Экология человека

Правда как выясняется при внедрении программ по ограничению рождаемости, бум рождаемости в прошедшие десятилетия способствовал резкому омоложению развивающихся стран - 40 % их жителей младше 15 лет. В Европе же этот показатель составляет всего 9-10 %. Следовательно, абсолютная численность населения в любом случае будет расти, так как стало больше людей, способных стать родителями. И например, если в Мексике почти удалось к 2000 году сократить число детей в семье до двух, то все равно ее нынешнее население почти удвоится и возрастет с 85 до 150--160 млн человек. «Эффектом эха» вызывают демографы ситуацию, когда после бума рождаемости на свет появляется все больше детей в связи с увеличением числа молодых семей. «Эффект эха» и новый всплеск рождаемости в сочетании дают миру взрывоопасную смесь.

5.5 Демографическая ситуация в России

Россия была одной из первых стран в мире, в которых установилось соотношение рождаемости и смертности, делающее невозможным простое возобновление поколений. Зарождение демографического кризиса, который испытывает Россия в настоящее время, можно отнести к середине 60-х годов. Тогда наметилось стойкое увеличение общей смертности населения. Однако, на фоне практически постоянного уровня рождаемости и постепенного ее роста в период 1975-1983 гг. этот процесс не оказывал значительного влияния на воспроизводство населения.

Неблагоприятная демографическая ситуация сложилась в конце 80-х годов, когда, начиная с 1987 года, вначале наблюдалась относительная или «скрытая» депопуляция (неуклонное снижение коэффициента рождаемости и роста коэффициента смертности) при сохранении положительного естественного прироста. В 1991 г. показатель естественного прироста был близок к нулю. Момент истины - перехода от естественного прироста к естественной убыли населения - наступил в 1992 году (рис. 5.2). А так как естественный прирост населения был основным источником его общего роста, то сразу же началось и сокращение населения России.

Рис. 5.2. «Русский крест». Показатели смертности и рождаемости в России с 1965 по 2000 гг.

Причем нынешнее сокращение населения России сильно отличается от трех предыдущих, наблюдавшихся в ХХ веке. Они были вызваны острейшими социальными потрясениями - Первой мировой и гражданской войнами, голодом и репрессиями 30-х годов, Второй мировой войной - и прекращались с окончанием каждого из этих кризисов. Сейчас убыль населения обусловлена устойчивыми изменениями в массовом демографическом поведении россиян. Поэтому рассчитывать на то, что она окажется преходящей и в недалеком будущем восстановится положительный естественный прирост населения, а вместе с тем и рост числа жителей страны, не приходится. Убыль населения России, скорее всего, примет затяжной характер. На этом сходятся все авторы демографических прогнозов для России. В частности, по «среднему» варианту самого последнего прогноза ООН, к 2050 году численность населения России сократится по сравнению с 2000 годом примерно на 17 % и составит 119 миллионов человек.

В ходе демографической модернизации ХХ века процесс вымирания поколений в России, как и везде, коренным образом изменился. К середине 1960-х годов смертность по сравнению с началом столетия резко снизилась, ожидаемая продолжительность жизни и у мужчин, и у женщин выросла более чем вдвое.

Эти достижения стали результатом развернувшегося во всех промышленно развитых странах, в том числе и в России, «эпидемиологического перехода». При этом переходе служившие главными причинами смерти болезни острого действия, имевшие по преимуществу экзогенную природу (в первую очередь инфекционные болезни), заместились хроническими болезнями преимущественно эндогенной этиологии, прежде всего болезнями сердечно-сосудистой системы либо онкологическими заболеваниями. Именно в этот период в работах зарубежных гигиенистов появился термин «болезни цивилизации», которые рассматривали как плату за прогресс экономики, промышленную революцию и вызванные ими загрязнение окружающей среды, рост стрессовых нагрузок в результате быстрых изменений в образе жизни и характере трудовой деятельности значительных масс населения. В новых условиях именно «болезни цивилизации» выступают в качестве ведущих причин смерти, табл. 5.2.

Мировой опыт показывает, что эпидемиологический переход осуществляется в два этапа. На первом из них успехи достигаются благодаря определенной стратегии борьбы за здоровье и жизнь человека, основанной на массовых профилактических мероприятиях, которые не требуют большой активности со стороны самого населения. Именно благодаря такой стратегии добился своих успехов и СССР, вошедший к началу 1960-х годов в число трех десятков стран с наиболее низкой смертностью. Однако к середине 1960-х годов возможности этой стратегии в развитых странах оказались исчерпанными. Они подошли ко второму этапу перехода, когда понадобилось выработать новую стратегию действий, новый тип профилактики, направленной на уменьшение риска смерти от заболеваний неинфекционного происхождения, особенно сердечно-сосудистых заболеваний и рака, а также от несчастных случаев, насилия и других подобных причин, непосредственно не связанных с болезнями. Тревожные изменения в смертности в западных странах вызвали адекватную общественную реакцию - требования ужесточить охрану окружающей среды, защиту от несчастных случаев, усилить индивидуальную профилактику болезней и пропаганду здорового образа жизни. Эта стратегия требовала как более активного и сознательного отношения к своему здоровью со стороны каждого человека, так и намного больших материальных затрат на охрану и восстановление здоровья, что, в свою очередь, способствовало повышению его общественной ценности. Западным странам после не очень долгого топтания на месте удалось и выработать, и реализовать такую стратегию. В СССР же ответ на новые требования времени не был найден, модернизация процесса вымирания поколений резко замедлилась и осталась незавершенной. В результате наше отставание снова стало нарастать.

Сейчас по динамике смертности Россия весьма отличается от большинства развитых стран. Непрерывное снижение смертности, характерное для этих стран, в России приостановилось около 40 лет назад. Более того, согласно российским официальным данным, продолжительность жизни мужчин в 2001 году была на 5,4 года, а женщин - на 1,1 года ниже, чем в 1965-1966. По самому оптимистическому прогнозу экспертов ООН (пересмотр 2002 года) отставание России от Западной Европы по продолжительности жизни к концу первой половины XXI века составит более 7 лет, а уровень этих показателей будет на 4 года ниже, чем в странах ЕС в конце ХХ века.

Таблица 5.2 Причины смерти населения в Российской Федерации в 1990-2000 гг.

Неблагополучие со смертностью, которое в советское время утаивалось, сейчас достаточно хорошо осознано общественным мнением. И в России, и за рубежом ведутся интенсивные исследования причин высокой российской смертности, социальных, экономических и экологических факторов, от которых она зависит. Однако, когда речь идет о провале таких масштабов, дело не может сводиться к действию отдельных, даже очень важных факторов. Нужны какие-то системные объяснения, которые требуют критического анализа главных целей общества, его приоритетов, а, в конечном счете, их серьезного пересмотра. Пока это не сделано, и положение продолжает ухудшаться. Сейчас многие склонны искать корни сегодняшнего неблагополучия со смертностью в событиях, происходивших в России в 1990-х годах, однако не в последнюю очередь нынешняя позорно низкая продолжительность жизни российских мужчин - 58,5 года в 2002 году - находится на линии тренда, который сложился в 1963-1983 годах и который пока не удалось изменить.

Занимая очень важное место в ряду демографических проблем, перед лицом которых находится Россия, высокая смертность все же сильно отличается от всех других тем, что она, скорее, следствие действия факторов сложившихся еще в начале 60-х годов. Другие же демографические вызовы, как правило, порождены именно глубокими модернизационными изменениями последних десятилетий, они укоренены не в прошлом, а в настоящем и будущем и поэтому, в известном смысле, более опасны. Один из них - вызов низкой рождаемости.

В России в 2000 году рождаемость была минимальной за всю ее историю - 1,21 рождения на одну женщину. В условиях российской смертности это обеспечивало замещение поколений всего на 57 %. В последнее время рождаемость обнаружила тенденцию к небольшому повышению, в 2002 году коэффициент суммарной рождаемости повысился до 1,32. Но обольщаться в отношении ее будущего не следует. Колебания уровня рождаемости под влиянием конъюнктурных факторов - демографических и недемографических - возможны. Но рассчитывать на ее повышение до уровня хотя бы простого замещения поколений (примерно 2,2 рождения на женщину), ниже которого она находится у нас с середины 1960-х годов, оснований нет.

Следует ли рассматривать нашу низкую рождаемость как проявление специфического российского кризиса - недавних лет или более давнего?

Уже сам факт повсеместной распространенности низкой рождаемости в индустриальных урбанизированных обществах не позволяет говорить о специфически российском кризисе. Скорее, речь может идти об общем кризисе всей современной «постиндустриальной» западной цивилизации, причины которого нельзя устранить в одной стране. Ведь привлекательность низкой рождаемости для большинства населения оказывается глубоко укорененной в образе жизни и системе ценностей современных городских обществ. Ведь если глобализация, о которой столь много говорится сегодня, - не пустой звук, то и такую, теперь уже фактически всемирную, тенденцию, как снижение рождаемости, следует рассматривать не в рамках отдельных стран, как это обычно делается, а в более широком, глобальном контексте. В ней естественно видеть системную реакцию на общемировой демографический кризис, порожденный глобальным демографическим взрывом и ростом нагрузки на ограниченные ресурсы планеты.

Сегодня главная демографическая проблема человечества в целом - не недостаток людей, а их избыток. Поэтому с точки зрения общепланетарных интересов снижение рождаемости в глобальных масштабах ниже уровня простого воспроизводства не зло, а благо. Лишь оно способно привести не только к прекращению мирового демографического взрыва, но и к последующему постепенному, без катастроф, сокращению мирового населения до размеров, более соответствующих предельным возможностям жизнеобеспечения, которыми располагает Земля. Соответственно, снижение рождаемости в России, как и на Западе, можно рассматривать лишь как эпизод начинающегося глобального поворота от роста к сокращению численности мирового населения. Тогда в низкой «западной» рождаемости следует видеть не свидетельство упадка и кризиса западной цивилизации, как кажется многим, а напротив, доказательство ее адаптивных способностей. Открыв возможности небывалого снижения смертности во всемирных масштабах, она прокладывает теперь путь низкой рождаемости, без которой достижение низкой смертности превращается в огромную угрозу для человечества. Все это не исключает того, что низкая рождаемость и следующее за ней замедление или прекращение роста, а то и убыль населения развитых стран на фоне стремительного роста населения развивающегося мира, могут быть крайне невыгодны, даже опасны для них.

Оценивая демографическую составляющую глобального развития, можно с уверенностью сказать, что в условиях, когда главной заботой этого развития стало замедление роста мирового населения, думать, что реальным адекватным ответом на новую ситуацию в мире может стать повышение рождаемости и возврат к простому, а то и расширенному воспроизводству населения в развитых странах, в том числе и в России, было бы просто наивно. Гораздо более вероятно, что рождаемость в России останется низкой, а воспроизводство населения - суженным на долгое время, а это означает, по меньшей мере, еще один серьезный вызов, который придется принять России, - вызов демографического старения. Ведь уже в настоящее время в России удельный вес детского населения ниже, чем лиц пенсионного и трудоспособного возраста. Доля пожилых (60 лет и старше) людей в нашей стране выросла с 6,7 % в 1939 году до 11,9 % в 1970, до 18,7 % в 2001 и продолжает расти.

Во многих странах доля пожилых превышает 20 %, в Европейском союзе в целом она составляет 21,5 %, в Японии - 23,7 %. Такое же будущее ожидает и Россию. Следовательно, через 10-20 лет число лиц трудоспособного возраста будет меньше, чем пенсионеров, что может стать причиной целого ряда социально-экономических проблем. В первую очередь обеспокоенность вызывает увеличение экономической нагрузки на трудоспособное население из-за быстрого роста числа и доли пенсионеров, хотя называют и другие последствия, в частности старение самого трудоспособного населения, замедление обновления знаний и идей, ослабление напора поколений, геронтократия и пр.

Вызов демографического старения затрагивает, разумеется, не только экономическую сферу, на него придется отвечать всем жизненно важным подсистемам российского общества, он потребует существенной реорганизации и образования, и здравоохранения, и обороны, и многого другого. К этому тоже надо быть готовыми. Уже сейчас достаточно явно проявляется конкуренция за сокращающиеся контингенты молодежи между рекрутирующими ее ведомствами, она несомненно будет нарастать. В частности, серьезное беспокойство вызывает приближающееся резкое снижение численности призывных контингентов. Оно может привести, например, к снятию всех видов освобождений и отсрочек, связанных с получением образования и заполнением даже наиболее важных вакансий в сфере гражданской деятельности, что способно подорвать научный и экономический потенциал страны, но все равно не решит проблемы защиты ее границ. В качестве ответа на этот вызов рассматривается переход к профессиональной армии на контрактной основе, однако пока трудно сказать, насколько такой ответ окажется реальным и эффективным. И это - лишь один из примеров тех очень серьезных следствий, которые вытекают из проблемы демографического старения.

Таким образом, очевидно, что наша страна стремительно теряет свое место в мировой демографической иерархии. Еще в 1950 году Россия в ее нынешних границах занимала по численности населения четвертое место в мире после Китая, Индии и США. Сейчас она на седьмом месте (ее обогнали Индонезия, Бразилия и Пакистан), а к 2050 году сместится на 18-е место в мире, пропустив вперед себя несколько африканских стран, а также Бангладеш, Мексику, Египет, Филиппины, Вьетнам, Японию и Иран.

Но дело, конечно, не только в сравнении России с другими странами. Сокращение численности россиян неблагоприятно и по многим внутренним соображениям. Ведь даже сейчас существует очевидное несоответствие между населением России и размерами ее территории, протяженностью границ, огромностью пространств, нуждающихся в освоении, неразвитостью поселенческой сети и т.п. Россия всегда была слабо освоенной многоземельной страной с очень низкой плотностью населения, но эти ее качества стали особенно ощутимыми после распада СССР, от которого Россия унаследовала три четверти территории, но только половину населения. Если европейская часть России по плотности населения сопоставима с США (в Европейской России - 27, в США - 29 человек на 1 кв. км), то по сравнению с промышленными странами Западной Европы, не слишком населено даже ее историческое ядро. Одна пятая населения страны сосредоточена в Центральном экономическом районе, занимающем менее 3 % ее территории. Но и здесь плотность населения (свыше 62 человек на 1 кв. км) почти вдвое ниже, чем в Европейском союзе (119 человек на 1 кв. км). В азиатской же части России на 75 % территории страны проживает всего 22 % ее населения при плотности 2,5 человека на 1 кв. км. Демографический потенциал Сибири и Дальнего Востока явно недостаточен для освоения расположенных здесь природных богатств и для создания развитой, более или менее сплошной экономической и поселенческой структуры.

Общая ограниченность российского демографического потенциала сказывается на развитии российских городов. По доле городского населения (73 %) Россия находится на среднеевропейском уровне, не слишком отличается и от таких стран, как США (75 %) или Япония (77 %). Но ее городское население «размазано» по большому числу поселений, тогда как сеть крупных городов развита слабо. Всего два российских города насчитывают свыше 2 миллионов жителей. Такая «недоразвитость» крупных городов - свидетельство недостатков регионального развития России, которое сумело породить не так много мощных региональных и межрегиональных столиц. Но здесь есть и обратная связь: отток городского населения к нескольким крупным центрам в условиях ограниченности демографических ресурсов не позволяет сложиться крупным региональным метрополиям, которые могли бы дать импульс развитию своих регионов, не благоприятствует и процветанию малых и средних городов.

Таким образом, ни по внутренним, экономическим, ни по внешним, геополитическим, соображениям убыль населения не отвечает интересам России. Чем можно ответить на этот вызов?

Первым наиболее значимым фактором, повышающим рождаемость, является политическая и экономическая стабильность. В условиях же экономической и политической стабильности определенный эффект приносит экономическое стимулирование рождаемости, социальная и общественная поддержка многодетных семей.

Еще одним способом решения демографической проблемы является приток населения извне, крупномасштабная иммиграция. В ближайшие годы только она способна хотя бы частично противодействовать сокращению численности и старению населения России, да и всех остальных промышленных и урбанизированных стран.

Необходимо учитывать и большую роль духовного неблагополучия, как фактора риска преждевременной смерти и низкой рождаемости. Так, по мнению И.А. Гундарова, преодоление депопуляции в России возможно за 3-4 года через неэкономические регуляторы, имеющие нравственно-эмоциональную природу. При этом структура оздоровительных мер должна состоять на 20 % из усилий по повышению уровня жизни и на 80 % - качества жизни.

Наконец, важное значение придается решению экологических проблем в России. Поскольку в современном мире именно «болезни цивилизации», порожденные состоянием экологического неблагополучия, выступают в качестве ведущих причин смертности населения.

6. АНТРОПОГЕННОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ

6.1 Загрязнение окружающей среды

Согласно принятому в ООН определению, в самом общем виде под загрязнением понимают все то, что встречается не в том месте, не в то время и не в том количестве.

Причем, как показывает практика природоохранной деятельности, следует различать понятия «загрязнение» и «загрязненность».

Загрязнение - это процесс привнесения в среду или возникновение в ней новых обычно не характерных для нее физических, химических, или биологических агентов, оказывающих негативное влияние на биоту, в том числе и на человека.

Загрязненность - это показатель превышения среднего уровня концентрации перечисленных агентов в среде.

Загрязнение понятие качественное, оно или есть, или его нет. Загрязненность - количественная характеристика загрязнения, она поддается измерению.

Численно, степень загрязнения определяется концентрациями загрязняющих веществ, соответственно, в воздушном бассейне, почве, растительности, водных источниках. Эти концентрации могут быть безопасны для объектов живой природы, могут приводить к их угнетению и в крайних случаях к гибели. Максимальная концентрация загрязняющего вещества в природных средах, которая практически не влияет на состояние природных объектов, получила наименование предельно допустимой концентрации, или ПДК. Для воздушной среды ПДК приводятся в мкг/м³ или мг/м³, а для водной в г/дм³, мг/дм³ или мкг/дм³.

Первоначально ПДК оценивались только по отношению к человеку и его реакции на загрязнители, однако в дальнейшем этот показатель используется и в отношении иных природных объектов - почв, диких животных, рыб, природных ландшафтов в целом.

Учитывая производственные процессы и достаточно сложную и меняющуюся ситуацию с содержанием загрязняющих веществ в воздушной среде промышленных комплексов, городов и поселков, понятие ПДК в отношении человека дифференцировано, так ПДК может быть максимально разовая (ПДК_мр) и среднесуточная (ПДК_СС).

Аналогично воздушной среде, анализируются и концентрации загрязняющих веществ в водных источниках. Здесь могут быть дифференцированы ПДК_в - предельно допустимые концентрации загрязняющих веществ в водоеме вообще и ПДК_вр - предельно допустимые концентрации загрязняющих веществ для рыбы.

Весьма важным показателем состояния водных объектов является содержание в воде растворенного кислорода, количество которого может быть существенно уменьшено в результате окисления загрязняющих воду веществ. Содержание в воде кислорода оценивается величинами биологического потребления кислорода БПК на 1, 2, 5, ...n сутки и, соответственно обозначается БПК₁, БПК₂, БПК₅, ...БПК_n и химической потребностью в кислороде - ХПК, то есть количество кислорода, эквивалентное количеству расходуемого окислителя, необходимого для окисления всех восстановителей, содержащихся в воде.

Из требований к ограничению концентрации загрязняющих веществ в природных объектах вытекают требования к ограничению сбросов загрязняющих веществ предельно допустимым выбросом - ПДВ для воздушной и предельно допустимым сбросом ПДС, соответственно для водной среды (иногда они определяются как ПДУВ - предельно допустимый уровень выброса и ПДУС - предельно допустимый уровень сброса). Соответственно, ПДВ (ПУДВ) определяет предельно допустимое количество вредных веществ, сбрасываемых в атмосферу источником, обеспечивающее предельно допустимые их концентрации в приземном слое воздуха. Обычно эти концентрации рассчитываются для створа, расположенного на каком-то заданном расстоянии до источника, определяющимся особенностями ландшафта или районной планировкой территории. Или, в более общей формулировке, ПДВ представляет собой количество (объем или массу) загрязняющего вещества, выбрасываемого источником за единицу времени, превышение которого ведет к неблагоприятным последствиям для окружающей природной среды или здоровья людей.

Предельно допустимый сброс (ПДС) в водные объекты - масса вещества в сточных водах, максимально допустимая к отведению в установленном режиме в данном пункте в единицу времени, обеспечивающая разбавление до ПДК этих веществ в расчетном створе или в местах водопользования.

Принципиальная разница между ПДВ в воздушную среду и ПДС в водную состоит в том, что, помимо рассеивания (в воздухе) и разбавления (в воде), в водоисточнике действуют также процессы самоочищения, тогда как в воздушной среде под воздействием влаги, низкой температуры или солнечного излучения возникают фотохимические эффекты, ведущие к формированию сложных и высокотоксичных соединений, усиливающих отрицательное влияние загрязнителей на организм живых существ, включая в первую очередь человека.

Загрязнение может быть вызвано любым агентом, в том числе самыми чистым. Например, лишняя по отношению к природной норме вода в экосистеме суши будет являться загрязнителем.

Загрязнение может быть природное - возникшее в результате естественных причин (лесной пожар или извержение вулкана) или антропогенное - возникшее под влиянием деятельности человека. Как правило, именно антропогенное загрязнение и имеют в виду, говоря о проблеме загрязнения окружающей среды, поскольку поступление загрязняющих веществ в результате человеческой деятельности многократно превосходит естественное.

Помимо природного и антропогенного выделяют следующие формы загрязнения:

· в зависимости от масштабов распространения - локальное, региональное и глобальное;

· в зависимости от характера загрязнителя - физическое (электромагнитное излучение, радиация, шум, тепловая энергия), химическое (тяжелые металлы, фенолы, пестициды, нефтепродукты) и биологическое (бактериальное и вирусное загрязнение, биотоксины, отходы микробиологической промышленности);

· в зависимости от источников - например, автомобильное, промышленное или сельскохозяйственное;

· в зависимости от устойчивости загрязнителей в окружающей среде - стойкое (скажем, пластмассы плохо поддаются естественному химическому и биологическому разложению) и разрушаемое биологическими процессами например, отходы пищевой промышленности;

· в зависимости от объекта загрязнения - выделяют загрязнение воздуха, почвы, речных, озерных и подземных вод, вод Мирового океана, космоса.

Кроме того, воздействие человека на природу может быть преднамеренным и непреднамеренным, прямым или косвенным.

Прямое воздействие - это любой вид непосредственного вторжения человека в биогеоценозы: строительство поселений и дорог, ведение лесозаготовок, добыча полезных ископаемых, промышленное производство и многое другое. Всё это ведёт к перерождению экосистемы и накоплению загрязнений.

При этом учитывать следует также косвенные и отдалённые последствия хозяйствования. Так, лесозаготовительные работы в бассейне реки могут привести к целому ряду взаимосвязанных последствий: уменьшению влажности почвы, снижению уровня грунтовых вод, снижению уровня воды в реке и усыханию ее притоков. В конечном счёте эта цепочка событий приведёт к отрицательным последствиям для людей, живущих около водоёма и пользующихся его водой.

Главным критерием, по которому оценивают степень опасности того или иного загрязнителя, является характер его действия на живые организмы, и в первую очередь на человека. При этом влияние антропогенных загрязнений на живые организмы имеет важные особенности. Прежде всего это то, что дозовый эффект действия различных чуждых веществ или излучений на биологические системы, как правило, бывает нелинеен, а именно действие малых доз зачастую является несоразмерно сильным. Так, например, для химических канцерогенов или ионизирующей радиации безопасных доз и концентраций просто не существует.

Опасность загрязнителей связана также с наличием кумулятивного эффекта, то есть с постепенным накоплением неблагоприятного воздействия на организм.

А, кроме того, для всех антропогенных загрязнителей характерно совместное действие. Так, если даже малые концентрации каких-либо химических веществ действуют на один и тот же организм одновременно, то возможен самый разнообразный сочетанный эффект. Эффектом такой суммации обладают, например, оксид свинца и диоксид серы, ацетон и фенол, аммиак и сероводород.

6.2 Антропогенное воздействие на атмосферу

Постоянство состава воздуха - важнейшее условие существования человечества. Поэтому любые изменения его состава рассматриваются как загрязнение.

В норме атмосферный воздух содержит следующие компоненты: азот - 78 %, кислород - 20 %, аргон - 0,9 %, углекислый газ - 0,03 %, озон - менее 0,001 %. Соотношение между основными компонентами воздуха в процессе развития цивилизации существенно не изменилось, однако в период промышленной и научно-технической революций увеличился объем эмиссии в атмосферу газов и аэрозолей техногенного происхождения. Развитие современной экономической базы городов сопровождается повышением концентрации, кооперирования, комбинирования и интенсификации производственного процесса промышленных предприятий. Следствием стремительного роста производства, характеризующегося многоотходной технологией, является многокомпонентное загрязнение атмосферы. Масштабы загрязнения весьма значительны: выброс углекислого газа составляет 20 млрд. т/год (приблизительно 0,7 % углекислого газа, содержащегося в атмосфере); выброс двуокиси серы - 200 млн т/год (более чем в 2 раза превышает естественное поступление в атмосферу серы в форме газообразных соединений); выброс фреонов - 1 млн т/ год; выброс свинца - 0,4 млн т/год (более чем на 2 порядка превышает поступление из естественных источников). За последние 100 лет выбросы углекислого газа в атмосферу возросли в 30 раз, свинца - в 20 раз, двуокиси серы - в 15 раз.

Источники загрязнения атмосферы могут быть естественные (извержение вулканов, лесные пожары, разложение живых организмов) и искусственные (промышленность, транспорт, ЖКХ). В последние десятилетия антропогенные факторы загрязнения воздуха стали значительно превышать по масштабам естественные. Например, техногенное поступление в окружающую среду широко используемых в производстве и быту химических соединений (более 100 тыс. из 3 млн известных) в 10-100 раз превышает их естественное поступление при вулканизации и выветривании горных пород. Если все вулканы Земли ежегодно выбрасывают на поверхность около 3 млрд. т вещества, то человек извлекает из земных недр более 120 млрд. т различных руд, горючих ископаемых, строительных материалов.

Основными источниками загрязнений атмосферы являются энергетика, автомобильный и авиационный транспорт, предприятия черной и цветной металлургии, химической и нефтехимической промышленности. Причем значимость тех или иных источников загрязнения воздуха на разных территориях меняется в зависимости от уровня научно-технического прогресса, стратегии взаимодействия техники и природы, уровня благоустройства населенных мест и многих других социально-экономических факторов.

Основными ингредиентами загрязнения атмосферы являются оксиды углерода, азота и серы, фенолы, формальдегид, углеводороды и взвешенные частицы (пыль).

По агрегатному состоянию выбросы вредных веществ в атмосферу классифицируются: на газообразные (диоксид серы, оксиды азота, оксид углерода), жидкие (кислоты, щелочи, растворы солей) и твердые (канцерогенные вещества, свинец и его соединения, органическая и неорганическая пыль, сажа, смолистые вещества).

· Загрязняющие вещества, выброшенные в атмосферу могут:

· оседать под действием силы тяжести;

· физически захватываться оседающими частицами (туманами и осадками) и поступать в лито- и гидросферу;

· включаться в биосферный круговорот соответствующих веществ (углекислый газ, пары воды, оксиды серы и азота);

· изменять свое агрегатное состояние (конденсироваться, испаряться, кристаллизоваться, вступать в химические реакции с другими загрязнителями);

· находиться в атмосфере относительно длительное время, переносясь воздушными потоками в разные географические области планеты до тех пор, пока не создадутся условия для их физической или химической трансформации (например, фреоны).

Сводные данные о количестве наиболее распространённых выбросов показывают, что их подавляющая часть приходится на промышленно развитые страны Северной Америки и Европы и в меньшей степени Азии. Россия не является основным поставщиком загрязняющих веществ в атмосферу по сравнению с промышленно развитыми странами. В частности, ее вклад составляет по диоксиду серы - 12 % (США - 21 %), оксидам азота - около 6 % (США - более 20 %), оксиду углерода - 10 % (США - 70 %).

Наличие предприятий, выделяющих вредные выбросы, даже при высокой эффективности очистных установок, нейтрализующих до 95% загрязняющих веществ, существенно влияет на состояние атмосферного воздуха населенных мест. Так, в сельской местности загрязненность атмосферы в 10 раз, а в промышленных городах -- в 150 раз выше, чем над океаном.

В последние годы несколько изменилась структура загрязнения атмосферного воздуха по ингредиентам. Нельзя не обратить внимание на увеличение процента проб атмосферного воздуха, превышающих ПДК по бенз(а)пирену, который составил в среднем по России в 1999 г. 11,31 % (в 1998 г. - 7,3 %), и на 3,21 % выше 5 ПДК (в 1998 г. - 2,5 %). Особенно значителен процент проб атмосферного воздуха, превышающих ПДК по данному веществу, на автомагистралях в зоне жилой застройки (17,96%).

В нашей стране существует сеть мониторинга качества воздуха, который включает 710 станций в 260 городах страны. Наблюдение ведется за взвешенными веществами, оксидами азота, оксидом углерода, формальдегидом. Установлено, что средние за год концентрации какого-либо из веществ, за содержанием которых ведутся регулярные наблюдения, превышали ПДК в 187 городах мира. Так концентрации взвешенных веществ превышали ПДК в 71 городе, диоксида азота в 93, бензапирена - в 39, формальдегида - в 96 городах. При этом распределение различных загрязнителей по городам происходит неравномерно. Так, в Москве приоритетными загрязнителями атмосферного воздуха являются: двуокись азота, оксид углерода и формальдегид, а в Магнитогорске - двуокись азота, сернистый ангидрид, окись углерода.

Загрязнение воздуха имеет многообразные вредные последствия. Воздействия его могут быть различны в зависимости от вида загрязнителя, концентрации его в воздухе, длительности и периодичности воздействия.

Неблагоприятное действие веществ, обладающих токсичными свойствами, при проникновении в организм человека может проявляться в виде острых или хронических отравлений и другого рода заболеваний. Кроме того, вещества с генетической активностью могут оказаться причиной врожденных уродств и дефектов развития.

Загрязнение атмосферы снижает продуктивность и плодовитость домашних и диких животных, птиц. Выпадая на почву и в водоемы, вредные примеси, загрязняя атмосферу, ведут к уничтожению растительности. Под действием атмосферного загрязнения происходит разрушение зданий и сооружений, памятников истории, архитектуры, культуры и искусства. Во многих промышленно развитых странах экономический ущерб от загрязнения окружающей среды составляет 3-5 % валового национального продукта. Так, например, в США годовой материальный ущерб, обусловленный загрязнением атмосферы городов, оценивается в 24 млрд долларов.

Загрязнение атмосферного воздуха, кроме локальных эффектов, является причиной последствий глобального масштаба. Кислотные дожди, глобальное потепление, нарушение озонового слоя Земли вызваны загрязнением атмосферного воздуха.

Так наиболее известным газом, содержание которого в атмосфере резко изменялось за последние 150 лет, является диоксид углерода, он же углекислый газ, относящийся к парниковым газам, то есть газам, создающим в атмосфере условия, задерживающие инфракрасные лучи, в результате чего нагреваются поверхность Земли и нижний слой атмосферы. Количество диоксида углерода в атмосфере при современных темпах потребления ископаемого топлива удваивается каждые 23 года, что может привести к потеплению климата на 1^°С к 2025 году и на 3^°С к концу следующего столетия.

Другим газом в составе атмосферы, влияющим на парниковый эффект на нашей планете, является метан. Основной природной причиной образования метана является деятельность ряда бактерий, разлагающих углеводы на метан. Это происходит, прежде всего, на болотах и в пищеварительном тракте животных. Антропогенное образование метана происходит в кучах компоста, на свалках, рисовых полях (везде, где вода и грязь изолируют останки растений от доступа воздуха), а также при добыче ископаемого топлива.

Помимо диоксида углерода и метана, к парниковым газам относятся фреоны, оксид азота, озон, а также пары воды (табл. 6.2). Все эти соединения присутствовали в атмосфере почти весь период её существования, но в крайне незначительном количестве. Резкий же рост их концентрации в атмосфере отмечается в последние сто лет.

Таблица 6.1 Основные парниковые газы и доля их влияния на глобальное потепление на Земле

На межправительственной мадридской конференции в 1995 году ООН провозгласила глобальное потепление научным фактом. Обеспокоенность мирового сообщества данной проблемой привела к разработке и принятию международной Конвенции по изменению климата. В декабре 1997 г. в Киото (Япония) на конференции был подписан Протокол к Конвенции, установивший для государств - участников количественные обязательства по сокращению выбросов диоксида углерода. Так, члены Европейского союза и Швейцария должны к 2012 годам снизить выбросы на 8 %, США - на 7 %, Япония - на 6 % относительно базового 1990 г.

Протокол предусматривает систему квот на выбросы тепличных газов. Поэтому переговоры по вопросу сокращения идут очень сложно. Такие страны, как Индия и Китай, вносящие значительный вклад в загрязнение атмосферы тепличными газами, не подписали соглашение. Джордж Буш отказался подписать Киотский протокол, при том что США выбрасывают углекислого газа в атмосферу втрое больше, чем все страны Западной Европы.

Основным препятствием на пути международного взаимодействия по вопросу предотвращения «парникового эффекта» является научная неопределенность. Поскольку многие видные ученые, например академик А.П. Капица, настаивают на том, что никакого потепления нет, а на самом деле продолжается длительный ледниковый период и на него накладываются более короткие климатические циклы потепления. Кроме того, подписание Киотского протокола влечет за собой серьезные экономические последствия - сворачивание загрязняющих производств и дорогостоящую модификацию очистных технологий.

Тем не менее, факт остается фактом - за последние сто лет среднегодовая температура поднялась более чем на полградуса. В докладе ООН под названием «Климатические изменения 2001: последствия, адаптация и уязвимость» предсказывается, что в течение нынешнего столетия средняя глобальная температура повысится на 5,8°С.

В последние десятилетия большое внимание ученых привлекают пространства в озоносфере с пониженным содержанием озона. Это явление представляет собой сложную экологическую проблему, заключающуюся в истощении озонового слоя Земли. Известно, что озоновый слой находится на высоте от 10 до 50 км и защищает земную поверхность от солнечного излучения высокой энергии (УФ-лучей), избыток которой губителен для живых существ.

Общее количество озона в атмосфере невелико, тем не менее, это один из наиболее важных её компонентов. Благодаря озону ультрафиолетовая солнечная радиация в слое между 15 и 40 км над земной поверхностью ослабляется примерно в 7 000 раз. Уменьшение «толщины» озонового слоя приводит к увеличению количества ультрафиолетового излучения, достигающего поверхности Земли, и нарушению теплового баланса планеты. Избыток ультрафиолета губителен для живых существ. Так, например, установлено, что увеличение дозы ультрафиолетового излучения на 1 % приводит к увеличению раковых заболеваний на 2 %. Кроме того, уменьшение содержания в атмосфере озона и увеличение УФ-излучения может быть причиной катаракты глаз, ослабления иммунной системы человека, понижения эффективности вакцинации против инфекционных заболеваний.

Одной из главных причин истощения озонового слоя Земли является загрязнение атмосферы за счет выбросов в нее фреонов, которые широко применяются в быту в качестве хладоагентов, пенообразователей и растворителей в аэрозольных упаковках. Эти газообразные вещества поднимаются, не разлагаясь, до высоты озонового слоя, где они подвергаются фотохимическому разложению с образованием окиси хлора, интенсивно разрушающей озон. Помимо фреонов, серьезным катализатором разложения озона являются оксиды азота. Продукты неполного сгорания органического топлива сверхзвуковых самолетов и космических аппаратов также разрушают озоновый слой. За счет них разрушается до 10 % озонового слоя атмосферы. Только один запуск космического корабля «Шаттл» приводит к разрушению примерно 10 млн т озона.

Широко известный ныне термин «кислотные дожди» появился в 1872 г., его ввел в практику английский инженер Роберт Смит, опубликовавший книгу «Воздух и дождь: начала химической климатологии». Наиболее глубоко научными исследованиями кислотных дождей стали заниматься только в конце 60-х годов XX века.

Известно, что при нормальном природном составе воздуха обычная дождевая вода имеет слабокислую реакцию (рН = 5,5 ... 5,6). Подкисленные атмосферные осадки (pH ниже 5,5) возникают из-за повышенного содержания в воздухе в первую очередь оксидов серы и оксидов азота, которые, взаимодействуя с парами воды, образуют соляную, азотную и серную кислоты.

Известен также “синдром кислотных частиц”, при котором наблюдается оседание твёрдых частиц сульфатов или нитратов в отсутствие влаги с дальнейшим их растворением в воде с образованием кислот.

В результате попадания кислотных дождей (или снега, тумана, града) в поверхностный слой почвы и водоемы развивается подкисление, что приводит к деградации экосистем, гибели отдельных видов рыб и других водных организмов, сказывается на плодородии почв, снижении прироста лесов и их усыхании. Так, проведенные в Европе исследования показывают, что в последние 10 лет скорость роста многих вечнозеленых растений замедлилась на 20-30 %.

Ярким примером негативного воздействия кислотных осадков на природные экосистемы является закисление озер. Особенно интенсивно оно происходит в Канаде, Швеции и на юге Финляндии. Объясняется это тем, что значительная часть выбросов серы в таких промышленно развитых странах выпадает именно на их территории, а коренные породы, слагающие ложе озер в этих странах, обычно представлены гранитами, не способными нейтрализовать кислотные осадки, в отличие, например, от известняков, которые создают щелочную среду и препятствуют закислению. В итоге, только в Канаде из-за частых кислотных дождей уже стали мертвыми 4000 озер.

Наибольший ущерб от кислотных осадков наблюдается в лесах с глинистыми почвами, из которых кислые воды вымывают ионы алюминия, которые через корневую систему поступают в древесину и далее действуют как клеточные яды. В нормальных же условиях соединения алюминия практически нерастворимы и потому безвредны. По такой же схеме при подкислении среды начинается действие и других токсичных элементов, в том числе ртути и свинца.

Кислотные осадки ускоряют процессы коррозии металлов и разрушения зданий. Установлено, что в промышленных районах сталь ржавеет в 20 раз, а алюминий разрушается в 100 раз быстрее, чем в сельских районах.

Другой пример неблагоприятного воздействия кислотных дождей может проявиться в том, что при заборе питьевой воды с повышенной кислотностью токсические материалы из труб могут растворяться в ней и неблагоприятно воздействовать на организм человека.

Еще одним серьезным следствием антропогенного загрязнения атмосферного воздуха является смог, представляющий собой ядовитую смесь дыма, тумана и пыли, вызывающую тяжелые последствия в организме живых существ.

Различают два типа смога: зимний смог (лондонский тип) и летний (лос-анжелесский тип).

Лондонский тип смога возникает зимой в крупных промышленных городах при неблагоприятных погодных условиях, таких как отсутствие ветра и температурная инверсия. Температурная инверсия проявляется в повышении температуры воздуха в интервале 300-400 м от поверхности земли вместо обычного понижения. В результате циркуляция атмосферного воздуха нарушается - дым и загрязняющие вещества не могут подняться вверх и не рассеиваются. Концентрации оксидов серы, взвешенной пыли, оксида углерода достигают опасных для здоровья человека уровней, приводят к расстройству кровообращения, дыхания, а нередко и к смерти.

5 декабря 1952 г. почти над всей Англией возникла и сохранялась несколько дней подряд зона высокого давления и безветрия, сопровождавшаяся частым для этих мест густым туманом. В результате в воздухе возникла температурная инверсия. Смертность в Лондоне резко возросла в первый же день катастрофы, а по прошествии тумана она снизилась до обычного уровня. Было установлено, что прежде других умирали горожане старше 50 лет, люди, страдающие заболеваниями лёгких и сердца, а также дети в возрасте до одного года.

Английские специалисты зафиксировали, что концентрация диоксида серы в те дни достигала значений выше 10 мг/м³, при предельно допустимой концентрации этого вещества в воздухе населённых мест 0,5 мг/м³.

Лос-анжелесский тип смога, или фотохимический смог, не менее опасен, чем лондонский. Возникает он летом при интенсивном воздействии солнечной радиации на воздух, перенасыщенный выхлопными газами автомобилей.

Впервые он был зафиксирован в 1944 г. в Лос-Анджелесе, когда в результате большого скопления автомобилей была парализована жизнь всего города.

В результате фотохимических реакций образуются соединения, например органические перекиси и нитриты, сильно раздражающие слизистые оболочки дыхательных путей и глаз и, вызывающие увядание и гибель растений. Смог Лос-Анджелесского типа усиливает коррозию металлов, разрушение строительных конструкций, резины и других материалов.

По официальным данным, например, в Афинах в дни образования фотохимического смога смертность в шесть раз выше, чем в дни относительно чистой атмосферы. В некоторых наших городах (Кемерово, Новокузнецк, Медногорск), особенно в тех, которые расположены в низинах, в связи с ростом числа автомобилей вероятность образования фотохимического смога в яркие солнечные дни резко увеличивается.

6.3 Антропогенное воздействие на гидросферу

Вода относится к числу наиболее важных природных ресурсов, таких, как воздух и энергоносители. Вода необходима для всех форм жизни на Земле. Совокупность всех источников воды на нашей планете - морей, озер, рек, прудов, болот, подземных вод - называется гидросферой. Общее количество воды на Земле - 1386 млн км³. Общая площадь океанов и морей в 2,5 раза превышает территорию суши. Из общего количества воды на Земле доля пресных вод составляет 2,5 %, или 35 млн км³. Это 8 млн км³ пресной воды на каждого жителя планеты. Однако большая часть пресной воды труднодоступна. Около 70 % пресной воды заключено в ледниковых покровах полярных стран и горных ледниках. Обширные запасы пресной воды находятся в верхней части земной коры на разной глубине. Это запасы подземных вод. Пресные воды, как правило, находятся на глубине 150-200 м, ниже они становятся солеными водами. Объем подземных пресных вод примерно в 100 раз превышает совокупный объем озер, рек и болот. Площадь всех озер земного шара несколько превышает 2 млн км².

Вода является единственной природной жидкостью, имеющейся на поверхности Земли в огромном количестве. Только это вещество в природе существует во всех трех агрегатных состояниях: жидком, твердом и газообразном. Казалось бы, на Земле присутствует достаточное количество этого нужного для жизни природного ресурса, тем не менее, недостаток воды на сегодняшний день является одной из важнейших экологических проблем.

Загрязнение водных систем представляет большую опасность, поскольку водные экосистемы чрезвычайно чувствительны к воздействию загрязнителей. Процессы самоочищения и восстановления водных экосистем происходят медленно, а источники загрязнения водоемов очень разнообразны и с трудом поддаются нейтрализации.

Основными источниками загрязнения природных вод являются:

1) атмосферные воды, содержащие массы вымываемых из воздуха химических веществ промышленного происхождения. Осадки и талые воды дополнительно вовлекают с собой большое количество веществ. Наиболее загрязненными являются стоки с городских улиц, производственных площадок - в них содержатся нефтепродукты, мусор, фенолы, кислоты, окислы тяжелых металлов;

2) бытовые сточные воды содержат преимущественно фекалии, поверхностно-активные моющие средства, жиры, микроорганизмы;

3) сельскохозяйственные сточные воды, содержащие удобрения с полей, а также пестициды и ядохимикаты, благодаря которым получают высокие урожаи;

4) промышленные сточные воды, образующиеся во всех отраслях производства. Наиболее активными потребителями воды считаются целлюлозно-бумажная промышленность, черная и цветная металлургия, энергетика, химическая и нефтеперерабатывающая промышленность.

Наиболее распространенными загрязняющими веществами поверхностных вод являются нефтепродукты, фенолы, кислоты, соединения металлов, азот, формальдегид, вирусы и бактерии.

Загрязнение воды проявляется в изменении физических и органолептических свойств (нарушение прозрачности, окраски, запахов, вкуса), увеличении содержания сульфатов, хлоридов, нитратов, токсичных тяжелых металлов, сокращении растворенного в воде кислорода воздуха, появлении радиоактивных элементов и болезнетворных бактерий.

Серьезные экологические последствия вызывает так называемое тепловое загрязнение. При получении электрической энергии выделяется большое количество избыточной энергии, охлаждение производится при помощи воды, которая сбрасывается в окружающую среду, как правило, в водоемы. Изменения температуры оказывают неблагоприятное воздействие на все структуры водного сообщества организмов. Различные виды водорослей конкурируют между собой за свет, пространство и элементы питания. Изменения температурного режима, нарушая конкурентные позиции отдельных видов, способствуют гибели одних и ускоренному размножению других, что ведет к экологическим сдвигам. Таким образом, в результате теплового воздействия изменяется видовое разнообразие водной экосистемы. Частично тепловое загрязнение сглаживает сезонные изменения температуры в водоеме, что влияет на жизненный цикл некоторых рыб и растений и вызывает их гибель. Наиболее опасно влияние теплового воздействия в условиях жаркого климата, поскольку организмы часто попадают в условия верхнего температурного предела.

Потребление воды промышленностью и сельским хозяйством достигло в современном мире огромных размеров. Города мира ежегодно сбрасывают в водоемы более 500 млрд м³ сточных вод. Только половина из промышленных отходов подвергается какой-либо очистке, остальное сбрасывается в водоемы без какой-либо предварительной обработки. Только в Рейн ежегодно сбрасывается около 1000 т ртути, 1500 т мышьяка, 1700 т свинца, 1400 т меди, 13 000 т цинка, 100 т хрома и 20 млн т различных солей. Крупнейшая река Америки Миссисипи аккумулирует загрязнения с территории, на которой расположено 3/4 «грязной» промышленности США.