях концентрация озона быстро падает. Следовательно, как ни печально, происходящее сейчас повсеместное снижение выбросов ХФУ не обязательно приведет в ближайшем будущем к восстановлению озонового экрана, на что надеялись ученые. Возможно, потребуется более радикальная борьба с усилением парникового эффекта.
Сложная природа кислотных дождей. Схема взаимодействия загрязнителей воздуха, приводящего к разным эффектам в зависимости от характера местности. (Из С. Rose (1985) Acad rainfalls on British woodland, New Scientist, 108, 1482, 52-57)
Кислотные дожди
Кислотные дожди не простое и не единое по своей природе явление. Кислотообразующие газы, а именно диоксид серы (SO2) и оксиды азота (N0X) выделяются при сжигании ископаемого топлива. Неполное сгорание последнего приводит к выбрасыванию в атмосферу также углеводородов. Газы могут действовать сами по себе или вымываться из атмосферы водой, подкисляя снег и дождь. В наиболее промышленно развитых регионах планеты, например на востоке США, в Западной Европе, на северо-востоке Китая и в Японии, регулярно выпадают осадки с рН заметно ниже 4,0.
Кислотные дожди (рН<5) часто приводят к серьезным изменениям экосистем и наносят ущерб постройкам. Нередко это происходит в странах, соседних с теми, где находятся основные источники газов-загрязнителей. Например, в Норвегии и Швеции кислотные дожди обусловлены промышленными выбросами в Великобритании и индустриальных центрах Европы, сносимыми господствующими ветрами в сторону Скандинавии. В центральной части Швеции и на юге Норвегии эти осадки снижают уловы семги и форели, а также поражают леса. Отмирание деревьев из-за кислотного загрязнения сейчас широко распространено по всей Европе, а в Британии от него страдают бук и тисе.
Колебания уловов семги в норвежских реках: А — на юге страны в области, наиболее страдающей от кислотных дождей; Б —в других 68реках Норвегии. (Из F. Pearce (I986) Unravelling a century of acid pollution, New Scientist 11, 1527, p. 33.)
Кислотные дожди вымывают магний и кальций из почвы и поврежденных листьев. В конечном итоге с понижением рН в почвенный раствор переходят алюминий, марганец и такие тяжелые металлы, как железо и кадмий, концентрации которых могут достигать токсичных значений, приводя к поражению корней и унитуацию поможет только снижение выбросов загрязнителей в атмосферу. Сейчас основное внимание уделяется борьбе с диоксидом серы, поскольку нетрудно выявить ею промышленные источники, среди которых основными являются работающие на каменном угле электростанции. Кроме того, существуют эффективные, хотя и дорогостоящие технологии очистки от серы газовых выбросов. Однако в долгосрочной перспективе не менее важно сократить поступление в атмосферу углеводородов и оксидов азота.
