Общая экология

Интенсивность воздействия на биосферу сельскохозяйственной, а затем и промышленной деятельности людей особенно быстро нарастала в последние две сотни лет и достигла такого уровня, когда биосфера больше не могла сохраняться в своем прежнем состоянии. Назрел кризис системы, о чем и предупреждали человечество в 30-е годы В.И. Вернадский и другие ученые. Предполагается, что из кризисного состояния самоорганизующаяся система выходит скачком, меняя свою структуру и облик так, чтобы на новом уровне организации достичь устойчивого состояния. Это случайный акт, оцениваемый из вероятностных представлений. Но после того как переход произошел, назад возврата нет, система начинает новый эволюционный этап, определяемый стартовыми условиями совершившегося перехода.

Итак, биосфера и человечество как ее составная часть вступили в кризисный период своего развития. Кризис усугубляется многими неблагоприятными факторами. Так, впервые в своей истории человечество стало обладателем мощнейших источников энергии и токсичности - теперь за считанные минуты может быть уничтожено все живое на Земле. Лишь по счастливой случайности осознание безумия использования подобных источников в традиционных способах решения межгосударственных конфликтов - в войнах - появилось раньше, чем дело дошло до самоуничтожения.

Но за угрозой ядерного, радиационного или токсического уничтожения биосферы вырисовывается другая, не менее страшная угроза, называемая экологической катастрофой. В ее основе - стихийная деятельность людей, сопровождающаяся загрязнением среды обитания, нарушением теплового баланса Земли и развитием так называемого парникового эффекта. В ближайшей перспективе назревает истощение жизненно важных для человеческой цивилизации сырьевых источников планеты. К этому добавляются демографический взрыв - очень быстрый рост численности людей с тяжелыми для биосферы последствиями, а также другие неприятности, о которых так много пишут.

Выход из надвигающегося экологического кризиса многие видят в радикальном изменении сознания людей, их нравственности, в отказе от взгляда на природу как объект бездушной эксплуатации ее человеком. Активность стихийной деятельности человека во многом зависит от этических норм его поведения. По мнению митрополита Волоколамского и Юрьевского Питирима, «этические нормы поведения человека определяют как бытие, так и взаимодействие с окружающей средой. Земля отвечает не просто неурожайностью почвы или изменением климата на нарушение нравственного ведения хозяйства, но и способна, накапливая отрицательное воздействие, выражать тектоническими изменениями свою реакцию на поступки человека».

В.И. Вернадский, как и ряд других крупных ученых, был оптимистом, верившим, что любые неприятности человечество преодолеет с честью и продолжит свое исторически предопределенное движение вперед. Но среди возможных устойчивых состояний, в которые биосфера как система сможет перейти в процессе самоорганизации, есть и такие, которые исключают жизнь на Земле или исключают существование на ней человеческой цивилизации. А так как механизм перехода управляется случайными факторами, то вероятность таких неблагоприятных для человека вариантов достаточно высока. Например, по случайным причинам или преднамеренно может произойти самоуничтожение человечества в ядерном конфликте. Или к тем же результатам приведет неспособность справиться с экологической катастрофой. Благоприятным выходом из состояния скачка станет образование ноосферы. Является ли в действительности переходный процесс в точке бифуркации независящим от воли человека, чисто случайным явлением?

Оказывается, присутствие в системе разума меняет ситуацию. Предотвратить переходный процесс в биосфере человек не в силах, но есть возможность свести к минимуму или совсем убрать те неблагоприятные флуктуации, которые и подталкивают неустойчивую систему к нежелательным для человека вариантам перехода. Например, запрещение и полное уничтожение ядерного и химического оружия (точнее, любого оружия массового уничтожения) устраняет флуктуацию, способную вызвать уничтожение биосферы в конфликте. Еще лучше, если будут достигнуты договоренности о значительном сокращении, а затем и полном уничтожении обычных видов вооружений. Тогда высвободятся огромные материальные, интеллектуальные и финансовые ресурсы, которые можно направить на предотвращение экологической катастрофы.

Экологические кризисы не раз случались в прошлом. Ученые считают, что первым из них был кризис собирательства и примитивного промысла, который произошел еще в конце раннего палеолита. Этот кризис усугубился использованием огня. Формирование и становление кроманьонского человека завершилось в течение считанных тысячелетий. Сравнительно быстро это событие вызвало экологические последствия. И, прежде всего - небывалое в геологической истории распространение одного биологического вида практически на всей обитаемой суше. Никогда - за миллионы, миллиарды лет - ни один вид не имел такого распространения. Именно тогда и зародилось неразрешимое до сих пор противоречие между катастрофически быстро развивающимся биологическим видом-потребителем природных ресурсов и самой природной средой - между человеком и породившей его природой.

Всё (если и не абсолютно всё, то многое) начиналось, как и водится, с огня. Нет, не с мифического огня Прометея, озарившего человеческое сознание, а с самого, что ни на есть реального пламени…Доказательства варварского истребления лесов первобытными племенами поступают даже не из такого уж давнего прошлого - что особо ценно. Голландский мореплаватель А. Я. Тасман и его команда, первыми из европейцев увидевшие берега Тасмании, аборигенов не обнаружили, хотя обратили внимание на клубы дыма, поднимавшиеся в разных местах над лесом. Последующие исследователи острова постоянно сталкивались с лесными пожарами или с обилием костров, разводимых аборигенами. И хотя тасманийцы занимались охотой, рыболовством, собирательством, главным «рычагом», с помощью которого они «переворачивали» свою землю - перестраивали ландшафты радикально, - был огонь. В результате подобной «природопреобразующей деятельности» на обширных пространствах Тасмании произошла смена растительности; произошли изменения в характере почвы, изменился климат.

Например, многие исследователи сходятся на том, что до появления человека, в частности, в Исландии до 40% площади острова были заняты березовыми лесами с примесью ивы, рябины и можжевельника. Со времени освоения Исландии викингами леса стали быстро сокращаться, и ныне их площадь не превышает 0,5%.

В других регионах к подобным же результатам привела система первобытного земледелия, предполагавшего выжигание огромных лесных пространств регулярно - раз в несколько земледельческих сезонов.

Второй кризис был связан с оскудением охотничьих ресурсов во времена последнего ледникового периода и начала голоцена, когда стали исчезать крупные позвоночные животные - так называемая мамонтовая фауна (его обычно называют кризисом консументов - растительноядных и хищных животных). Именно результатом хищнического истребления целых видов животных (археологи, действительно, находят гигантские скопления костей животных на местах былых охотничьих побед), а также воздействия человека на природные комплексы в целом стало то, что во многих регионах мира создались предпосылки для кризиса охотничьего хозяйства, присваивающего природные биологические ресурсы практически без сознательного их возобновления. Один из крупнейших знатоков ледникового периода американский географ и геолог Р. Флинт, писал об исчезновении групп животных: «вымирание в основном происходило 5000-10000 лет назад. К вымершим животным принадлежат все верблюды, лошади, ленивцы, два рода мускусных быков, пекари, винторогие антилопы, все виды бизонов (кроме одного)… и отдельные виды кошек - некоторые из них достигали размеров льва. Исчезли также два вида мамонтов, которые были крупнее современных слонов и были распространены на территории США почти повсеместно». На отдельных изолированных территориях (Австралия, Тасмания и др.), где отсутствовали пригодные для ведения сельского хозяйства виды животных и растений, первобытное общество настолько подорвало ресурсы существующих природных комплексов, что вступило в полосу застоя и даже некоторого технического и социального регресса. И хотя сохранился прежний уровень хозяйственного развития, хищническая эксплуатация природных биологических ресурсов вызывала последовательную деградацию окружающих ландшафтов, уменьшение или качественное ухудшение используемых биологических ресурсов. Общество - часть природы не могло оставаться вне этого процесса.

Третий кризис был вызван засолением почв и деградацией поливного земледелия 3-4 тыс. лет назад, после неолитической революции и появления земледелия и скотоводства.

Четвертый кризис, называемый кризисом продуцентов, связывают с началом массового сведения лесов, которое еще в древности началось в некоторых районах Азии, затем продолжилось в средиземноморье, во всей Европе, а после великих географических открытий распространилось и по всему миру.

Интересен тот факт, что учеными доказана большая продуктивность нетронутых человеком естественных природных комплексов чем экосистем, искусственно им созданных. И это актуально даже для сегодняшнего уровня развития сельского хозяйства. А, следовательно, и собирательство и охота на начальном этапе должны были быть более эффективны, чем земледелие и скотоводство. Но только в том, случае, если окружавшая человека природа не переживала очередную экологическую катастрофу. Именно разрушающее воздействие человека на окружающую среду стимулировало, как ни странно это звучит, развитие цивилизации - в поисках новых ресурсов человечество постепенно переходило от присваивающего хозяйства к производящему. Однако вслед за одной бедой спешила другая. Созданная примитивными способами новая природная среда чрезвычайно хрупка, быстро истощает почву и нежизнеспособна в обычных условиях (будучи оставленной человеком после истощения). Выжигание растительности, рыхление поверхности земли в сочетании с уничтожением деревьев и кустов наносит значительный ущерб почве, приводит к эрозии. Поэтому осваиваемые первобытным человеком участки земли вскоре приходили в полную непригодность и люди вынуждены были искать новые территории. Следами тех экологических катастроф древности, выглядящими сегодня в наших глазах, как извечные степи и пустыни, планета покрыта до сих пор. Именно поэтому экологические проблемы древности не были и не могли быть стимулом только прогресса человечества. Необходимость доступа к получению ресурсов природы, осложнявшаяся, в том числе и природоразрушающей деятельностью человека, толкала племена к конфликтам с более обеспеченными соседями. Хотя необходимость оборонять от соседей богатства, полученные от природы, с другой стороны, заставляла первобытные племена укреплять свои поселения, учиться возводить крепостные валы и т. п. . Именно так человечество прошло с окружающей его природной средой бок о бок сквозь десятки, сотни тысячелетий - борясь с миром за существование и создавая себе победами в этой борьбе только всё новые и новые проблемы.

Впрочем, К.С. Лосев отмечает, что перечисленные кризисы имели преимущественно региональный или даже локальный характер.

3.1.5 Понятие о риске. Природные и техногенные чрезвычайные ситуации

В последнее время в научный обиход вошло новое понятие о риске -- как для отдельного человека, так и для государства, и для всего мирового сообщества. Среди возможных рисков различают видовые, бытовые, социальные, военные, экологические, этнографические, трансграничные и др. По степени охвата все они могут быть локальными, национальными, региональными и глобальными, а по степени воздействия -- чрезмерными (неприемлемыми), предельно допустимыми (максимально приемлемыми) и приемлемыми. Различают также контролируемые и неконтролируемые риски.

Именно риски служат главным источником возникновения чрезвычайных ситуаций, при которых на определенной территории нарушаются нормальные условия жизни и деятельности людей, возникает угроза их жизни и здоровью, наносится ущерб их имуществу, а также хозяйству и окружающей среде. Непосредственной причиной возникновения рисков могут служить стихийные бедствия, аварии, катастрофы, непродуманная хозяйственная деятельность, военные и этнические конфликты и др. Чрезвычайные ситуации также обычно подразделяют на два больших класса: природные и антропогенные.

Они участились в XX в. в связи с усилением антропогенного воздействия на природу. Поэтому в наши дни многие НОЯ правильнее было бы называть не природными, а природно-антропогенными (или антропогенно обусловленными). Намного увеличился и материальный ущерб, наносимый такими катастрофами.

Согласно авторитетным западным источникам, только с 1965 по 1992 г. от природных катастроф в мире погибло около 3,6 млн., а пострадало более 3 млрд. человек. Общий экономический ущерб от них за то же время оценивается огромной суммой в 340 млрд. долл.

К числу наиболее частых и опасных природных катастроф относят наводнения, землетрясения, засухи, тропические циклоны. Статистика свидетельствует о том, что наибольшее число погибших связано с наводнениями, тропическими циклонами и землетрясениями, а пострадавших -- с засухами, наводнениями и тропическими циклонами.

По данным ЮНЕСКО, лишь за последнее столетие в мире от наводнений погибло 9 млн. человек, не говоря уже о принесенном ими колоссальном материальном ущербе.

От землетрясений в мире ежегодно гибнут примерно 10 тыс. человек, а материальный ущерб от них приближается к 500 млрд. долл.

Большие людские и материальные потери связаны также с подводными землетрясениями и цунами, которые они вызывают. То же относится и к тропическим циклонам (ураганам, тайфунам). Обычно помимо убитых и раненых они оставляют после себя многие тысячи и даже десятки тысяч бездомных. Например, после урагана с тропическими ливнями, обрушившегося на Центральную Америку осенью 1998 г., погибли II тыс. человек, а без крова остались более 2 млн. жителей Никарагуа, Гондураса и некоторых соседних стран.

В качестве наиболее яркого примера периодически повторяющейся природной катастрофы, к тому же по своему масштабу приближающейся к глобальной, можно привести поистине удивительный естественный феномен -- явление Эль-Ниньо.

В обычные годы вдоль всего Тихоокеанского побережья Южной Америки из-за прибрежного подъема более холодных глубинных вод (апвеллинга), вызываемого холодным течением Гумбольдта, или Перуанским, температура у поверхности океана колеблется в сезонных пределах от 15 до 19 °С. Это создает очень благоприятные условия для развития фитопланктона и зоопланктона, основного корма для рыб. Неудивительно, что этот район относится к числу самых главных рыболовных районов мира. Однако раз в несколько лет происходит аномальное потепление прибрежных поверхностных вод, в результате которого их температура поднимается до 21-23°, а иногда и до 25-29 °С. Именно это явление и получило наименование Эль-Ниньо.

Потепление поверхностных вод приводит к крайне отрицательному экономическому эффекту. Он выражается в гибели или уходе в открытый океан холодолюбивых промысловых видов рыбы (в первую очередь анчоусовых), в массовой гибели питающихся рыбой птиц. Кроме того, на Тихоокеанском побережье Южной Америки резко повышаются температуры воздуха, начинаются обильные дожди, катастрофические наводнения и оползни.

Более того, климатические изменения, являющиеся последствием Эль-Ниньо, охватывают не только Южную Америку, но и многие другие районы земного шара. Это объясняется тем, что в такой период в тропической части Тихого океана происходит коренное изменение атмосферной циркуляции, приводящее к смещению зон высокого и низкого давления и нарушению «классического» пассатного переноса воздушных масс с устойчивыми восточными ветрами. Поэтому климатические условия изменяются в самих разных частях акватории и прибрежных районов этого океана.

За последние полтора столетия явление Эль-Ниньо в достаточно сильной форме наблюдалось более 20 раз, в том числе 9 раз во второй половине XX в.

Техногенные аварии и катастрофы также представляют собой очень большую угрозу для современного человечества и приводят к возникновению чрезвычайных ситуаций, но уже техногенного происхождения.

При классификации таких аварий и катастроф их обычно подразделяют на:

1) транспортные;

2) с выбросом химически опасных веществ;

3) с выбросом радиоактивных веществ;

4) с выбросом боевых отравляющих веществ;

5) аварии и катастрофы на электроэнергетических системах;

6) на коммунальных системах жизнеобеспечения;

7) на очистных сооружениях;

8) на плотинах;

9) пожары и взрывы;

10) связаны с военными действиями.

Все эти виды аварий и катастроф в XX в. также заметно участились. А поскольку и сами производственные объекты -- особенно во второй половине столетия -- стали больше, масштабы нарушений экологической обстановки в результате аварий и катастроф также значительно возросли.

Об этом свидетельствуют не так уж редко случающиеся аварии пассажирских поездов, авиакатастрофы, прорывы магистральных нефте- и газопроводов. В 1984 г. произошла крупная авария на химическом заводе в индийском городе Бхопал, в результате которой погибли 2,5 тыс. и получили отравление 500 тыс. человек. Аварии на АЭС с выбросом радиоактивных веществ случались в Великобритании, США, СССР, а апофеозом их, можно сказать, стала катастрофа на Чернобыльской АЭС. Крупные лесные пожары, возникающие большей частью по вине человека, почти каждое лето случаются в США, Японии, многих европейских и других странах.

В качестве особого типа экологических катастроф техногенного происхождения следует, видимо, выделить те, которые связаны с военными действиями.

Примером такого рода может служить экологическая катастрофа в районе Персидского залива в 1990-- 1991 гг., когда Кувейт был временно оккупирован войсками Ирака. В это время Ирак осуществил преднамеренный сброс в залив 1,5 млн. т нефти, что нанесло огромный ущерб всей водной среде, гнездовьям морских птиц и самим этим птицам, а также пляжам. А при уходе из Кувейта иракские войска подожгли несколько сотен нефтяных скважин на нефтепромыслах этой страны. По оценкам Всемирной метеорологической организации, эти нефтяные факелы ежедневно выбрасывали в атмосферу около 70 млн. м³ газа и 80 т сажи -- столько же, сколько все автомобили мира. Грандиозный пожар на нефтепромыслах, который очевидцы сравнивали с адом, привел к существенным климатическим изменениям во всем регионе (рис. 136).

Рис. 136. Зоны климатических изменений, вызванных пожарами на нефтяных скважинах в Кувейте (по И. С. Зонну)

В зависимости от степени остроты экологи стали выделять следующие категории экологических ситуаций:

1) катастрофические (очень острые);

2) кризисные (очень острые);

3) критические (острые);

4) напряженные (не острые);

5) конфликтные (не острые);

6) удовлетворительные.

Один из главных специалистов в этой области, Б. И. Кочуров, характеризует эти категории следующим образом.

Катастрофические ситуации отличаются глубокими и часто необратимыми изменениями природы, утратой природных ресурсов и резким ухудшением условий проживания населения, которые вызываются в основном многократным превышением антропогенных нагрузок на ландшафты региона. Важный признак катастрофической ситуации -- угроза жизни людей и их наследственности, а также утрата генофонда и уникальных природных объектов. Кризисные ситуации приближаются к катастрофическим, поскольку при них в ландшафтах возникают очень значительные и практически слабо компенсируемые изменения, происходит полное истощение природных ресурсов и резко ухудшается здоровье населения. Если не принять срочных мер, то переход от кризисной стадии к катастрофической может произойти за очень короткий срок (три -- пять лет). При критических ситуациях возникают значительные и слабо компенсируемые изменения ландшафтов, происходит быстрое нарастание угрозы истощения или утраты природных ресурсов (в том числе генофонда), уникальных природных объектов, наблюдается устойчивый рост числа заболеваний из-за резкого ухудшения условий проживания. Антропогенные нагрузки, как правило, превышают установленные нормативные величины и экологические требования. При напряженных ситуациях отмечаются негативные изменения в отдельных компонентах ландшафтов, что ведет к нарушению или деградации отдельных природных ресурсов и в большинстве случаев -- к ухудшению условий проживания населения. При конфликтных ситуациях наблюдаются незначительные в пространстве и во времени изменения в ландшафтах. Наконец, при удовлетворительных ситуациях из-за отсутствия прямого или косвенного антропогенного воздействия все показатели свойств ландшафтов не изменяются.

В наши дни на Земле осталось еще 55% ненарушенных территорий, что в абсолютных показателях соответствует 81,5 млн. км².

Больше всего территорий с ненарушенными экосистемами осталось -- что вполне естественно -- в Антарктиде, за которой в порядке убывания следуют Южная Америка, Австралия, Северная Америка, Азия, Африка и Европа.

Частично нарушенные территории, для которых характерно наличие сменяемых или постоянных сельскохозяйственных земель, вторичной, но естественно восстанавливающейся растительности, относительно высокой плотности домашнего скота, лесных вырубок, занимают около 1/5 земной суши.

Нарушенные территории отличаются высокой плотностью постоянных сельскохозяйственных земель, городских поселений, почти полным отсутствием естественной растительности, что является неизбежным признаком сильной деградации естественных экосистем. Они занимают 1/5 всей поверхности земной суши, причем в Австралии, Африке, Южной Америке этот показатель ниже среднемирового, а в Евразии (в особенности в Европе, но также и в Азии) и в Северной Америке -- выше.

В настоящее время (К.С. Лосев) на Земле сформировались отдельные крупные регионы, центры с разной степенью нарушенности естественных экосистем. Сформировались три центра дестабилизации и четыре центра стабилизации окружающей среды.

Все три центра дестабилизации окружающей среды, для каждого из которых характерно наличие сплошного пространства площадью в несколько миллионов квадратных километров с практически полностью разрушенными естественными экосистемами, расположены в Северном полушарии.

Во-первых, это Европейский центр дестабилизации, включающий практически всю Европу (за исключением некоторых ее северных районов). В пределах этого центра разрушены или антропогенно изменены и лесные, и степные экосистемы всех биогеографических провинций. На их территории сохранилось не более 8% естественных экосистем. Общая площадь этого центра превышает 8 млн. км².

Во-вторых, это Североамериканский центр дестабилизации, который охватывает всю основную часть территории США, южную часть Канады и северную часть Мексики. В его пределах наибольшему антропогенному воздействию и разрушению подверглись биогеографические провинции смешанных лесов и прерий. Общая площадь этого центра (включая сохранившиеся менее чем на 1/10 территории естественные экосистемы) несколько превышает 9 млн. км².

В-третьих, это Азиатский центр дестабилизации, который занимает всю территорию Юго-Восточной Азии и значительную часть территории Южной и Восточной Азии. Его общая площадь превышает 7 млн. км², а естественные экосистемы сохранились в его пределах менее чем на 5% земель.

Из четырех центров стабилизации окружающей среды, по мнению К. С. Лосева, два находятся в Северном полушарии и два в Южном. В Северном полушарии это Северный Евроазиатский центр стабилизации площадью 11 млн. км², в состав которого входит почти вся территория азиатской части России, ее Европейский Север, а также северная часть Скандинавии. Можно сказать, что основой этого центра служит сибирская тайга, занимающая 9,5 млн. км². А Североамериканский центр стабилизации территориально охватывает большую часть Канады и Аляску. Площадь этого центра превышает 9 млн. км², из которых около 6,5 млн. км² занимают канадская и юконская тайга. В Южном полушарии это Южноамериканский центр стабилизации в составе обширной Амазонии с прилегающими к ней территориями. Он занимает площадь 10 млн. км², на которой преобладают тропические леса. Наконец, Австралийский центр стабилизации площадью 4 млн. км² сформировался на территории большей части Австралии (за исключением более освоенных восточных и южных районов).

3.1.6 Масштабы антропогенного воздействия на биосферу. Ответные реакции природы

Новое время человечества, с точки зрения отношений с природной средой, начало практически под тем же знаком, что и всю свою историю - существование человеческой цивилизации по-прежнему остается крупнейшей экологической проблемой современности. Изменился вид человеческих поселений, канули в Лету языки древности, сам внешний облик «человека разумного» изменился до неузнаваемости. Но одно в жизни человека осталось неизменным: все, что цивилизация способна собрать в своих амбарах, складировать за высокими заборами специальных баз, распихать по полкам домашних шкафов и холодильников - все это взято из окружающей среды. И весь ритм жизни человечества, как в прошедшие эпохи, так и сегодня, определялся одним - возможностью доступа к тем или иным природным ресурсам. За годы такого сосуществования с природой запасы природных ресурсов заметно сократились. Кроме этого, человечество постоянно в процессе своей деятельности нарушает гомеостатические процессы в биосфере, и тем самым создает ситуацию, когда возможности биосферы к поддержанию динамического равновесия системы будут исчерпаны и локальные кризисы и катастрофы перейдут в разряд глобальных.

Вот несколько примеров экологических катастроф:

-26 апреля 1986 года в 1:23 по московскому времени произошла авария на Чернобыльской АЭС, стены ядерного реактора были моментально разрушены. От высокой температуры загорелся графит, и бушующий огонь поднял в атмосферу тысячи смертоносных частиц. На свободу вырвались цезий, стронций, плутоний - страшные радиоактивные яды, обезвредить которые принципиально невозможно никакими способами. Переносимые ветром и дождями, они покрыли губительным ковром территорию площадью более 100.000 км², на которой в этот момент проживало не менее 800.000 человек. 30 человек погибли сразу, многие, никем ещё не сосчитанные, сотни или даже тысячи людей заболели и умерли от губительного облучения, 100.000 человек были эвакуированы из своих домов.

В 1974 году американским штатам Миссисипи и Аризона угрожал двигавшийся с океана ураган "Камилла". Чтобы избежать возможных разрушений, было принято решение "расстрелять" его зарядами с йодистым серебром.. Было известно, что это вещество способно действовать на возмущённую атмосферу, как успокаивающие таблетки на человека. Однако результат оказался прямо противоположным. После обстрела ураган, как будто взбесившийся зверь, лишь усилился и повернул в другую, ещё более опасную для жителей этого района, сторону. В результате "укрощения" "Камиллы" 234 человека погибли, а тысячи остались без крыши над головой.

3 декабря 1984 г. - на заводе пестицидов в Бхопале (Индия) произошла утечка смертельного газа метилизоцианата, эта катастрофа по числу непосредственно погибших в ней людей считается крупнейшей за всю историю развития промышленности. В результате ошибки оператора произошел технический сбой, и из резервуаров завода в воздух было выброшено вреднейшее химическое вещество, вызывающее удушье и потерю зрения. Только за три дня после катастрофы в городе умерло от удушья 2.000 человек!

В 1988 году во Флориде (США) при заполнении дизельным топливом лопнул резервуар. Примерно 14.000 тонн горючего за считанные секунды гигантской волной высотой 10м перехлестнули через огораживающую насыпь и попали в реку Мононгахилу. Без воды осталось 23 тыс. человек, пришлось эвакуировать 1.200 семей, закрыть десятки предприятий.

В 1991 году в Северном море в результате технической неисправности затонула боевая атомная лодка "Комсомолец". Часть экипажа погибла, а на дне под ненадёжной защитой корпуса остались заряды с плутонием - одним из наиболее радиоактивных веществ на Земле (смертельная для человека доза - 0,0001 г.). Чем закончится эта катастрофа, пока совершенно невозможно предсказать.

28 января 1969 г. -на нефтяной платформе в канале Санта-Барбара (шт. Калифорния, США) произошел выброс нефти. За 11 дней в море вылилось около тысячи тонн нефти. Платформа продолжала протекать в течение нескольких лет.

2 июня 1969 г. - в Рейне начала гибнуть рыба. За два года до этого в реку попали две 25-килограммовые канистры с инсектицидом «Тиодан». Катастрофа вызвала мор нескольких миллионов рыб.

10 июля 1976 г. - в результате взрыва на химической фабрике в Севезо (Италия) произошел выброс ядовитого облака диоксина. Через две недели было эвакуировано все население. Город в течение 16 месяцев был необитаем.

Апрель 1979 г. - в Институте микробиологии и вирусологии в Свердловске произошел выброс спор сибирской язвы. Согласно независимым источникам, был заражен регион в радиусе 3 км, и погибло несколько сот человек.

3 июня 1979 г. - авария на нефтяной платформе «Иксток-1» на юге Мексиканского залива, произошел выброс в море 600 тыс. тонн нефти. Мексиканский залив в течение нескольких лет был зоной экологического бедствия.

1 ноября 1986 г. - в результате пожара на складе фармацевтической компании «Сандоз» (Базель, Швейцария) произошел выброс 1 тыс. тонн химических веществ в Рейн. Погибли миллионы рыб, была заражена питьевая вода.

С 1970 -постепенное исчезновение Аральского моря (Казахстан, СССР). Катастрофа на Арале, ее сущность и основные причины.

В Казахстане и Средней Азии насчитывается примерно 50 - 60 млн. га земель, пригодных для орошения. В то же время водных ресурсов хватает только на орошение 8 - 10 млн. га. В таких условиях нужно правильно выбрать пути развития орошаемого земледелия, не допустить необратимого процесса разрушения экосистемы. Остановимся более подробно на этой проблеме, имеющей непосредственное отношение к судьбе Аральского моря. Анализ динамики обмеления Арала и опустынивания прилегающих территорий приводит к удручающему прогнозу полного исчезновения моря к 2010г. Новая пустыня Аралкумы сольётся с существующими Каракумами и Кызылкумами и станет соперничать с Сахарой, которая, кстати, всего 150 - 200 тыс. лет назад была покрыта буйной растительностью. Забор воды главным образом на орошение из 2-х крупнейших рек, впадающих в Арал, привёл к тому, что их ежегодный сток, составлявший в 1980 г. 60 км3, уменьшился до 4 км3. Сырдарья в настоящее время не доходит до моря, заканчивая свой путь на полях, а Амударья достигает Арала лишь зимой тоненьким ручейком. В результате площадь акватории сократилась более чем на 1/3, береговая линия в ряде мест отступила на 90 м., а объём воды в море уменьшился на 60%. Вследствие этого средняя солёность вод возросла в 2.5 раза, и всё живое в нём умирает. Осушенное дно моря становится источником пыли и солей, разносимых на очень большие расстояния. Уже сейчас приблизительно 50 - 60 млн. т. солей и пыли ежегодно поднимается в воздух и разносится на многие километры на плантации хлопка и риса. Арал стал самым крупным поставщиком пыли в пределах бывшего СССР. Деградация экологической системы приводит к ужесточению и без того резко континентального климата Приаралья.

Что же привело к таким результатам? Орошаемые земли не оснащены необходимой инженерной оросительной сетью, не имеют эффективного дренажа. Поэтому, чтобы не допускать их засоления, приходится повышать нормы полива. С целью получения высоких урожаев в почву вносились гигантские количества удобрений - до 600 кг на 1 га пашни, а количество используемых ядохимикатов в 15 - 20 раз превышало ПДК. После промывки почв в таких условиях воды не только сильно минерализуются, но и прогрессивно насыщаются токсичными веществами. Эти же воды в больших количествах сбрасываются в Амударью и Сырдарью и ниже по течению вновь используются для орошения, а также для бытовых нужд, и в регионе создались чрезвычайно неблагоприятные условия для обитания человека и плюс к этому тяжёлая эпидемиологическая ситуация.

24 января 1991 г. - Ирак начал сливать сырую нефть из кувейтских нефтяных скважин в море. Персидский залив стал зоной экологического бедствия.

28 февраля 2002 г. - Очередная экологическая катастрофа в Екатеринбурге. Из-за аварии на насосной станции Северных очистных сооружений в реки Пышма и Камышинка хлынул поток нечистот. В результате уже в первые сутки после аварии в реку Пышма попало около 100 тысяч кубометров сточных вод.

19 марта 2002 г. - Около ста списанных российских подлодок с невыгруженным ядерным топливом могут стать причиной мировой экологической катастрофы. К такому выводу пришли участники круглого стола, который прошел в Думе. По мнению участников, эта проблема стоит очень остро, так как сейчас в российских «пунктах отстоя» АПЛ находится более 100 кораблей с невыгруженным ядерным топливом, а утечка радиации на любом из них может привести к катастрофе, сравнимой с чернобыльской. При этом, как сообщил «столу» директор приморского завода «Звезда», который занимается утилизацией подлодок, Юрий Шульга, корпуса многих АПЛ находятся в неудовлетворительном состоянии и представляют реальную ядерную угрозу.

Большую опасность несёт и строительство водохранилищ. Огромные массы воды, специально собранные человеком в одном месте, давят на земную твердь, заставляя смещаться подземные слои. В результате этих движений в районах крупных искусственных озёр возникают землетрясения. В некоторых случаях, например на водохранилищах Кремаста в Греции или Койна в Индии, эти рукотворные землетрясения имели катастрофические последствия.

В нашей стране существует множество захоронений ядерных и химических веществ, которые без должного внимания, охраны и переработки могут стать причиной крупнейших экологических катастроф.

Практически регулярно происходят разливы нефтесодержащих веществ в мировой океан, что практически в каждом случае является серьезной экологической катастрофой. Нефть представляет собой вязкую маслянистую жидкость, имеющую темно-коричневый цвет и обладающую слабой флуорисценцией. Нефть состоит преимущественно из насыщенных алифвтических и гидроароматических углеводородов. Основные компоненты нефти - углеводороды (до 98%) - подразделяются на 4 класса:

а) Парафины (алкены) - (до 90% от общего состава) - устойчивые вещества, молекулы которых выражены прямой и разветвленной цепью атомов углерода. Легкие парафины обладают максимальной летучестью и растворимостью в воде.

б) Циклопарафины - (30 - 60% от общего состава) - насыщенные циклические соединения с 5-6 атомами углерода в кольце. Кроме циклопентана и циклогексана в нефти встречаются бициклические и полициклические соединения этой группы. Эти соединения очень устойчивы и плохо поддаются биоразложению.

в) Ароматические углеводороды - (20 - 40% от общего состава) - ненасыщенные циклические соединения ряда бензола, содержащие в кольце на 6 атомов углерода меньше, чем циклопарафины. В нефти присутствуют летучие соединения с молекулой в виде одинарного кольца (бензол, толуол, ксилол), затем бициклические (нафталин), полуциклические (пирен).

г) Олефины (алкены) - (до 10% от общего состава) - ненасыщенные нециклические соединения с одним или двумя атомами водорода у каждого атома углерода в молекуле, имеющей прямую или разветвленную цепь.

Нефть и нефтепродукты являются наиболее распространенными загрязняющими веществами в Мировом океане. К началу 80-ых годов в океан ежегодно поступало около 6 млн.т. нефти, что составляло 0,23% мировой добычи. Наибольшие потери нефти связаны с ее транспортировкой из районов добычи. Аварийные ситуации, слив за борт танкерами промывочных и балластных вод, - все это обуславливает присутствие постоянных полей загрязнения на трассах морских путей. Из-за незначительных утечек ежегодно теряется 0,1 млн.т. нефти. Большие массы нефти поступают в моря по рекам, с бытовыми и ливневыми стоками.

На всех стадиях своего развития человек был тесно связан с окружающим миром. Но с тех пор как появилось высокоиндустриальное общество, опасное вмешательство человека в природу резко усилилось, расширился объём этого вмешательства, оно стало многообразнее и сейчас грозит стать глобальной опасностью для человечества. Расход невозобновимых видов сырья повышается, все больше пахотных земель выбывает из экономики, так на них строятся города и заводы. Человеку приходится все больше вмешиваться в хозяйство биосферы - той части нашей планеты, в которой существует жизнь. Биосфера Земли в настоящее время подвергается нарастающему антропогенному воздействию. При этом можно выделить несколько наиболее существенных процессов, любой из которых не улучшает экологическую ситуацию на планете. Наиболее масштабным и значительным является химическое загрязнение среды несвойственными ей веществами химической природы. Среди них - газообразные и аэрозольные загрязнители промышленно-бытового происхождения. Прогрессирует и накопление углекислого газа в атмосфере. Дальнейшее развитие этого процесса будет усиливать нежелательную тенденцию в сторону повышения среднегодовой температуры на планете.

Вызывает тревогу у экологов и продолжающееся загрязнение Мирового океана нефтью и нефтепродуктами, достигшее уже 5/11 его общей поверхности. Нефтяное загрязнение таких размеров может вызвать существенные нарушения газо- и водообмена между гидросферой и атмосферой. Не вызывает сомнений и значение химического загрязнения почвы пестицидами и ее повышенная кислотность, ведущая к распаду экосистемы. В целом все рассмотренные факторы, которым можно приписать загрязняющий эффект, оказывают заметное влияние на процессы, происходящие в биосфере. Человек загрязняет атмосферу уже тысячелетиями, однако последствия употребления огня, которым он пользовался весь этот период, были незначительны. Приходилось мириться с тем, что дым мешал дыханию и что сажа ложилась черным покровом на потолке и стенах жилища. Получаемое тепло было для человека важнее, чем чистый воздух и незакопченные стены пещеры. Это начальное загрязнение воздуха не представляло проблемы, ибо люди обитали тогда небольшими группами, занимая неизменно обширную нетронутую природную среду. И даже значительное сосредоточение людей на сравнительно небольшой территории, как это было в классической древности, не сопровождалось еще серьезными последствиями. Так было вплоть до начала девятнадцатого века. Лишь за последние сто лет развитие промышленности "одарило" нас такими производственными процессами, последствия которых вначале человек еще не мог себе представить. Возникли города-миллионеры, рост которых остановить нельзя. Все это результат великих изобретений и завоеваний человека.

В основном существуют четыре основных источника загрязнения атмосферы:

· промышленность,

· бытовые котельные,

· транспорт,

· военные действия.

Доля каждого из этих источников в общем загрязнении воздуха сильно различается в зависимости от места. Сейчас общепризнанно, что наиболее сильно загрязняет воздух промышленное производство. Источники загрязнений - теплоэлектростанции, которые вместе с дымом выбрасывают в воздух сернистый и углекислый газ; металлургические предприятия, особенно цветной металлургии, которые выбрасывают в воздух оксиды азота, сероводород, хлор, фтор, аммиак, соединения фосфора, частицы и соединения ртути и мышьяка; химические и цементные заводы. Вредные газы попадают в воздух в результате сжигания топлива для нужд промышленности, отопления жилищ, работы транспорта, сжигания и переработки бытовых и промышленных отходов. Атмосферные загрязнители разделяют на первичные, поступающие непосредственно в атмосферу, и вторичные, являющиеся результатом превращения последних. Так, поступающий в атмосферу сернистый газ окисляется до серного ангидрида, который взаимодействует с парами воды и образует капельки серной кислоты. При взаимодействии серного ангидрида с аммиаком образуются кристаллы сульфата аммония. Подобным образом, в результате химических, фотохимических, физико-химических реакций между загрязняющими веществами и компонентами атмосферы, образуются другие вторичные признаки. Основным источником пирогенного загрязнения на планете являются тепловые электростанции, металлургические и химические предприятия, котельные установки, потребляющие более 170% ежегодно добываемого твердого и жидкого топлива.

3.1.7 Антропогенное влияние и глобальные проблемы современной биосферы. Понятие загрязнения природной среды. Источники загрязнения биосферы. Загрязнение природных вод, атмосферы, почвы

К общепланетарным экологическим проблемам в современном обществе относятся:

производство в интересах господствующих групп, наносящее ущерб окружающей среде, вплоть до ее деградации;

стремительный и неконтролируемый естественный прирост населения;

нехватка продовольствия и нищета в слаборазвитых странах;

истощение сырьевых и энергетических источников и развитие технологических систем, загрязняющих природу;

возрастание агрессивности среды, сокращение озонового слоя, радиоактивное загрязнение;

возникновение эпидемий, разгул бандитизма и терроризма;

изменение генофонда;

религиозные конфликты, кризис культуры, нравственности, семьи.

С проблемами деградации глобальной экологической системы сегодня сталкиваются все страны. Условно ее можно разделить на 2 составные части:

деградацию окружающей природной среды в результате национального природопользования;

деградацию этой среды в результате загрязнения ее отходами человеческой деятельности.

Примерами деградации природной среды в результате национального природопользования является истощение некоторых минеральных ресурсов, эрозия почвенного покрова, засоление, заболачивание, опустынивание, вырубка и деградация обширных лесных массивов, обезлесивание, сокращение биологического разнообразия на Земле.

Загрязнение окружающей природной среды отходами человеческой деятельности в последнее время приняло размеры, которые стали угрожать самому существованию цивилизации. Н.Н. Моисеев заметил, что ни один вид не может существовать в среде, образованной отходами его жизнедеятельности. Загрязнения можно подразделить на 2 группы:

количественные, т.е. возвращение в окружающую среду тех веществ и соединений, которые встречаются в ней в естественном состоянии, но в гораздо меньших колличествах, а в следствие роста разных антропогенных отходов возрастают во много раз;

качественные, т.е. поступление в окружающую среду неизвестных в природе веществ и соединений.

Наглядный пример первого варианта являются соединения железа и других металлов, добыча которых в ряде случаев уже превосходит размеры их глобальной миграции, что приводит к возрастанию металлизации окружающей среды.

Другой пример - увеличение выбросов СО₂, которое угрожает глобальным потеплением в результате действия парникового эффекта. По сравнению с концом 19в. среднегодовая температура уже повысилась примерно на 0,6⁰. При этом, наибольшем повышением среднегодовых температур были отмечены 1980-егг., на которые пришлось 6 самых жарких лет в истории человечества за всю историю наблюдений: 1981, 1983, 1986, 1987, 1988, 1990гг. Это сопровождалось нарастанием засух в США, Китае, России и др. странах мира. Очень жаркими были и 1995, 1998, 2000гг. Резко снизился урожай зерновых, возросла цена зерна.

Качественные загрязнения, в большинстве - продукты органического синтеза. Общий ассортимент их привысил 100тыс. наименований, причем не менее 5000 из них производятся в более или менее массовом масштабе. В результате происходит процесс химизации окружающей среды, который иногда называют ее отравлением.

Рис. Источники загрязнения, распространение загрязняющих веществ и последствия их воздействия (по «Экологическому энциклопедическому словарю»)

В 30-е г. 20-го вв. В.И. Вернадский обратил внимание людей на то, что человечество неразрывно связано с материально-техническими процессами в биосфере и взятое в целом, оно становится крупной геологической силой. Это стало особенно актуально для второй половины 20-го, начала 21-го веков, эпохе НТР - времени невиданного развития и преобразования мировой экономики, зачастую не учитывающего возможностей окружающей природной среды, допустимых хоз. нагрузок на нее, потенциальной емкости биосферы.

3.1.8 Радиоактивное загрязнение

На современном этапе развития общества мы не можем представить свою жизнь без электроэнергии, которую получаем в необходимом объёме. Это достигается путём использования различных источников энергии. Одним из основных источников энергии является ядерная энергетика, которая при условии строжайшего выполнения необходимых требований, более экологически чистая, чем теплоэнергетика, поскольку исключает вредные выбросы в атмосферу. Так, во Франции быстрое наращивание мощностей АЭС позволила в последние годы значительно уменьшить выбросы диоксида серы и оксидов азота в секторе энергетики соответственно на 71% и 60%. В Японии для стабилизации энергообеспечения страны намечается в ближайшие два десятилетия построить около 40 новых АЭС, что удовлетворит 43% энергопотребностей.

В настоящее время, по данным МАГАТЭ, число действующих в мире реакторов достигло 426 при их суммарной электрической мощности около 320 ГВт (17% мирового производства электроэнергии).

Однако использование атомной энергетики привело и к негативным последствиям для человечества.

Естественный радиационный фон обусловлен рассеянной радиоактивностью земной коры, проникающим космическим излучением, потреблением с пищей биогенных радионуклидов и составлял в недавнем прошлом 8 -- 9 микроренттен в час, что соответствует среднегодовой эффективной эквивалентной дозе (ЭЭД) для жителя Земли в 2 миллизиверта (мЗв). Рассеянная радиоактивность обусловлена наличием в среде следовых количеств природных радиоизотопов с периодом полураспада (Т1/2) более 105 лет (в основном урана и тория), что в среднем дает от 30 до 50% естественного фона облучения наземной биоты. Из-за неравномерности распределения источников излучения в земной коре существуют некоторые региональные различия фона и его локальные аномалии.

Указанный уровень фона был характерен для доиндустриальной эпохи и в настоящее время несколько повышен техногенными источниками радиоактивности -- в среднем до 11 -- 12 мкР/ч при среднегодовой ЭЭД в 2,5 мЗв. Эту прибавку обусловили:

а) технические источники проникающей радиации (медицинская диагностическая и терапевтическая рентгеновская аппаратура, радиационная дефектоскопия, источники сигнальной индикации и т.п.);

б) извлекаемые из недр минералы, топливо и вода;

в) ядерные реакции в энергетике и ядерно-топливном цикле;

г) испытания и применение ядерного оружия.

Деятельность человека в несколько раз увеличила число присутствующих в среде радио-нуклидов и на несколько порядков -- их массу на поверхности планеты.

Естественно, что особую проблему представляет радиоактивное загрязнение окружающей среды, выражающееся в повышении естественного уровня содержащихся в ней радиоактивных веществ вследствие испытаний ядерного оружия и аварий на АЭС.

Многолетние систематические измерения и контроль радиационной обстановки не обнаружили серьезного влияния на состояние объектов окружающей природной среды, Дозы облучения населения, проживающего в окрестностях АЭС, не превышают 10 мкВ/год, что в 100 раз меньше установленного допустимого уровня.

Однако в мире отмечена тенденция сокращения строительства новых АЭС. Это связанно с превышением естественного уровня содержания в окружающей среде радиоактивных веществ, вызванным ядерными взрывами и утечкой радиоактивных компонентов в результате аварий на АЭС или других предприятиях, при разработке радиоактивных руд и т.п. При авариях на АЭС особенно резко увеличивается загрязнение среды радионуклидами (стронций-90, цезий-137,церий-141, йод-131, рутений-106 и др.).

Кроме радиоактивного загрязнения при авариях использование атомной энергии в широких масштабах приводит к накоплению радиоактивных отходов. Возникает проблема их переработки и захоронения. Только на предприятиях Минатома России (ПО «Маяк», Сибирский химический комбинат, Красноярский горно-химический комбинат) сосредоточены 600 млн. м³ РАО с суммарной активностью 1,5 млрд. Ки. На 29 энергоблоках АЭС хранится 140 тыс. м³ жидких и 8 тыс. м³ отверженных отходов общей активностью 31 тыс. Ки, а также 120 тыс, м³ излучающих твердых отходов (оборудование, строительный мусор). Ни одна АЭС не имеет полного комплекта установок для подготовки отходов к захоронению. Поставщиками РАО являются также Военно-морской флот (ВМФ), атомный ледокольный флот, судостроительная промышленность и предприятия неядерного цикла. На их долю приходится 240 тыс. м³ отходов с активностью более 2 млн. Ки.

Переработка отработавшего ядерного топлива (ОЯТ) и захоронение РАО - одна из наиболее сложных технологических стадий ядерного топливного цикла. На предприятиях Минатома, Минтранса и ВМФ России хранятся 7800 т ОЯТ с общей активностью 3,9 млрд. Ки. ОЯТ АЭС с реакторами типа РБМК в настоящее время не перерабатывается, а ОЯТ от реакторов ВВЭР транспортируется в специальное хранилище с перспективой последующей переработки на строящемся заводе РТ-2 горно-химического комбината в г. Железногорске Красноярского края, Однако строительство этого завода вызывает протесты общественности, поскольку существующая технология регенерации ОЯТ связана с образованием большого количества жидких РАО разной степени активности. Наибольшие возражения вызывает решение о возможности приема для временного хранения с целью последующей переработки ОЯТ с зарубежных АЭС.

Остаются нерешенными вопросы, связанные с утилизацией атомных подводных лодок, обращением с РАО и ОЯТ на объектах ВМФ России. К 1994 г. выведены из эксплуатации 121 атомная подводная лодка; для них строятся пункты временного хранения. Полностью загружены хранилища ОЯТ Мурманского морского пароходства. Тяжелое положение с хранением РАО сложилось на Тихоокеанском флоте. В связи с аварийным состоянием спецтанкера ТНТ-5 в октябре 1993 г. был произведен сброс жидких РАО в Японское море. После запрещения сброса отходов в море количество их неуклонно возрастает.