Поэтому, пожалуй, лучше допустить, что в настоящее время еще невозможно предсказать характер климатических изменений при повышении содержания CO₂ в воздухе. Быть может, дело обстоит так: когда вследствие повышения концентрации CO₂ атмосфера нагревается, начинает испаряться больше воды и в атмосфере возрастает количество водяных паров, что могло бы вести к дальнейшему подъему температуры. Однако увеличение влажности атмосферы могло бы также способствовать усиленному образованию облаков, сильный экранирующий эффект которых в свою очередь оказывал бы значительное обратное влияние на баланс радиации атмосферы с тенденцией к охлаждению. Такие эффекты обратной связи, которые действуют то в одном, то в другом направлении, мы не в состоянии полностью предусмотреть даже с качественной стороны!

Установлено, что на протяжении трех последних десятилетий содержание CO₂ в атмосфере возрастало примерно на 0,0001% в год. Однако за тот же период времени средние температуры в мире, несмотря на развитие промышленности, снизились приблизительно на ГС. Возможно, это объясняется тем, что повышенное содержание аэрозолей (и другой тонкодисперсной пыли) в атмосфере сильно уменьшило интенсивность солнечной радиации, однако ожидаемое в связи с этим похолодание было частично скомпенсировано в результате повышения уровня CO₂.

Рис. 23. Изменение содержания CO₂ в атмосфере по данным, полученным обсерваторией в районе Мауна-Лоа (Гавайи) (По Machta, in: Barney, 1980)

Таким образом, в нынешней дискуссии по поводу CO₂ выдвигаются довольно различные расчеты и предположения. Правда, согласно данным японского Института метеорологических исследований, аномальные погодные условия 1980 г. на всем земно шаре уже, вероятно, обусловлены растущим загрязнением земной атмосферы двуокисью углерода и пылью.

Во всяком случае, содержание CO₂ в земной атмосфере возросло за последнее столетие с 258 мг/кг (1890 г.) до 340 мг/кг; не исключено, что при дальнейшем росте потребления каменного угля и нефти содержание двуокиси углерода к 2050 г. достигнет даже 600 мг/кг. Таким образом, в ближайшие 50 (или 100) лет приходится ожидать, что нынешняя концентрация CO₂ почти удвоится, если только выброс двуокиси углерода в атмосферу в дальнейшем будет возрастать такими же темпами, как до сих пор. Но в таком случае это, вероятно, приведет к всеобщему потеплению земной поверхности! При этом приверженцы теории теплового воздействия CO₂ ожидают в ближайшие 100 лет подъема средней земной температуры в пределах 2,5°C. Так называемый «тепличный эффект» связан с тем, что CO₂ задерживает инфракрасное излучение земной поверхности в области от 12 до 18 мкм, а как раз в этой области спектра лежит максимум излучения Землей энергии во Вселенную.

36. SO₂ в воздухе

Проблема SO₂ — результат того, что при сжигании ископаемого топлива и при обработке серусодержащих руд сернистый газ улетучивается в воздух. К тому же и предприятия, производящие полимерные материалы, выпускают его в воздух тоннами. Подсчитано, что США ежегодно «выдыхают» в атмосферу 26 миллионов тонн; равным образом причастна к этому и Европа, выпускающая 60 миллионов тонн. При этом 93% поступающего в атмосферу SO₂ выбрасывается в северном полушарии и только 7% — в южном. За время с 1960 по 1965 г. общее количество приблизительно удвоилось. [Правда, несмотря на все возрастающий выброс при сжигании топлива, сейчас в целом еще преобладают серусодержащие компоненты (другие соединения серы!), происходящие из природных источников.]

Все чаще происходит выпадение «кислотных дождей». Из SO₂ и влаги воздуха в конечном счете образуется серная кислота, составляющая около 60% всех содержащихся в дождевой воде кислот. Остальные 35% представлены азотной кислотой, которая, по всей вероятности, образуется из окислов азота, выбрасываемых с выхлопными газами автомобилей. В какой степени к этому причастно также и применение азотистых удобрений, пока еще не выяснено. Во всяком случае, почвенные микроорганизмы, преобразуя удобрения, вероятно, могут выделять в атмосферу газообразный азот, который способен соединяться с кислородом, образуя окислы азота.

Метеорологи, занимающиеся вопросами охраны окружающей среды, дают для Средней Европы следующую модель нынешней ситуации с кислотными дождями:

Рис. 24. Закисление пресных вод на юге Швеции. Снижение pH до 5,5 за последнее десятилетие означает, что уже достигнута критическая пороговая величина для большинства организмов — обитателей озер (Из журнала «Космос», 1981, Штутгарт)

Рис. 24а. Районы выброса серы и районы выпадения кислотных дождей. Ежегодный выброс серы (слева): светлые треугольники — от 3 до 30 т/км²; черные треугольники — более 30 т/км². Дожди (справа): светлые кружки — pH около 4,5; полузачерненные кружки — pH около 4,0.

Рис. 25. Чувствительность различных деревьев и кустарников к дыму, содержащему SO₂.

Особенно пагубно воздействие подкисленной воды на популяции рыб. Уже относительно небольшие отклонения от нормального нейтрального pH вызывают замедление роста или гибель молоди. Первыми начинают страдать форель и другие лососи. Новое подселение мальков в водоемы с нарушенными условиями не решает проблемы, так как рыбы в таких водоемах больше не размножаются. Там, где в Швеции подобный дождь с низким pH (вплоть до рН 2!) попадал в озера с ложем из кислых пород, это нередко приводило к уничтожению всей популяции рыб.

В Норвегии имеет место сходная ситуация. Озера и реки южной Норвегии в результате кислотных дождей уже несколько лет назад почти полностью потеряли свои рыбные запасы — теперь там имеются тысячи озер, в которых больше не водится никакая рыба (Hendrey, 1981).

Это прямое воздействие кислотного дождя еще усугубляется благодаря непрямому сопутствующему эффекту. Тяжелые металлы, например ртуть, которые могут содержаться в почве и горных породах, не вымываются обычной дождевой водой, но зато вымываются кислыми растворами (опять-таки с фатальными последствиями для рыб).

Весьма заметным и в связи с этим неоднократно подвергавшимся публичному обсуждению следствием загрязнения воздуха SO₂ является «выпадение ели», которое наблюдается не только в Баварском Лесу или Рудных горах (и в соответствующих лесах на чехословацкой стороне), но происходит почти в мировом масштабе — всюду, где только в хвойные леса попадают в больших количествах отработанные промышленные газы. Опасность тем больше, чем ниже pH кислого гумуса в лесной почве, так как SO₂ в этом случае не разлагается. Так называемое «выпадение пихты» обусловлено той же причиной.