Екогеографія України - Гавриленко О.П. - Розділ 8 СУЧАСНИЙ СТАН ТА ОСНОВНІ ПРОБЛЕМИ РЕСУРСІВ АТМОСФЕРНОГО ПОВІТРЯ В УКРАЇНІ

Атмосфера — це повітряна оболонка Землі, що є однією з найголовніших умов життя. Як відомо, без їжі людина може прожити місяць, без води — тиждень, а без повітря не витримає і кількох хвилин. Атмосферне повітря — життєво важливий компонент навколишнього природного середовища, природна суміш газів, які є за межами жилих, виробничих та інших приміщень^*104.

*104: {Закон України "Про охорону атмосферного повітря" від 16 жовтня 1992 р. №2707-ХІІ(зі змінами і доповненнями, внесеними Законами України від 28 лютого 1995 р. №875/95-ВР, від 21 червня 2001 р. №2556-ІІІ) //ВВР. - №50. – С. 1.}

До того, як людина освоїла вогонь майже 10 тис. років тому, атмосферним повітрям лише дихали. Із розвитком поселень і промисловості атмосфера стала використовуватись як джерело кисню з метою спалення різних видів палива та викиду відходів енергетичних та інших промислових підприємств. Перші спроби охорони атмосфери в місцевому масштабі відомі з XIII ст. Наприклад, в Англії у 1273 р. був прийнятий закон про заборону спалювання вугілля у Лондоні. Наприкінці XIX ст. затвердили закони про охорону атмосферного повітря: у Німеччині — 1900 р., в Англії — 1906, у Франції — 1917, в Росії —1919 р.

Атмосфера — власне зовнішня оболонка геосфери, її маса становить лише 1 млн маси Землі, але вона відіграє величезну роль у всіх природних процесах. Атмосфера навколо земної кулі визначає загальний тепловий режим поверхні Землі, захищає її від шкідливих космічних випромінювань. Циркуляція атмосфери впливає на місцеві кліматичні умови, а через них — на режим річок, ґрунтово-рослинний покрив, а також на екзогенні процеси рельєфоутворення. Відомо, що сонячна енергія, яка потрапляє на Землю, є однією з умов необхідних для життя, але її доза визначається атмосферою. Якби її не було, удень земна поверхня нагрівалася б до +100 °С, а вночі б її температура становила б -100 °С. Звичайно, що 200-градус-ний перепад добових температур набагато перевищує можливості до виживання всіх форм земного життя.

Крім цього, через атмосферу відбувається фотосинтез та обмін енергії й інформації — основні процеси в біосфері. Атмосферні процеси спричинюють низку складних екзогенних процесів (вивітрювання гірських порід, діяльність повітряних мас і природних вод тощо). Для деяких організмів (бактерії, літаючі комахи, птахи та інші) атмосфера — це основне середовище життя.

Атмосфера також регулює найважливіші параметри: температуру, вологість, тиск. Тобто, найзагальнішою характеристикою стану атмосфери є клімат. Цикли кисню, вуглецю, азоту, води обов'язково проходять атмосферну стадію. Головне при цьому те, що за допомогою такої властивості атмосфери, як динамічність, різні речовини разом із вітрами розподіляються по всій земній кулі. Дуже важливою ознакою атмосфери є прозорість, яка визначає інтенсивність фотосинтезу — єдиного природного процесу фіксації сонячної енергії на Землі. Сучасний газовий склад атмосфери — це результат тривалого історичного розвитку земної кулі. В атмосферному повітрі міститься азот — 78,09 %, кисень — 20,95, аргон — 0,93, вуглекислий газ — 0,03 %, а також пара води.

8.1. Головні сучасні проблеми атмосфери та їх вияв в Україні

Із розвитком промисловості, міст і транспорту з'явилося нове джерело потрапляння речовини в атмосферу — так зване техногенне забруднення, яке за потужністю викидів таке саме, як сучасна вулканічна діяльність. Атмосферне забруднення — потрапляння у повітря різних газів, частинок рідких або твердих речовин, парів, що перевищує нормальну концентрацію речовин і негативно впливає на організми, погіршує їх життєві умови. Атмосферне забруднення — це несприятливі зміни стану атмосферного повітря, повністю або частково зумовлені діяльністю людини, які безпосередньо чи опосередковано змінюють розподіл енергії, рівні радіації, фізико-хімічні властивості атмосфери й умови існування живих організмів. Ступінь змін і масштаб наслідків залежить від: 1) інтенсивності та характеру власне забруднення; 2) стійкості атмосферного повітря до антропогенного навантаження.

Забруднення атмосферного повітря полягає в змінах його складу і властивостей у результаті потрапляння або утворення в ньому фізичних, біологічних факторів і (або) хімічних сполук, що можуть несприятливо впливати на здоров'я людини та стан навколишнього природного середовища. Забруднювальна речовина — це речовина хімічного або біологічного походження, що є або потрапляє в атмосферне повітря і може прямо або опосередковано негативно впливати на здоров'я людини та стан навколишнього середовища^*105.

*105: {Закон України "Про охорону атмосферного повітря" від 16 жовтня 1992 р. №2707-ХІІ(зі змінами і доповненнями, внесеними Законами України від 28 лютого 1995 р. №875/95-ВР, від 21 червня 2001 р. №2556-ІІІ) //ВВР. - №50. – С. 1.}

Нині спостерігається катастрофічне зменшення вмісту кисню в атмосфері. За останні 10—20 років його кількість зменшилася настільки, наскільки за попередні 10 тис. років. Серед основних причин цього явища вирізняють такі:

— зменшення обсягів потрапляння кисню у зв'язку зі скороченням зеленого покриву планети;

— зменшення фітопланктону Світового океану внаслідок його забруднення;

— використання кисню транспортними засобами (наприклад, легковий автомобіль протягом 1 тис. км пробігу спалює річну норму споживання кисню людиною);

— споживання живими організмами (у середньому людина споживає 500 л кисню на добу);

— використання промисловістю шляхом спалювання викопного палива.

Живі організми без шкоди для себе можуть витримувати наявність в атмосфері певної кількості забруднювальних речовин. Рівень вмісту, нижче якого негативні реакції не спостерігаються, називається пороговым. Рівень забруднення визначають такі три фактори: 1) потрапляння забруднювачів у повітря; 2) обсяг простору, в якому вони розсіюються; 3) механізми вилучення забруднювачів з атмосфери. Розрізняють поширеніші та небезпечні категорії забруднювачів:

— завислі — найдрібніші частинки та краплі, які є в повітрі у зваженому стані та спостерігаються у вигляді смогу або димки;

— вуглеводні та інші леткі органічні сполуки — до цієї групи належать бензин, розчинники та розчини органічних речовин, що потрапляють у повітря у вигляді парів;

— чадний газ (дуже отруйний);

— оксиди азоту — газоподібні сполуки азоту та кисню;

— оксиди сірки, в основному сірчаний газ (отруйний як для рослин, так і тварин);

— свинець та інші важкі метали;

— озон та інші фотохімічні окислювачі, тобто той озон, що потрапляє до приземних шарів атмосфери, де є надто токсичним;

— кислоти, здебільшого, сірчана та азотна, вони найчастіше є у вигляді крапель рідини, що утворюють кислотні опади.

Ці та інші забруднювачі негативно впливають на здоров'я населення, а також на якість навколишнього середовища (табл. 8.1).

Таблиця 8.1. Основні джерела забруднення атмосфери

Джерелами антропогенного забруднення атмосфери шкідливими домішками є теплоенергетика, промисловість, транспорт, нафто- і газопереробка, випробування ядерної зброї тощо.

В Україні найбільша кількість викидів забруднювальних речовин в атмосферу спостерігається у таких містах, як Кривий Ріг (11,2 % від загального викиду), Маріуполь (8,6 %), Донецьк (5,0%). Обсяги викидів на підприємствах Донецько-Придніпровського регіону становлять понад 83 % від загального обсягу по країні. Атмосферне повітря найбільше забруднюють викиди таких підприємств: паливно-енергетичного комплексу (35,1 %), обробної промисловості (36,1 %) та добувної (24%). Загалом частка викидів підприємствами цих видів діяльності становить 95,2 % від загального обсягу в Україні^*106. Також на підприємствах сільського господарства викиди збільшуються майже за всіма видами забруднень.

*106: {Національна доповідь України про гармонізацію життєдіяльності суспільства у навколишньому природному середовищі. – К., 2003. – С. 19. }

Одним із найбільших забруднювачів атмосферного повітря в Україні є автотранспорт. Унаслідок роботи автотранспорту в атмосферу потрапляють понад 56 % оксиду вуглецю, 38 % вуглеводнів, 27 % оксидів азоту від загальної для країни кількості цих речовин. Протягом останніх 10—15 років спостерігається збільшення викидів автотранспортом в атмосферу забрудників майже в усіх містах, що пов'язано з переходом на нову методику розрахунку викидів та уточненням кількості пального, яке використовує автотранспорт. Найпоширенішими речовинами, які забруднюють атмосферу, є пил, діоксид азоту, оксид вуглецю (рис. 8.1).

Рис.8.1. Забрудненість атмосферного повітря в Україні

Карта забрудненості атмосферного повітря на території України характеризує, насамперед, загальну забрудненість атмосферного повітря. За останні десятиріччя масштаби атмосферних (особливо техногенних) викидів майже такі, як їх природні надходження і навіть перевищують їх. Окрім того, відбуваються якісні зміни: в атмосферу викидається все більше речовин, яких там раніше не було або було дуже мало. Тому в атмосфері може не бути механізмів очищення від них.

Оцінювання забруднення атмосферного повітря лише за викидами шкідливих речовин не повністю характеризує стан атмосферного повітря, оскільки не враховуються транскордонні переноси і забруднення від інших джерел (стаціонарних і пересувних). Тому для такого оцінювання використовуються фонові концентрації основних забруднювачів. їх негативний вплив на природне середовище може відбуватися внаслідок безпосереднього контакту і шляхом випадання шкідливих речовин із атмосфери, що спричинює вторинне забруднення води і ґрунтів. На це потрібно зважати під час визначення зон можливого екологічного лиха. Просторовий масштаб впливу коливається в надзвичайно широких межах залежно від характеристик джерел забруднення і об'єктів впливу. Концентрація забруднювальних речовин від окремих локальних джерел у результаті процесів розсіювання і випадання домішок швидко зменшується, що пов'язано з тим, на якій відстані від джерела це відбувається. Тому небезпечні для здоров'я людини концентрації забруднювачів від таких джерел можливі, як правило, на площі не більше 10 100 км². У великих промислових агломераціях відбувається накладання забруднень від окремих джерел і загальна площа негативного впливу може бути такою, як площа агломерації, або навіть перевищувати її.

З метою оцінювання ступеня забруднення атмосферного повітря використовуються фактичні максимально разові і середньодобові концентрації за декілька років, але не менше, ніж за 2 роки. Ці концентрації порівнюються з максимально разовими і середньодобовими гранично допустимими концентраціями (ГДК). Максимально разова ГДК потрібна, щоб передбачити рефлекторні реакції в людини (відчуття запаху, зміни біоелектричної активності головного мозку, світлової чутливості очей тощо) під час короткотривалого впливу забруднювачів (до 20 хвилин), а середньодобова ГДК — аби попередити загальнотоксичний, канцерогенний, мутагенний та інші впливи забруднювачів. Для оцінки впливу забруднювачів на здоров'я населення варто користуватися не лише максимально разовими і середньодобовими ГДК, за якими регламентується вміст хімічних елементів у повітрі населених пунктів, а й показниками, що характеризують вміст шкідливих речовин за тривалий період (місяць, рік). Підставою для цього є те, що невеликі концентрації речовин за тривалої дії дають такий самий або подібний негативний ефект, що й висока концентрація за короткий проміжок часу.

Ступінь забрудненості атмосферного повітря встановлюється за кратністю перевищення фактичної концентрації забруднювачів відповідної ГДК із урахуванням класу шкідливості, загальної біологічної дії забруднень повітря і частоти перевищення ГДК^*107. Розраховані індекси — це відносні величини, що характеризують зв'язок між фактичними концентраціями домішок в атмосфері, тривалістю їх дії та гігієнічними нормативами якості повітря, а також величину сумарного забруднення повітря. За потреби за величиною індексу визначають фактичну концентрацію забруднювачів. Ці величини — основні показники картографування.

*107: {Методические указания по предупредительному санитарному надзору за районной планировкой. – М.: МЗ СССР, 1990. – С. 43. }

Орієнтовною межею ареалу поширення сумарного забруднення можна вважати лінію, на якій зберігається концентрація забруднювачів 0,5 ГДК. Розрахунок цієї межі (за якісними та кількісними показниками) здійснюється з урахуванням величини сумарної забрудненості атмосферного повітря, кліматопогодних умов та інших показників. Серед кліматопогодних умов важливим є метеорологічний потенціал атмосфери. Цей показник характеризує переважання тих чи інших процесів (накопичення чи розсіювання протягом року на певній території) і визначається за повторюваністю днів зі швидкістю вітру 0—1 і більше 6 м/с; а також днів з туманами та опадами. Якщо метеорологічний потенціал атмосфери понад 1, то переважають процеси накопичення, якщо менше 1 — самоочищення атмосфери (рис. 8.2).

Як видно з рис. 8.1, інтегральне фонове оцінювання забрудненості повітря (на карті зображено за допомогою ізоліній і ареалів) має такі рівні: допустимий (індекси менше 1); підвищений (1—20); загрозливий (20—60); небезпечний (60—250); дуже небезпечний (понад 250). За допомогою діаграм характеризується структура основних забруднювачів атмосферного повітря в Україні, що згруповані у класи: галогени, сірка та її сполуки, азот та його сполуки, вуглець і його сполуки, органічні сполуки, метали, завислі речовини. За кожним класом подається список забруднювачів. Для порівняння між собою проведена їх стандартизація. Внизу кожної діаграми цифрами позначено забруднювачі певної групи.

Рис.8.2. Метеорологічний потенціал атмосфери (вгорі) і потенціал самоочищення поверхневих вод України

Найбільше забруднення атмосфери спостерігається у Донецько-Придніпровському регіоні, а також обласних центрах України. Чим більше забруднення, тим більша небезпека для здоров'я населення і стану навколишнього середовища. Наприклад, довготривале забруднення атмосферного повітря сірчаним газом, окислами вуглецю, азотом та іншими речовинами шкідливо впливає на здоров'я людини. При цьому може збільшуватися загальна захворюваність населення, що зумовлено ураженням окремих органів і систем організму — легеневої (пневмонії, бронхіальна астма та інші неспецифічні хвороби легень); серцево-судинної (гіпертонічна хвороба, інфаркт міокарда, хронічні хвороби тощо). Великий вплив на рівень захворюваності населення має сумарне забруднення атмосферного повітря. Це відповідає середньому рівневі сумарної забрудненості атмосферного повітря, який переважає на території України.

За сумарного забруднення атмосферного повітря на рівні 10 Р спостерігається значне збільшення хронічних захворювань не тільки серед дітей, а й серед дорослих. Для деяких захворювань (ішемічна хвороба серця, гострі респіраторні хвороби і грип) суттєве їх розповсюдження можливе лише на рівні 20 Р. Таке забруднення властиве для промислових регіонів та територій, розташованих поблизу них. Крім того, у зонах розміщення промислових підприємств спостерігаються специфічні забруднення, що також зумовлюють погіршення стану здоров'я людини. Наприклад, у зонах розташування атомних електростанцій можлива висока загальна захворюваність населення, особливо злоякісними пухлинами; теплових електростанцій і цементних заводів — силікози; у зоні металургійних заводів — хронічні бронхіти; кольорової металургії — рак легенів; алюмінієвих заводів — отруєння фтором; інтенсивного руху автотранспорту — хронічні отруєння, ураження легенів тощо. Високий рівень забруднення загрожує здоров'ю не тільки сучасного, а й майбутнього поколінь.

Порівняльний аналіз карт забрудненості атмосферного повітря та метеорологічного потенціалу атмосфери свідчить про те, що територія України сприятлива для розсіювання забруднювачів. Виняток становлять гірські райони Карпат і Криму, де умови сприятливі для накопичення забруднювачів. Але в цих регіонах невелике або взагалі немає промислового забруднення. Тому для всієї території України характерний певний позитивний потенціал самоочищення атмосфери. Тому можна передбачити, що екологічний стан атмосферного повітря поліпшиться, якщо дотримуватися певних природоохоронних заходів.

Нині атмосфера Землі розігрівається значно швидше. Це зумовлено діяльністю людини, унаслідок чого збільшується температура атмосфери (у процесі спалювання великої кількості вугілля, нафти, газу). Спалювання органічного палива, а також знищення лісів призводить до накопичення в атмосфері вуглекислого газу. За останні 120—130 років його вміст у повітрі збільшився в середньому на 17 %.

Цим зумовлено особливе значення вуглекислого газу у зміні клімату. Він поглинає довгохвильову радіацію та є одним з факторів, що створюють парниковий ефект в атмосфері; збільшення концентрації вуглекислоти спричинює підвищення температури біля земної поверхні. Одночасно з техногенним запиленням атмосфери зростає й виділення техногенного тепла унаслідок спалювання палива та використання електричної енергії, що є дуже важливим фактором змін глобальної температури. Забруднення атмосфери зумовлює також руйнування будівель і споруд, що пов'язано з дією абразивів (тобто твердих частинок) і корозією. Але особливо сильного впливу у зв'язку з таким забрудненням зазнають живі організми. Тварини уражаються як прямо, так і опосередковано, коли забруднювальні речовини потрапляють в організм разом із рослинами. У забруднених районах різко підвищується ймовірність захворювань верхніх дихальних шляхів.

Парниковим ефектом називають здатність атмосфери вибірково поглинати електромагнітне випромінювання у певних діапазонах хвиль такими компонентами атмосфери, як:

— двоокис вуглецю, що поглинає довгохвильове (інфрачервоне) випромінювання в широкому діапазоні хвиль;

— водяна пара, що має подібну поглинальну здатність;

— вуглеводневі гази, насамперед, метан.

Отже, парниковий ефект — це здатність атмосфери, що пропускає короткохвильове електромагнітне випромінювання від Сонця, затримувати (частково або повністю) потік тепла від земної поверхні, повертаючи його до Землі у вигляді "зустрічного випромінювання" (рис. 8.3).

Відомо, що звичайне віконне скло має майже таку саму властивість — пропускає видиме світло, але затримує теплове випромінювання. Таким чином нагрівається повітря в теплицях і парниках або кімнаті сонячного дня. Не вся атмосфера, а лише деякі її компоненти та домішки можуть відігравати роль таких фільтрів. їх називають парниковими газами. До них належать: водяна пара, двоокис вуглецю, метан, двоокис азоту, фреони. Ефект, зумовлений загальною дією парникових компонентів, дуже важливий. За умови, якщо парникового ефекту немає, середня температура на Землі (тобто в приземному шарі повітря) була б на 33 °С нижчою, ніж нині, та становила б лише 18 °С, тобто менша, ніж січнева температура в Арктиці.

Протягом еволюції земна поверхня (її клімат, ландшафти, господарська діяльність і звички людей) пристосовувалася до такого термодинамічного стану, що відповідає багаторічному (віковому) значенню температури та режиму її змін, що визначаються, крім зовнішніх факторів, саме парниковим ефектом атмосфери. Він залежить від балансу в атмосферному повітрі парникових компонентів. На сьогодні відбуваються такі процеси, які порушують цей баланс, що, в свою чергу, спричинює дисбаланс енергетичної системи географічної оболонки. Підраховано, що кожного року на планеті спалюється близько 2 млрд т викопного палива, унаслідок чого в атмосферу потрапляє майже 5,5 млрд т вуглекислого газу, ще 1,7 млрд т його надходить у зв'язку зі знищенням і випалюванням лісів та окисленням органічної речовини ґрунту (гумусу). У результаті концентрація вуглекислого газу в атмосфері, що на початку XX ст. становила близько 0,029 %, уже наприкінці XX ст. досягла 0,035 %, тобто збільшилася в середньому на 20 %.

Рис. 8.3. Загальна схема механізму утворення парникового ефекту

Поки що ці зміни мало відчутні, адже загальна температура підвищилася менш ніж на 0,6 °С. Але в географічній оболонці є дуже чутливі системи, що перебувають у неврівноваженому стані (насамперед це льодовики, температура яких становить майже 0 °С). Отже, незначні коливання температури спричиняють суттєві зміни стану крижаної системи, що, у свою чергу, впливає на інші системи, оскільки в природі все взаємопов'язано. Тут діє загальне правило: у неврівноваженій системі малі флуктуації призводять до істотних перетворень, аж до незворотних.

Глобальне потепління клімату може зумовити підвищення рівня Світового океану, насамперед, унаслідок танення льодовиків в Антарктиді, Арктиці й горах, а також збільшення об'єму води у верхньому шарі океану в результаті так званого термічного розширення, що спричинить затоплення багатьох прибережних районів і великих міст (Нью-Йорк, Лос-Анджелес, Лондон, Венеція, Шанхай тощо). Це є глобальною катастрофою, адже від ЗО до 50 % населення земної кулі проживає на узбережжях океанів, близьких до них територіях чи островах. Тоді почнеться міграція десятків мільйонів людей, затоплення міст і продуктивних земель, розташованих невисоко над рівнем моря.

За останні 100 років 1998 р. був найтеплішим; порівняно з періодом 1961—1990 рр. середня температура Землі збільшилася на 0,58 °С. Кліматологи вважають це різким підвищенням температури. Також з'ясовано, що після 1990 р. протягом семи років спостерігалася рекордно висока температура повітря, а 10 найтепліших років зафіксовано, починаючи з 1983 р. Минулі два століття були найспекотнішими за останні 1200 років. Потепління клімату на Землі відбувається нерівномірно: у високих широтах зміни температури майже у 3,5 рази більші, ніж біля екватора. У Північній півкулі середнє підвищення температури на 0,3 °С більше, ніж у Південній; над континентами воно сягає 1,6 °С, а над океаном — 0,8 °С. У результаті в багатьох регіонах клімат є нестабільним, в окремих місцях навіть похолодало.

За минулі 100 років показники середньої температури в Європі збільшилися на 1,2 °С (для порівняння: світове підвищення температури становило 0,6 °С). Загальна кількість опадів за останнє століття зросла майже на 2 %, причому особливе збільшення вологості клімату (10—40 %) спостерігалося у північній Європі та на заході Росії. Згідно з прогнозом, у XXI ст. кількість опадів щороку збільшуватиметься на 1—2 %^*108. Відповідно, збільшується ймовірність виникнення повеней в одних регіонах, тоді, як в інших, можливо, будуть посухи.

*108: {Окружающая среда в Европе: Третья оценка / Европ. агентство по охране окруж. среды. – Копенгаген, 2003. – С. 37.}

За даними ООН, до 2100 р. температура повітря на планеті зросте в середньому на З °С. Передбачається різке збільшення температури взимку в полярних областях, залежно від того, наскільки морський лід наблизиться до полюса. Глобальне потепління також може зумовити влітку висихання і нагрівання ґрунту в континентальних районах у зоні середніх широт, що пов'язано з раннім таненням снігів І випаданням опадів, зменшенням вологості ґрунту в період переходу від весни до літа. За даними Міжурядової комісії зі змін клімату, якщо не спрямовувати зусилля на зменшення викидів парникових газів, до 2100 р. їх рівень становитиме від 650 до 970 частин на мільйон, що спричинить підвищення середньої температури на 6 °С порівняно з рівнем 1990 р.

Глобальне потепління може завдати значної шкоди морським екосистемам: затоплення прибережного мілководдя зумовить зменшення вилову морепродуктів у зв'язку а загибеллю цінних видів риб, збіднення видового різноманіття флори і фауни, порушення гідробіологічного і гідрохімічного режимів вод. Перегрівання температури планети може призвести до непередбачених подій. Наприклад, на одних територіях будуть урагани, сильні вітри, смерчі, ерозійні процеси та інші екологічні лиха, а на інших — повені, зливи, затоплення населених пунктів і продуктивних земель тощо. Крім того, глобальні зміни клімату обов'язково впливатимуть на стан здоров'я людей: унаслідок посилення теплового стресу в південних регіонах у зв'язку з розповсюдженням багатьох видів захворювань.

Відкритий характер атмосфери як системи зумовлює можливість її зв'язків з поверхнею Землі, біосферою та Космосом. Вплив космічних, сонячних, ультрафіолетових промінів виявляється у всій товщі атмосфери, але найбільше — в озоновому шарі (розташований у широтах на висоті 9—30 км, а у тропічних широтах — 18—32 км) та іоносфері (80—400 км). Активнішими є зв'язки озонового шару з тропосферою. В озоновому шарі поглинаються майже всі ультрафіолетові промені, а метан та інші вуглеводні швидко окислюються. Таким чином, озоновий шар не тільки захищає життя в біосфері від згубної дози ультрафіолетових промінів Сонця, але й знешкоджує багато токсичних домішок природного і техногенного походження в атмосфері.

Озон у перекладі з грец. означає "пахучий"; таку назву йому дав у 1840 р. швейцарський хімік К. Шонбейн. Із 1881 р. почали розрізняти тропосферний, розташований від поверхні Землі до 12—17 км і стратосферний озон — до 50 км. Саме озон є причиною блакитного кольору неба. В атмосфері озон утворює озоносферу — найважливішу частину атмосфери, що впливає на клімат і захищає все живе від ультрафіолетового випромінювання. Максимальна концентрація озону спостерігається на висоті 18—36 км. Люди захищені від агресивної дії ультрафіолетового випромінювання, оскільки більша його частина (99 % ) поглинається шаром озону в стратосфері на висоті майже 25 км від земної поверхні. Цей шар і називається озоновим екраном. Але деякі антропогенні забруднювачі Його руйнують. Насамперед, це стосується вільних атомів хлору, що каталізують (прискорюють) процес розкладання озону, а їх в атмосферу потрапляє багато. До того ж, атоми хлору залишають стратосферу дуже повільно. Найбільше шкоди завдають хлорфторвуглеці, дуже леткі та нерозчинні у воді. Тобто вони є переносниками атомів хлору в стратосферу.

Отже, хлор — каталізатор реакції розпаду озону. Здійснивши цикл один раз, хлор повторює його багато разів, доки не залите стратосферу або не буде дезактивований. Учені підрахували, що за час тривалого перебування в стратосфері кожен атом хлору знищить майже 100 тис. молекул озону і тим самим сприятиме потраплянню на земну поверхню такої самої кількості ультрафіолетових фотонів. Значущість проблеми визнали підрозділи ООН, зокрема, це питання почали розглядати у Програмі ООН із питань навколишнього середовища (ЮНЕП).

У 1975 р. Всесвітня метеорологічна організація вперше виступила із заявою про вплив діяльності людини на озоновий шар та його можливі наслідки. У 1977 р. за ініціативи ЮНЕП провели спеціальну нараду експертів щодо озону, на якій прийняли "Світовий план дій щодо озонового шару".

У 1985 р. шляхом супутникових спостережень виявили "дірку" в озоновому екрані над Південним полюсом. Над територією, яка за площею дорівнює США, вміст озону зменшився на 50%. Як з'ясували фахівці, причина полягає в тому, що частинки хмар, котрі формуються при дуже низьких температурах, стимулюють вивільнення атомів хлору з хлорфторвуглеців. Отже, під час антарктичної зими накопичується їх велика кількість, а потім під дією весняного сонця озон руйнується активним хлором. У Відні 1985 р. було підписано Конвенцію з охорони озонового шару. А 1987 р. у Монреалі затвердили міжнародну угоду про зменшення та подальшу відмову від виробництва речовин, які руйнують озоновий шар.

Реалізація Віденської конвенції та Монреальського протоколу в Західній Європі успішно закінчилася; там використання речовин, що руйнують озоновий шар, зменшувалося швидше, ніж це передбачалося у Протоколі. Але тривале збереження цих речовин в атмосфері означає, що озоновий шар, можливо, повністю відновиться лише після 2050 p., навіть за таких прискорених темпів виведення зі споживання речовин, що руйнують озоновий шар.

В Україні здійснюється пильний контроль за станом озонового екрану над її територією. Діють шість спеціальних станцій (у Києві, Одесі, Борисполі, Богуславі, Львові та Феодосії), що контролюють потрапляння ультрафіолетової радіації. У процесі таких досліджень виявили, що з 1980 р. озоновий шар над Україною стає менш потужним. Тому Україна приєдналася до Конвенції 1985 р. з охорони озонового екрана та зменшення викидів і виробництва фреонів й інших речовин, що руйнують озон.

Державна гідрометеорологічна служба регулярно здійснює моніторинг 54 великих і малих міст, 13 агломераційних виробництв, які в основному зосереджені у Донецько-Придніпровському промисловому регіоні й характеризуються високим рівнем викидів в атмосферне повітря не тільки класичних забруднювачів, а й специфічних канцерогенних речовин. Загалом протягом останніх кількох років щорічні концентрації пилу, оксидів азоту, двоокису сірки та оксиду вуглецю зменшилися разом із рівнем забруднення. Однак вони часто перевищують ГДК, що унормовані згідно з українськими стандартами якості атмосферного повітря, в 1,1 рази і більше^*109.

*109: {Національна доповідь України про гармонізацію життєдіяльності суспільства у навколишньому природному середовищі. – К., 2003. – С. 40.}

Якщо дані визначень порівняти зі стандартами, відображеними в рекомендаціях Всесвітньої організації охорони здоров'я (ВООЗ) щодо якості повітря в Європі, то якість повітря стосовно класичних забруднювачів, за винятком оксидів азоту, в Україні поліпшується (табл. 8.2). Показники щодо оксидів сірки та вуглецю перебувають у межах значень відповідно до рекомендацій, оскільки стандарти ВООЗ для цих речовин менш суворі. Проте, якщо йдеться про специфічні та токсичні забруднювачі, то навіть стандарти ВООЗ перевищуються майже у всіх великих містах України. Найгірша загальна ситуація спостерігається в Києві, Харкові, Дніпропетровську, Донецьку, Кривому Розі, Львові, Маріуполі, Одесі та Запоріжжі.

Таблиця 8.2. Потрапляння забруднювальних речовин у довкілля

Протягом останніх 10—15 років викиди парникових газів в Україні невпинно зменшувалися і досягли у 1998 р. 45 % від рівня 1990 р. Найбільші зміни спостерігаються у викидах закису азоту, що зменшилися за розглянутий період майже на 64 % унаслідок зниження промислового виробництва та зменшення обсягів використання мінеральних добрив у сільському господарстві. Ключовими секторами, які впливають на викиди та поглинання парникових газів в Україні, е:

— паливно-енергетичний комплекс та його підсектори (електроенергетика і теплопостачання, вугільна промисловість);

— промисловість та її головні підсектори (гірничо-металургійний комплекс, хімічна та металообробна промисловості, машинобудування, промисловість будівельних матеріалів;

— житловий сектор і комунально-побутове господарство;

— транспорт;

— інші сектори економіки.

Результати розрахунків свідчать, що за будь-якого економічного розвитку викиди парникових газів у 2015 р. не перевищуватимуть рівня 1990 р.

Ще однією глобальною екологічною проблемою атмосфери є проблема кислотних опадів. Термін "кислотні дощі" з'явився У другій половині XIX ст. Його ввів англійський хімік А. Сміт. Уперше питання кислотних опадів стало предметом міжнародного обговорення у 1975 р. на 18-й Генеральній асамблеї міжнародної спілки з теоретичної та прикладної хімії. Накопичення в атмосфері оксидів сірки та азоту спричинює утворення сірчаної та азотної кислот, їх солей та випадіння кислотних дощів (рис. 8.4).

До природних джерел, що сприяють виникненню кислотних опадів, належать: вулканічна діяльність, грозові розряди і блискавки, біогенні виділення. У світі лише в результаті вулканічної діяльності щороку виділяється 4—16 млн т сірчаних сполук. Сірка міститься в таких корисних копалинах, як вугілля, нафта, залізні та інші руди. Тому сірчаний газ утворюється під час спалювання вугілля, нафти, видобування та переробки кольорових металів. Антропогенні джерела виділяють майже 93 % оксиду азоту, який унаслідок взаємодії з водяною парою утворює азотну кислоту. Кислотними дощами називають ті опади, показник рН яких є меншим ніж 5,6. Нині за вмістом кислоти дощі відповідають сухому вину, а часто і столовому оптові.

Вплив кислотних опадів на природне середовище посилюється в період танення снігів, коли всі накопичені за зиму кислотні опади прямують в ріки та струмки у період розмноження більшості організмів. Якщо кислотні опади потрапляють у ґрунт, вони вимивають алюміній та важкі метали, що мають сильний токсичний вплив як на рослини, так і на тварин. У Швеції та Норвегії, наприклад, риба загинула майже у 6,5 тис. озер і 7 річках; нині в Канадській провінції Онтаріо близько 1200 озер є мертвими внаслідок випадання кислотних опадів. Вони також істотно впливають на деградацію лісів, порушуючи при цьому захисний восковий покрив листу, вимиваючи біогени, мобілізуючи токсичні елементи. У Західній Європі кількість лісів, що постраждали від кислотних дощів, в останні 2—3десятиріччя досягла 30%, а іноді — 50%. Безумовно, кислотні опади впливають і на здоров'я населення; міждержавні переміщення атмосферних забруднювачів створюють умови для світових екологічних конфліктів.

Рис. 8.4. Спрощена схема утворення кислотних опадів

Наприклад, за оцінками фахівців, лише 10 % забруднювачів, що випадають з атмосфери на територію Норвегії, мають власне норвезьке походження, інші переносяться з інших країн; майже така сама ситуація спостерігається і в Швеції (30 %).

Отже, шкідливий вплив кислотних опадів на довкілля має такі основні наслідки:

— урожайність багатьох сільськогосподарських культур зменшується на 3—8 % у зв'язку з ушкодженням листу кислотами;

— із ґрунту вимивається кальці