Odziaływanie człowieka na klimat i atmosferę.

Człowiek od wielu już lat zanieczyszcza, oddziałuje na klimat i atmosferę ziemską. Atmosfera ziemska to powłoka gazowa otaczająca ze wszystkich stron kulę ziemską i niemająca ściśle określonego kształtu. Atmosfera jest układem dynamicznym. W jej dolnej części, zwanej troposferą, zachodzi ciągłe przemieszczanie mas powietrza. Źródłem energii tych procesów jest promieniowanie słoneczne. Atmosfera wraz z magnetosferą chroni nas przed promieniowaniem ultrafioletowym, które jest szkodliwe dla organizmów żywych, a także przed nadmiernym wypromieniowaniem ciepła z ziemi. Przelatujące przez atmosferę meteory i inne ciała kosmiczne najczęściej spalają się lub rozpadają na drobny pył. Atmosfera zabezpiecza więc nas przed meteorami.
Wskutek różnych procesów zachodzących na Ziemi do atmosfery dostają się zanieczyszczenia naturalne oraz sztuczne, powstałe w wyniku działalności gospodarczej człowieka. Dlatego powietrze w powierzchniowej warstwie atmosfery zawiera domieszki ciekłe i stałe, zwane aerozolami, oraz parę wodną. Aerozolami atmosferycznymi są pyłki roślin, bakterie, drobne cząsteczki dymu, popioły wulkaniczne i przemysłowe, cząsteczki soli oraz pyły glebowe. Na obszarach zurbanizowanych do powietrza są emitowane zarówno substancje organiczne (np. benzen, rozpuszczalniki, węglowodory), jak też nieorganiczne. Choć niektóre z substancji organicznych są rakotwórcze i niebezpieczne dla zdrowia ludzkiego, to z drugiej strony nie stanowią zagrożenia dla całego ekosystemu Ziemi. Głównym problemem miejskiego zanieczyszczenia powietrza, który ma istotny wpływ na system klimatyczny, są emisje substancji nieorganicznych:
1. wysokie emisje dwutlenku siarki,
2. wysokie emisje tlenków azotu,
3. emisja niektórych substancji, które zakłócają naturalne cykle w atmosferze, np. freony.
Dwoma głównymi czynnikami oddziałującymi na atmosferę ziemską są kwaśne deszcze i tzw. efekt cieplarniany. Obydwa są spowodowane przez gazy emitowane przez fabryki i rolnictwo, które dostarczają nam pożywienia oraz innych dóbr materialnych, elektrownie, które dają nam prąd elektryczny, samochody i samoloty, dzięki którym możemy się swobodnie przemieszczać. Jedną z przyczyn wzrostu temperatury Ziemi jest nadmierne nagromadzenie w atmosferze pary wodnej, dwutlenku węgla, tlenku azotu, dwutlenku siarki i metanu. Ten ostatni jest silnie wpływającym gazem na efekt cieplarniany. Pod wpływem promieniowania słonecznego węglowodory reagują z tlenkami azotu, co prowadzi do powstania smogu fotochemicznego. CO2 jest również gazem odgrywającym dużą rolę w powstawaniu efektu cieplarnianego. Wzrost koncentracji CO2 w atmosferze może mieć poważny wpływ na klimat w skali globalnej. Para wodna zawarta w spalinach reaguje z tlenkami siarki i azotu tworząc kwasy: siarkowy i azotowy. Duża koncentracja węglowodorów i tlenków azotu występująca w miastach prowadzi do powstania smogu fotochemicznego. W dzień, pod wpływem promieniowania słonecznego, substancje te reagują ze sobą, w wyniku czego powstaje ozon i inne bardzo aktywne chemicznie związki, zabójcze dla procesów biologicznych. O ile ozon w stratosferze chroni nas przed szkodliwym dla zdrowia promieniowaniem nadfioletowym, o tyle przy ziemi w większych stężeniach jest toksyczny. Smog fotochemiczny jest w miesiącach letnich poważnym zagrożeniem w dużych metropoliach, takich jak Meksyk, Tokio czy Los Angeles. Wraz z rozwojem motoryzacji staje się groźny i w miastach Polski
Dwutlenek siarki jest emitowany do atmosfery przez zakłady przemysłowe, a przede wszystkim przez elektrownie (wskutek spalania węgla). W atmosferze SO2 łatwo ulega utlenieniu do SO3, który następnie reaguje z wodą tworząc kwas siarkowy H2SO4. Kwas siarkowy i inne kwasy, rozpuszczone w kropelkach tworzących opady (kwaśne opady), wpływają destrukcyjnie na roślinność na powierzchni Ziemi i w wodach. Tlenki azotu, podobnie jak SO2, powstają w procesach spalania i mogą przekształcić się w wyniku przemian chemicznych w kwas azotowy HNO3. W silnie zurbanizowanych obszarach z dużym ruchem samochodowym stężenie tlenków azotu w powietrzu przewyższa często stukrotnie wartości typowe dla obszarów wiejskich, gdzie tlenki te są wytwarzane w naturalnych procesach biologicznych. Zniszczenia powodowane przez kwaśne deszcze można zobaczyć w lasach, ale także na budynkach. Przykładem takiego zniszczenia jest tzw. „czarny trójkąt Europy”, położony u zbiegu granic Polski, Czech i Niemiec, który ma znaczący wpływ na środowisko naturalne.
Ziemia otoczona jest grubą warstwą ozonu, która zatrzymuje około 2/3 promieniowania ultrafioletowego, emitowanego przez słońce, przepuszczając część, o odpowiedniej długości fali. Nadmiar promieniowania UV jest szkodliwy dla organizmów żywych, powoduje ścinanie białka i obumieranie komórek. Z drugiej strony pewna ilość promieni ultrafioletowych jest niezbędna do wytwarzania witaminy D, koniecznej do budowy kośćca. Ozon na więc duże znaczenie biologiczne, ponieważ reguluje dopływ promieniowania ultrafioletowego do powierzchni Ziemi. W 1987 roku samoloty zdolne do lotów na bardzo dużych wysokościach pobrały próbki powietrza znad Antarktydy, gdzie stopniowo przerzedzała się warstwa ozonowa. Naukowcy dowiedzieli się, że za niszczenie warstwy ozonowej odpowiedzialne są przede wszystkim gazy znane jak freony. Po drugiej wojnie światowej znalazły one bardzo szerokie zastosowanie – m.in. w aerozolach, systemach chłodniczych lodówek i zamrażarek, w płynach do czyszczenia i jako środek porotwórczy przy produkcji tworzyw sztucznych. Cząsteczki freonów dostają się do niższych partii atmosfery, gdzie pod wpływem światła ulegają rozpadowi, przy czym jednym z produktów rozpadu jest chlor. Wchodzi on w reakcje chemiczne z ozonem i niejako zabiera atom tlenu z jego cząsteczki. W ten sposób ozon zamienia się w zwykły tlen, a nad Ziemią rośnie dziura ozonowa, Co gorsza, jeden atom chloru może rozbić nawet 100 tys. cząsteczek ozonu.

Gazy cieplarniane zmieniają klimat Ziemi, zwiększając natężenie efektu cieplarnianego - naturalnego zjawiska, w którym para wodna, dwutlenek węgla oraz inne gazy obecne w atmosferze, pozwalają przedostać się promieniom słonecznym do powierzchni Ziemi, lecz potem pochłaniają ogromną część tej energii, wypromieniowywanej z powrotem przez ziemię, ale w postaci ciepła. Gdyby nie gazy cieplarniane, energia ta trafiałaby w przestrzeń kosmiczną. Gdyby nie naturalny efekt cieplarniany, średnia temperatura Ziemi wynosiłaby około -18°C, a ziemia nie nadawałaby się do zamieszkania przez zamieszkujące je obecnie organizmy. Emitowanie dużych ilości gazów cieplarnianych znacznie zwiększa ich zawartość w atmosferze, co z kolei zwiększa intensywność efektu cieplarnianego. Coraz więcej ciepła jest uwięzione w atmosferze. Skutkiem tego jest wzrost temperatury atmosfery i w rezultacie zmiana klimatu na Ziemi. Dzięki intensywnym badaniom w zakresie klimatologii Międzyrządowy Panel do spraw Zmian Klimatu stwierdza, że nie ulega wątpliwości, iż emisje gazów cieplarnianych znacząco przyczyniły się do zmian klimatu obserwowanych w ciągu ostatnich 30-50 lat. Kolejnym skutkiem emisji gazów do atmosfery przez człowieka jest powstawanie kwaśnych deszczów. Ich konsekwencje widać najwyraźniej na zboczach gór, gdzie dolne warstwy chmur kwaśnego deszczu stykają się z roślinności. Początkowo substancje zawarte w deszczu atakują liście lub igły, które w efekcie opadają. Potem choroba atakuje całą roślinę. Drzewo obumiera, a jeśli rośnie na stromym stoku, przewraca się jak ścięte przez drwala. Takie zjawiska są widoczne również w Polsce – na przykład w lasach porastających Karkonosze i Góry Izerskie. Niszczenie warstwy ozonowej prowadzi do zmniejszania się efektywności pochłaniania promieni UV. W wyniku tego organizmy są narażone na zwiększone promieniowanie ultrafioletowe. Większe dawki promieniowania ultrafioletowego mają prawdopodobnie wpływ na zwiększoną zachorowalność na raka skóry, kataraktę, która może prowadzić do ślepoty, oraz upośledzenie pracy układy odpornościowego organizmu. Promieniowanie ultrafioletowe niszczy też rośliny, w tym te uprawiane i spożywane przez człowieka. Jego nadmiar nie sprzyja również planktonowi, czyli drobnym organizmom unoszącym się w morzach i oceanach. Plankton jest początkiem większości łańcuchów pokarmowych w oceanach, stąd zaburzenia obserwowane w jego środowisku mogą odbić się na całym ekosystemie.