Реферат: Типы экологических кризисов. Критерии выхода из экологических кризисов

МИНИСТЕРСТВО НАРОДНОГО ОБРАЗОВАНИЯ, КУЛЬТУРЫ И ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

АГУ им. Абая

Реферат

На тему:

Типы экологических кризисов. Критерии выхода из экологических кризисов

Выполнила:

Студентка 2 МТР

Леонтьева И.

Проверил:

Аюпов Н.Г.

Алматы 2000 г.

Типы экологических кризисов. Критерии выхода из экологических кризисов

В последние годы мы часто слышим и употребляем слово «экология», но вряд ли м ожно считать, что все понимают п од ним одно и, то же. О том, какой смысл следует в кладывать в это понятие, спорят даже специалисты.

А пока они спорят, неспециалисты уже поняли, что такое экологический минимум: это значит — дышать чистым воздухом, пить чистую воду, есть пищу без нитратов и не светиться в темноте.

Термин «экология» (от греческих «ойкос» — дом, место обитания, и «логос» — наука) был придум а н в 1866 году немецким зоологом Эрнстом Геккелем, который ввел его в обиход для обозн а чения «общей науки об отношениях орг а низмов к окружающей среде», куда мы относим в ш ироком смысле все «условия существования». Это понятие, пер в оначально довольно узкое, в дальнейшем расширялось, какое-т о время и эколог и я развивалась как одна из биологических наук, изучающая не отдельные организмы, а структуру и функционирование биологических систем — популяций, видов , сообществ — и их взаимодействий друг с другом и с окружающе й средой. Такое или близкое определение экологии можно найти во многих со­временных энциклопедиях и справочниках,

Но сейчас понятие «экология» уже д а леко вышло з а рамки того, что вкладывалось в него Эрнстом Геккелем и что указывается в справочниках и энциклопедиях. Теперь э то уже самостоятельная наука об окружающей среде (с точки зрения ее в заимодействий с живыми органи з мами и прежде всего с людьми). Ее питает не только и не сто л ько биология, но и почти все науки о Земле — метеорология, гидрология, оке а нология, климатология, география, геология с необходимыми для них физико-математическими и химическими методами, а также социология, психология и экономик а .

Сейчас эта наука, пожалуй, ближе не к биологии, а к географии, включ а я ее физическую и экономическую половины. Думается, что для географии, казалось бы, уже исчерпавшей свои прежние творческие задачи, переориентация на экологию открывает новые неограниченные перспективы.

Т а кого расширения содержания экологии и смещения в нем акцентов потребовал стремительный количественный рост человечества, которое начало осознавать опасности, угрожающие всей планете (ядерная катастрофа, возможный парниковый эффект и тому подобное), уже столкнулось в своей практике с ограниченностью природных ресурсов (в том числе энергетических) и воочию увидело губительные побочные воздействия неразумно й хозяйственной деятельности на окружающую среду — экологические катастрофы, как Чернобыль и Арал. 8 связи с этим современная экология ставит во главу своих интересов взаимодействия человека с экологическими системами, всей окружающей средой.

Упомянув количественный рост человечества, мы, однако, надеемся, что имеющемуся сейчас и даже не с колько большему количеству людей на Земле можно обеспечить экологически й минимум. Но единственный путь к этому видится в том, чтобы решительно порвать с экстенсивной экономикой и пере й ти к интенсивной.

Экстенсивная экономика — это , во-первых, добыча и использование как можно большего количества природных ресурсов (включая энергию) и, во - вторых, попытки произвести как можно больше продуктов промышлен­ности и сельского хозяйства. И то и другое природоразрушительно. Такая экономика ненаучна. Она бесперспективна.

Интенсивная экономика — это производство необходимого количества потребительских продуктов и товаров при как можно меньших затратах энергии и других ресурсов (и строгом соблюдении природоохранных норм очистки всех сбросов и утилизации отходов до перехода на замкнутые циклы, например, воздухо- и водопользования). Возможность такой экономики доказана многочисленными примерами энерго- и ресурсосберегающих безотходных технологий, используемых в развитых стр а нах.

Хотя в последние годы м ы начали осознавать единство и конечность биосферы и всей окружающей среды, ответственность человечества за свою собственную судьбу, судьбу биосферы, судьбу всей планеты, мы еще очень д алеки от тог о состояния, которое В. И. Вернадский обозначил термином «ноосфера» (от греческого «ноос» — разум). Последнее подразумевает пре­вращение человека из чужеродного элемента в природе в ее неотъемлемую, органично вписывающуюся в нее часть. Это будет достигнуто только тогда, когда новое мышление, в котором экологические проблемы должны иметь высший приоритет, станет внутренней потребностью всего человечества, от лиц, облеченных властью и распоряжающихся ресурсами, до всех граждан мира. Пока же в дополнение к естественно возрастающим экологическим проблемам люди продолжают создавать все новые трудности, которые неизбежно придется преодолевать, затрачивая большие усилия и средства.

Представляется, что все экологические проблемы можно отнести, прежде всего, к двум связанным друг с другом главным ф а кторам: изменениям климата и загрязнению окружающей среды. Этим двум факторам и посвящена настоящая работа.

Хотя изменения климата, естест в енные или вызванные деятельностью человека (так называемые антропогенные) , происходят сравнительно медленно, они охватывают огромные регионы и потому могут представлять серьезную проблему для человечества. При значительных изменениях климата произойдут смещения климатических зон, в результате чего людям придется целиком или частично перестраивать в этих зонах свою хозяйственную деятельность. Загрязнение окружающей среды также принимает глобальный характер, так как фактически оно не знает национальных границ. Нарастание загрязнения превращается в опасность для самого существования биосферы, и в том числе всего человечества.

1. Почему загрязнение нарастает?

Загрязнение окружающей среды — это поступление в нее вредных веществ (иногда говорят и о тепловом загрязнении), могущих нанести ущерб здоро в ью человека, неорганической природе, растительному и животному миру или стать помехой в той или иной человеческой деятельности. Конечно, загря з нения, вы з ванные деятельностью людей (их называют антропогенными), надо отличать от естественных загрязнений. Обычно, говоря о загрязнении, имеют в виду именно антропогенное загрязнение и оценивают его, сравнивая мощности естественных и антропогенных источников загрязнения.

Загрязнение окружающей среды имеет почти такую же долгую историю, что и история самого человечества. Долгое время первобытный человек мало чем отличался от других видов животных и в экологическом смысле находился в равновесии с окружающей средой. К тому же численность человечества была невелика. По оценкам исследователей, 100 тысяч лет назад на Земле было всего около миллиона человек. С течением времени в результате развития биологической организации людей, их умственных способностей, человеческий род выделился среди других видов. По словам французского эколога Ф. Рамада, «возник первый вид живых существ, воздействие которых на все живое представляет собой потенциальную угрозу равновесию в природе».

Хорошим показателем роста вмешательства человека в природные процессы, в естественный круговорот веществ может служить рост количества энергии, потребляемой человеком. За единицу количества энергии можно принять килокалорию: это приблизительно количество тепла, необходимое для нагревания килограмма воды на один градус Цельсия. На заре своего развития человек потреблял в виде пищи 2—4 тысячи килокало­рий в сутки. После первых технических революций (овладение огнем, переход к оседлому образу жизни и сельскохозяйственному прои з водству, приручение некоторых видов животных) добавилось примерно столько же используемой человеком тепловой и механической энергии. Считается, что 10 тысяч лет назад (в новом каменном веке) исполь з овалось около 10 тысяч килокалорий на человека в сутки. В феодальном обществе, основанном на сельскохозяйственном производстве, эта величина выросла до 22—26 тысяч килокалорий в сутки — это еще не нарушало равновесия человека с природой, поскольку производство той поры неплохо вписывалось в природный круговорот веществ. Но дальше пошло хуже, и положение существенно изменилось с началом промышленной революции XVII— XVIII веков, когда производство и потребление энергии на каждого человека выросло до 70 тысяч килокалорий в сутки.

А сейчас в промышленно развитых странах (например, в США) потребляется уже до 200—250 тысяч килокалорий в сутки на каждого человека. По данным Мирового банка в промышленно развитых странах с рыночной и плановой экономикой за счет невозобновляемых топлив­ных з апасов (природный газ, нефть, уголь, ядерная энергия) было произведено и потреблено 139 тысяч килокалорий в сутки на душу населения. Правда, в других странах прои з водится гора з до меньше энергии, и средняя цифра впятеро ниже — около 43,5 тысячи килокалорий в сутки на душу населения, то есть в 10—20 раз больше, чем потребляли первобытные люди. И по всем прогнозам производство и потребление энергии на каждого человека будут продолжать расти.

Численность человечества. А ведь надо еще учесть рост численности человечества. По оценкам историков, 10 тысяч лет назад, то есть в начале нового каменного века, численность населения Земли составляла 5 миллионов человек, ко времени образования Римской империи —150 миллионов человек, в 1650 году — 545 миллионов. В 1840 году она достигла 1 миллиарда человек, а далее стала увеличиваться особенно быстрыми темпами, достигнув 2 миллиардов в 1930 году, 3 миллиардов — в 1960 году, 4 миллиардов — в 1975 году, и в настоящее время на Земле насчитывается уже 6,5 миллиардов человек. Иначе говоря, чтобы достичь численности в 1 миллиард, человечеству понадобилось не менее полумиллиона лет, а затем приросты на миллиард человек происходили за 90, 30, 15 и 12 лет. Видно, что в последние десятилетия темп роста замедлился, но рост еще продолжается, и это со з дает серьезную глобальную пробл е му. Тот же Ф. Рамад считает, и не без оснований, что «демографический взрыв XX века по своим последствиям, возможно, превосходит такие научные открытия, как ядерная энергия и кибернетика».

Если учесть оба эти фактора — потребление энергии на душу населения и численность человечества, то окажется, что используемая человечеством энергия сейчас превышает энергию, которую использовало человечество в первобытную эпоху, в 5000 раз. Мощность источников используемой в настоящее время энергии составляет около 1,2 десятка миллиардов киловатт против 0,24 миллиона в новом каменном веке. Можно считать, что вмешательство человека в природные процессы за это время выросло не менее чем в 5000 раз, если это вмешательство вообще можно оценить.

Дело не только в том, что способность окружающей среды к самоочищению находится на пределе из-за больших количеств, поступающих в среду отходов человеческой деятельности. Значительная часть этих отходов чужда природной среде. Они либо ядовиты для микроорганизмов, разрушающих сложные органические вещества и превращающих их в простые неорганические соединения, либо вообще не разрушаются и поэтому накапливаются в различных частях окружающей среды. Даже те вещества, которые привычны для окружающей среды, поступая в нее в слишком больших количествах, могут изменять ее качества и воздействовать на экологические системы.

2. Загрязнение атмосферы

Наиболее распространенные з агрязнители атмосферы поступают в нее в основном в двух видах: либо в виде взвешенных частиц (аэрозолей), либо в виде газов. По массе львиную долю — 80—90 процентов — всех выбросов в атмосферу из-за деятельности человека составляют газообразные выбросы. Среди них главное место занимают химические соединения углерода, серы и азота.

Углекислый газ. В первой части мы уже рассматривали углекислый газ (двуокись углерода). В результате сжигания топлива, а также прои з водства цемента в атмосферу поступает огромное количество этого га з а. Например, в 1984 году в атмосферу было выброшено 19,5 миллиарда тонн углекислого газа. Сам этот газ не ядовит (некоторые специалисты считают даже, что он необходим для дыхания). Он находит широкое применение в быту (газированная вода, «сухой лед» и т. п.). Его экологическая роль заключается во влиянии на климат через парниковый эффект.

Угарный газ. Сжигание топлива, которое со з дает большую часть газообразных, да и аэро з ольных загря з нений атмосферы, служит источником другого углеродного соединения — угарного газа (окиси углерода). Он ядовит, причем его опасность усугубляется тем, что он не имеет ни цвета, ни запаха, и отравление им может прои з ойти совершенно незаметно. Его ядовитые свойства объясняются тем, что он жадно поглощается гемоглобином крови и вместо кислорода переносится от легких к различным тканям, что ведет к кислородному голоду и гибели организма.

Выше говорилось, что очень малые концентрации составляющих смесей принято выражать через миллионные или миллиардные доли некоторого объема (реже — в долях массы) и обозначать чнм или чнб, что означает одну часть на миллион или на биллион (миллиард). Так вот, при концентрации угарного газа в 100 чнм возникает ощущение вялости, головная боль, головокружение, а концентрация в 1000 чнм (или 0.1 процента) быстро приводит к смерти человека. В естественных условиях концентрация этого газа в во з духе составляет 0,1—0,2 чнм (в Северном полушарии 0,2, в Южном — 0,06 чнм). В городах эта концентрация колеблется от 1 до 140 чнм (в среднем 20 чнм), в крупных городах на оживленных перекрестках в часы пик она нередко может превышать 100 чнм, а в лондонских транспортных туннелях отмечались концентрации до 295 чнм.

В настоящее время в результате деятельности человека в атмосферу поступает около 300 миллионов тонн угарного газа в год (в 1968 году в атмосферу его было выброшено 257 миллионов тонн). Причем 70—75 процентов выбросов создается сжиганием бензина в двигателях внутреннего сгорания, около 10 процентов сжиганием угля и дров, примерно столько же сжиганием бытовых отходов и около 5 процентов лесными пожарами. Некоторая часть угарного газа создается технологическими потерями в промышленности (например, металлургической, нефтеперерабатывающей, химической).

Немалое количество угарного газа поступает в атмосферу и из естественных источников. Точно определить это количество трудно, так что имеющиеся оценки существенно расходятся (от 90 до 30 процентов). Основные естественные источники — это, прежде всего вулканы, а также разложение органического вещества в придонных илах стоячих водоемов, электрические разряды в атмосфере, биологические процессы в океане, естественные лесные пожары и, наконец, окисление так называемых терпенов — выделяемых растительностью (главным образом вечнозеленой тропической) летучих органических продуктов ее жизнедеятельности.

Болотный газ. Значительную долю атмосферного загрязнения составляют углеводороды — органические вещества, состоящие из углерода и водоро д а. Из естественных и сточников в атмосферу поступают, преж д е всего, метан, простейших и з углеводородов, состоящий из од н ого атома углерода, и четырех атомов водорода, и упоминавшиеся выше терпены. Осно в ные и сточники метана — деятельность микроорганиз м ов при захоронении органического углерода без доступа в оздуха, например, на дне болот (поэтому его иногда называют болотным га з ом), в насыщенных водой почвах, в пищеварительных органах жвачных животных. Некоторое количество метана (около 30 процентов) поступает из антропогенных источников, например. при добыче природного газа (в н ем до 97 процентов метана), н ефти, угля (известны многочисленные случаи накопления м етана в угольных шахтах), а также при сжигании растительной массы ( для обогрева и ли же при сельскохозяйственных р а ботах). В последние десятилет и я поступление метана в атмосферу росло со скоростью 1 , 1 процента в год и в настоящее время составляет, по недав ним оценкам, около 400—-500 миллионо в тонн в год. С такой же скоростью росло и его содержание в атмосфере, которое в средних широтах Северного полушария оценивается в 1,7 чнм. Для такого роста атмосферного содержания м етана достаточно 11—12 процентов его нынешних источников, остальные 88—89 процентов удаляются из атмосферы (считается, что основным механи з мом удале ни я метана является его окисле н ие, а также его разложение поч в енными микроорганизмами).

В последнее время роль различных источников метана изменилась. В 1940 - х годах на первом м есте стояли болота и заболоченные м е стности, а в 1980-х годах этот источник ослабел, и переместился на четвертое место, уступив место затопл я емым полям для возделывания риса ( « чекам»), животноводству и сжиганию биомассы налицо влияние деятельности человека.

Терпены, непрерывно выделяемые в атмосферу деревьями и другими растениями, поступают в атмосферу приблизительно в таком же количестве, что и метан, то есть около 400 миллионов тонн в год (хотя некоторые оценки достигают 1000 миллионов тонн). Эти ве ще ства очень активны , особенно в присутствии озона. Считается, что именно они создают атмосферную дымку, часто наблюдаемую на суше вдалеке от промышленных источников загрязнения. Многие читатели наверняка наблюдали голубоватую дымку и ощущали запах озона в утреннем, освещенном солнцем сосновом бору.

Углеводороды , поступающие в атмосферу в ре з ультате деятельности человека, составляют небольшую долю от угле в одородов естественного происхожден и я, но загрязнение ими имеет весьма важное значение в густонаселенных районах. В 1970 году в США было выброшено в атмосферу около 35 миллионов тонн углеводородов (в течение нескольких предшествующих лет роста почти не происходило), а глобальный выброс в тот же период оценивается в 90 миллионов тонн в год. Их поступление в атмосферу может происходить на любой стадии производс т ва, обработки, хранения, перевозки и использования веществ и материалов, содержащих углеводороды. Так, уже при добыче нефти происходит утечка попутного нефтяного газа, испарение легких фракций нефти, неполное сгорание в газовых факелах. Более половины углеводородов, производимых человеком, поступает в воздух в результате неполного сгорания бензина и дизельного топлива при эксплуатации автомобилей и других средств транспорта. Виной тому не только конструктивные недостатки двигателей, но и экологическая безграмотность многих автомобилистов, не утруждающих себя регулировкой двигателей. Особенно неприятны выбросы плохо отрегулированных дизельных двигателей; в них имеетс я большое количество сложных циклических и ароматических углеводородов, являющихся канцерогенными веществами.

Такие опасные для человека и животных вещества образуются при сжигании угля, нефти, бытового мусора и даже при изготовлении на открытом огне шашлыков и при курении. Немало углеводородов поступает в атмосферу от химических заводов, при испарении различных растворителей в быту, изготовлении и использовании синтетических красок, при разливах бензина на бен з околонках. При определенных условиях высокая концентрация углеводородов может привести к образованию так называемого фотохимического смога с ядовитыми веществами, вызывающими раздражение и забол е вания дыхательных путей и глаз у людей и губящими растительность.

Сернистый газ. Загрязнение атмосферы соединениями серы имеет важные экологические последствия. В атмосферу поступают главным образом сернистый газ и сероводород. В последнее время начинают привлекать внимание и другие соединения серы, образующиеся в результате микробиологических процессов. Главные естественные источники сернистого газа — вулканическая деятельность, а также процессы окисления сероводорода и других соединений серы. По некоторым расчетам, вследствие вулканической д е ятельности в атмосферу ежегодно попада е т около 4 миллионов тонн сер н истого га з а. Но гора з до больше — около 200— 215 миллионов тонн сернистого газа — образуется и з сероводорода, который поступает в атмосферу при разложении органического вещества.

Промышленные источники сернистого га з а по интенсивности давно превзошли вулканы и сейчас сравнялись с суммарной интенсивностью всех естественных источников. В природе нет ископаемого топлива, которое состояло бы из одних углеводородов. Всегда имеется примесь других элементов, и один и з них — сера. Даже природный газ содержит, по крайней мере, следы серы. В сырой нефти, в зависимости от месторождения, содержится от 0,1 до 5,5 процента серы, а уголь содержит от 0,2 до 7 процентов серы. По э тому сжигание топлива дает 80—90 процентов всего антропогенного сернистого газа, причем больше всего (70 процентов и более) дает сжигание угля. Остальные 10—20 процентов приходятся на выплавку цветных металлов и производство серной кислоты. Сырьем для получения меди, свинца и цинка служат глав н ым образом руды, содержащие большое количество серы (до 45 процентов). Те же самые руды и другие богатые серой минералы служат сырьем для получения серной кислоты.

Сернистый газ очень ядовит, он представляет угрозу здоровью и даже жизни человека и животных, наносит ущерб растительности. В СССР для сернистого га з а в атмосфере предельно допустимые концентрации (ПДК) для разового во з ­действия — 0,5 миллиграмма на кубометр, средняя за сутки — 0,05, что в перерасчете на объемные концентрации дает 0,17 и 0,017 чнм, соответственно,

Обычная концентрация сернистого газа в нижней части атмосферы равна 0,2 чнб. Однако его распределение по земному шару очень неравномерно. По измерениям на станциях наблюдения з а фоном (мониторинга), расположенных в различных районах мира и находящихся в удалении от непосредственных антропогенных источников этого газа, концентрации ра з личаются в десятки и сотни раз. Наибольшие концентрации наблюдаются в Северном полушарии, причем максимальных значений они достигают в восточных и центральных районах США, в Центральной Европе (10—14 микрограммов на кубометр, или 3,4—4,8 чнб). В районах, гд е крупных городов и промышленных центров меньше ( з апад США, Европейская территория СССР и др.), концентрация сернистого газа на порядок меньше (1—4 микрограмма на кубометр, или 0,34—1,37 чнб), а в некоторых более чистых районах, как Кавка з и озеро Байкал, меньше 0,1 микрограмма на кубометр, или 0,0 3 4 чнб. В Южном полушарии концентрация сернистого газа в 1,5—2 раза ниже, чем в Северном, над океаном существенно ниже, чем над континентом, причем над океаном концентрация увеличивается с высотой, тогда как над континентами она уменьшается,

При концентрации 8—12 чнм сернистый газ сильно ра з дражает дыхательные пути и вызывает кашель, при 20 чнм он ра з дражает глаза. В присутствии других загрязнителей, например при наличии аэрозольных частиц, для такого же во з действия достаточно гораздо более ни з ких концентраций сернистого га з а. Это объясняется тем, что совместный эффект двух загрязнителей превосходит сумму воздействий каждого из загря з нителей, действующих порознь. Именно это прои з ошло во время печально знаменитого сернистого смога 5—9 декабря 1952 года в Лондоне, когда погибли 4 тысячи человек и были зарегистрированы десятки тысяч з аболеваний легких и верхних дыхательных путей. Рост ежедневной смертности стал заметен, когда содержание сернистого га з а достигло 0,20 чнм, а содержание аэро з ольных частиц составило 750 микрограммов на кубометр. В дальнейшем эти показатели, а также и смертность продолжали расти, причем смертность увеличилась на 20 процентов, когда содержание сернистого газа достигло 0,52 чнм, а аэрозолей — 2000 микрограммов на кубометр.

Лондон был, по-видимому, первым и з крупных городов мира, которые столкнулись с проблемой загрязнения атмосферы с е рнистым газом. И з вестно, что еще в середине XIII века стали раздаваться протесты против исполь з ования угля для отопления, но несмотря на королевский запрет, изданный Эдуардом 1 в 1276 году, его потребление в каминах для отопления домов продолжало расти. К этому вскоре прибавилось использование угля в промышленности, и уже в XVIII веке содержание сернистого газа в воздухе над Лондоном часто в несколько раз превосходило современную предельно допустимую концентрацию. Сохранились свидетельства современников о том, что путники, приближавшиеся к Лондону, уже за несколько миль до города чувствовали резкий запах сернистого га з а.

Лондонская трагедия 1952 года и аналогичные случаи «смогов-убийц» в других крупных городах (Нью - Йорк, Роттердам и многие другие) сыграли свою роль и во многих промышленно развитых странах побудили принять решительные меры по сокращению выбросов сернистого га з а (да и других з агрязнителей). По-видимому, это отра з илось и на статистике глобальных антропогенных выбросов сернистого газа в атмосферу. После быстрого роста выбросов в 1950-х годах (ежегодный рост составлял 4,6 процента по сравнению с 1,2 процента в предыдущее десятилетие, включавшее годы второй мировой войны). Последовало уменьшение темпов роста вдвое (до 2,3 процента в год) в 1960-х годах и дальнейшее умень­шение (до 2 процентов) в 1970— 1980 годах (но это все еще был рост !).

Принятые меры не замедлили ска з аться. После издания закона об охране воздуха Большого Лондона, замены традиционных угольных каминов бутафорскими (представьте себе, что означал для англичан отказ от традиции !), введения парового отопл е ния и расширения исполь з ования электричества смоги, да и обычные туманы в английской столице стали гораздо более редкими гостям и . Их во з действие теперь никак нельзя сравнивать с убийственным воздействием смогов 1950—1960-х годов.

В СССР в 1950—1960-х годах проблема з агряз н ения атмосферы сернистым газом стояла не так остро, как а промышленно развитых капиталистических странах. Однако и в нашей стране в т е годы можно было з аметить тенденцию к ухудшению обстановки. В з астойный период в отсутствии широкой гласности возобладал ведомственный диктат, результатом которого стало развитие ради ра з вития и полнейшее игнорирование прово з глашаемых гуманистических принципов, так и х, например, как «все на благо человека». Сейчас, с приходом гласности, вдруг стало ясно, что у нас не только неблагополучно с экологической обстановкой, но, по мнению многих авторитетных экологов, мы находимся на пороге национальной экологической катастрофы. На Съе з де народных депутатов СССР впервые было сказано о наличии в нашей стране неблагополучных с точки зрения экологии городов. В 1988 году в их список вошли 104 города из 2 3 6 городов с населением с в ыше 100 тысяч человек. В этих городах в течение года хотя бы один раз содержание того или иного из з агрязнителей было превышено десятикратно , более сложный индекс загрязнения, учитывающий не только содержание загрязнителей, но и их динамику, по з воляет выделить 68 особенно неблагополучных городов с сум­марным населением в 43 миллиона человек. В этих городах (например, в Нижнем Тагиле) так дальше жить уже нево з можно.

В СССР выбрасывается в воздух ежегодно около 2 3 миллионов тонн сернистого га з а, что составляет приблизительно д е сятую долю от глобального выброса этого газа и около четверти от в сех выбросов вредных веществ в атмосферу в нашей стране.

Для растений сернистый газ ядовит при содержании 2—3 чнм (или 6—9 миллиграммо в на кубометр), но хронические повреждения наступают уже при 0.03 чнм (0,09 миллиграмма на кубометр). При больших кон ц ентрациях сернистого газа происходит быстрое отм и рание листьев и гибель всего растения. Хронические повреждения пр и длительном воздействии малых концентрац и й серн и стого газа выражаются в накоплен и и вредных веществ в тканях растени я , разрушении хлорофилла, снижении интенси в ности фотосинте з а, нарушении роста, снижении урожая. Сернистый газ нарушает водный обмен у растений, в ызывает опадание листьев, усыхание молодых побегов. Особенно чувствительны окисляется до серного ангидрида, который жадно соединяется с водой или слабыми водными раствор а ми облачных или дождевых капель и образует сульфатные аэро з ольные частицы. Их время пребывания в нижней атмосфере несколько больше, чем у сернистого га з а.

Аммиак и окислы азота. Третий по массе и по з начению вид газообразного загря з нения атмосферы обра з уют соединения а з ота — аммиак, з акись азота, окись азота и двуокись, или перекись, а з ота. Два первых газа имеют в основном естественное происхождение, и мы не будем здесь на них останавливаться.

Главные азотсодержащие з агрязнители атмосферы — окись и перекись азота. Оба газа ядовиты. Окись а з ота поступает в атмосферу в результате жизнедеятельности микроорганизмов и горения. Естественные источники дают около 450 миллионов тонн в год, антропогенные — вдесятеро меньше. Основным антропогенным источником является высокотемпературное сжигание ископаемого топлива, прежде всего в двигателях внутреннего сгорания и дизелях. В атмосфере окись азота довольно быстро окисляется в двуокись, которая также образуется при горении. Некоторая доля двуокиси образуется при вулканической деятельности и электрических разрядах в верхних слоях атмосферы.

Средняя концентрация окиси азота достигает 2 чнб (3 микрограмма на кубометр), двуокиси азота — 4 чнб (6 микрограммов на кубометр). В крупных промышленных центрах их концентрация увеличивается в 10—100 раз. Так, например, в пяти крупных городах США, расположенных в промышленном поясе северо-востока и Среднего Запада, средняя годовая концентрация двуокиси азота составляла 30—50 чнб (60—100 микрограммов на кубометр), а среднегодовое значение максимумов — 140 — 260 чнб (290 — 530 микрограммов на кубометр.

Окислы азота в атмосфере приводят к обра з ованию коричнева­того смога, чему, как правило, способствует присутствие Других з агрязнителей — сернистого газа, углеводородов, а также местные метеорологические и топографические условия. Такие смоги, наносят ущерб здоровью людей, в частности вы з ывают раздражение глаз и губят городскую растительность.

Окислы азота в облаках и туманах соединяются с водой, образуя капельки разбавленной азотной кислоты или ее солей. Часть из них превращается в твердые аэрозольные частицы, которые осаждаются на поверхности почвы и в оды, другая вымывается из атмосферы дождями, так что кислые дожди бывают как сернокислыми, так и азотнокислыми.

Почти 90 процентов окислов азота, попадающих в атмосферу в ре з ультате деятельности человека, образуется в результате сгорания топлива в автомобильных двигателях (более 50 процентов) и л и в топках теплоцентралей и тепловых электростанций. Большой вклад вносит также сжигание твердых отходов — бытовых, промышленных и сельскохозяйственных, лесные пожары. Источником окислов азота служат также ряд отраслей промышленности, в их числе производство азотной кислоты, минеральных удобрений, искусственных волокон и т. д.

Аэрозоли. Количество аэро з ольных частиц, поступающих в атмосферу из естественных источников, оценивается в 700—-2200 миллионов тонн в год, из искусственных источников пока что впятеро меньше — 185—415 миллионов тонн в год.

Процессы образования аэрозолей весьма разнообра з ны. Это, прежде всего раздробление, ра з мельчение и распыление твердых веществ. В природе такое происхождение имеет минеральная пыль, поднимаемая с поверхности пустынь во время пыльных бурь. В северной части тропической Атлантики, куда выносится сахарская пыль пассатными ветрами, атмосфера бывает настолько замутненной, что солнце при восходе или з акате оказывается невидимым довольно высоко над горизонтом. Этот источник атмосферных аэрозолей имеет глобальное значение, так как пустыни занимают около трети поверхности суши, да еще и м еется тенденция к увеличению их доли из-за неразумной деятельности человека. Минеральная пыль с поверхности пустынь переносится ветром на многие тысячи километров. Так, например, отмечалось выпадение больших количеств сахарской пыли в Англии, а также и на противоположной стороне Атлантического океана — на острове Барбадос.

Аналогично проявляется вулканический пепел, попадающий в атмосферу во время из в ержений вулканов. Хотя крупные извержения происходят сравнительно редко и нерегулярно, вследствие чего этот источник аэро з оля по массе значительно уступает пыльным бурям, его значение весьма велико, так как этот аэрозоль забрасывается в верхние слои атмосферы — в стратосферу. Оставаясь там, в течение нескольких лет, он отражает или поглощает часть солнечной энергии, которая могла бы в его отсутствие достичь поверхности Земли.

Источниками аэрозолей являются также технологические процессы хозяйственной деятельности людей. Мощный источник минеральной пыли — промышленность строительных материалов. Добыча и дробление пород в карьерах, их транспортировка, производство цемента, само строительство — все это загрязняет атмосферу минеральными частицами. Например, для получения тонны цемента требуется тонко размолоть около 3 тонн исходной породы, а ведь в мире производится не менее полумиллиарда тонн цемента! В 1983 году только социал и стические страны и 6 главных капиталистических стран произвели 460 миллионов тонн цемента. Одна только цементная про м ышленность производит ежегодно около 7 миллионов тонн аэрозолей. Мощный источник твердых аэрозолей — горнодобывающая промышленность, в особенности при добыче угля и руд в открытых карьерах. В них на больших площадях снимается верхний почвенный слой вместе с растительностью, и обнажившиеся породы становятся беззащитными перед термическим и ветровым разрушением. Сама добыча, которая состоит, собственно, в погрузке угля или руды экскаваторами на желе з нодорожные платформы, является источником огромных количеств пыли, з агрязняющей воздух и местность на многие километры вокруг. Этот способ добычи угля или руды кажется наиболее дешевым, но при оценке его рентабельности не учитывается деградация окружающей среды. Но и добыча в шахтах и рудниках — также источник аэро з олей, поскольку около них обра з уются горы пустой породы (терриконы), разрушаемые ветром и водой. Много аэро з олей вносят в атмосферу черная металлургия с ее огромными объемами руды и кокса, цветная металлургия с обогатительными фабриками, производство и применение минеральных удобрений и пестицидов и так далее.

Аэрозоли попадают в атмосферу при разбрызгивании растворов. Естественный источник таких аэрозолей — океан, поставляющий хлоридные и сульфатные аэрозоли, образующиеся в результате испарения морских брызг, в количестве около миллиарда тонн в год, то есть около 40 процентов всего аэрозоля, поступающего в атмосферу. Впрочем, вклад от человеческой деятельности здесь невелик.

Еще один мощный механизм образования аэро з олей — это кон­денсация веществ во время горения или неполное сгорание и з -за недостатка кислорода или ни з кой температуры горения. Так, например, обра з уются частицы сажи при сжигании угля и других топлив. В природе главный источник таких аэро з олей — это лесные пожары, люди же добавляют аэрозоли при сжигании угля, нефти, древесины, отходов; аэрозоли поставляют дым металлургических заводов и т.п. В сумме это дает 2—3 процента от общего поступления аэрозолей в атмосферу. При горении образуются также газы — сернистый, окислы азота, выброс которых, как говорилось выше, приводит к возникновению сульфатных и нитратных аэрозолей. Этот вторичный источник аэрозолей вместе с аэрозолями, образующимися и з терпено в , углеводородов и т.п., дает около 8 процентов общего поступления в атмосферу.

Аэрозоли удаляются из атмосферы тремя путями: сухим осаждением под действием тяжести (главный путь для крупных частиц), осаждением на препятствиях и вымыванием осадками.

Все сказанное выше приводит к тому, что размеры, состав, химические и физические свойства аэрозолей весьма разнообразны. Например, их размеры (радиусы) варьируют в основном в миллион раз — от тысячных долей до тысяч микрон (т. е. миллионных долей метра).

Аэрозольное загрязнение. Аэрозоли, во-первых, воздействуют на погоду и климат: оптически активные частицы с радиусами от 10^-1 до 10¹ микронов вносят основной вклад в замутненность атмосферы; частицы с радиусами от 10^-2 до 102 микронов служат ядрами конденсации влаги и способствуют образованию облаков и туманов, дождя и снега. портят здоровье людей. В течение суток через легкие человека проходит 12—14 кубометров воздуха. Концентрация аэрозоля в чистом воздухе составляет 10—12 микрограммов на кубометр, в промышленных городах вдесятеро, а иногда и в несколько десятков раз больше. Даже если учесть, что крупные частицы з адерживаются в носовой полости, а очень мелкие возвращаются с в ыдыхаемым воздухом, то и тогда в легких жителя промышленного центра ежесуточно может оседать 1 миллиграмм аэрозолей. Химически неактивные аэрозоли накапливаются в легких и ведут к их повреждениям. Обычный кварцевый песок и другие силикаты — слюды, глины, асбест, тальк и др., накапливаясь в легких, могут приводить к таким заболеваниям, как силикоз и даже рак легких. Частыми оказываются хронические бронхиты, эмфизема легких, астма и другие аллергические заболевания. Химически активные аэро з оли, а среди них немало ядовитых, наносят вред не только легким, но и проникают в кровь, приводя к заболеванию сердечнососудистой системы и печени.

Выше уже говорилось о действии кислых туманов, раздражающем слизистые оболочки, глаза и кожу. В некоторых случаях аэрозоль может оказывать на человека и психологическое действие: неприятные ощущения вызывают некоторые з апахи, ухудшение видимости, загрязнение одежды смолистыми или сажистыми аэрозолями. Устра­нение ущерба, наносимого аэрозолями, иногда требует з начительных затрат.

Тяжелые металлы. Промышленные дымы содержат не только сажу, но и множество других вредных веществ. Прои з водство черных металлов сопровождается не только выбросами сернистого газа и окиси железа, но и таких ядовитых веществ, как сурьма, свинец, мышьяк, пары ртути. В еще больших количествах ядовитые тяжелые металлы поступают в атмосферу и з предприятий цветной металлургии. Они составляют половину источников поступления в атмосферу меди и цинка. Сжигание топлива дает 85 процентов выбросов в атмосферу ванадия, 98 — кобальта, 80 — сурьмы, 77 — никеля, 50 процентов селена. С выхлопами автомобилей выбрасы вается 250— 3 00 тысяч тонн свинца, который с 1924 года используется в примеси к бензину (в виде тетраэтилсвинца) как ан т идетонатор. Уже в 1940 году его содержание в обра з цах материкового льда Гренландии превыс и ло допустимую норму в 175 ра з , а в 1966 году норма была превышена в 500 раз!

Больше всего это отношение у св и нца: 17,5: его выбрасывается в атмосферу много больше Других металлов и в абсолютном выражении — около трети миллиона тонн в год. Зате м идут четыре элемента, которые поступают в атмосферу из-за человеческой деятельности вдвое больше, чем от естественных источников: это кадмий, цинк, мышьяк и никель.

Радиоактивность. Что бы ни говорилось об якобы обеспеченной экологической чистоте ядерной энергетики, возможность загрязнения окружающей среды существует практически на всех этапах производства как ядерной энергии, так и ядерного оружия, причем, сейчас мы говорим о контролируемых технологических процессах, хотя наибольший ущерб могут причинить аварии на предприятиях атомной промышленности. Правда, вероятность таких аварий, по расчетам специалистов, мала. Вероятность крупной аварии с повреждением противоаварийной оболочки реактора в 1975 году была оценена специалистами США как один раз за миллион лет. Однако последствия таких аварий могут быть настолько ужасными, что даже эта малая вероятность не может успокоить общественность всех стран. И это доказала самая большая за историю атомной энергетики катастрофа на Чернобыльской АЭС.

Естественная радиоактивность, интенсивность которой в специфических, выработанных физиками единицах, оценивается в 10—20 микрорентген в час, создается в атмосфере двумя источниками. Во-первых, это выделение радиоактивных газов и з минералов земной коры. Таково происхождение газа радон-222, который имеет период полураспада в 3,8 суток, и совсем уже короткоживущего торона, он же радон-220: период его полураспада 54 секунды. Во-вторых, это во з действие космических лучей на атмосферные газы, приводящее к образованию радиоактивных изотопов — трития (водород-З), углерода-14, бериллия - 7 и некоторых других.

Рентген (Р) — э то количество рентгеновского, или гамма-и з лучения, которое путем иони з ации соз­дает в во з духе некоторый определенный электрический заряд (2,58 - 10^-4 кулонов на килограмм). Употребляется также единица рад — это доза радиации, равная энергии 10 мДж, поглощенной килограммом облученного вещества. Используется и биологический эквивалент рентгена (бэр); он равен дозе ионизирующего излучения, дающей такой же биологический эффект, что и рентгено в ское и з лучение в один рентген. Отношение между бэром и радом для рентгеновского и гамма-излучения и электронов равно единице, для медленных нейтронов — трем, для альфа-частиц, быстрых нейтронов и протонов — десяти, для осколков деления урана — двадцати. Это отношение характеризует относительную биологическую эффективность соответствующего вида излучения.

Уже при добыче сырья на урановых или ториевых шахтах, как и при добыче обычной руды, образуется много пыли, но эта пыль радиоактивна. Она и выделяющиеся радиоактивные газы могут оказаться в атмосфере при вентилировании шахт. На обогатительных фабриках урановая руда дробится и распыляется, и в воздух может попадать не только радиоактивная пыль, но и ядовитые вещества: ванадий, мышьяк, селен и др. Далее концентрат урановой руды растворяют, при этом в атмосферу могут выделяться радиоактивные пары, или обрабатывают фтором с образованием и возгонкой шестифтористого урана. В дальнейшем это радиоактивное и крайне ядовитое вещество прогоняется по длинным трубам с фильтрами (метод газовой диффузии) или центрифугируется для отделения ядерного топлива — урана-235. Естественно, что вероятность просачивания ядовитого и радиоактивного шестифтористого урана через многочисленные соединения труб при всем этом довольно велика. Изготовление топливных элементов для атомных электростанций, включающее механическую и тепловую обработку ядерного топлива, осуществляется в герметических помещениях с помощью дистанционно управляемых манипуляторов. Тем не менее, вероятность попадания радиоактивности в окружающую среду имеется и здесь.

Вероятность радиоактивного загрязнения окружающей среды при нормальной работе атомных электростанций невелика, но аварии, как упоминалось выше, могут иметь катастрофические последствия. По данным международной организации (МАГАТЭ), за 15 лет с 1971 по 1985 год произошла 151 авария в 14 странах, то есть ежегодно происходило не менее 10 аварий. Крупных аварий за 30 лет насчитывается три. В 1957 году на АЭС в Уиндскейле (Великобритания) в результате ошибки обслуживающего персонала прои з ошел выброс воздуха, содержащего радиоактивные изотопы йода, цезия и стронция. Активность выброшенных веществ составила около 21 000 Кюри. Произошло загрязнение местности. На территории в 500 квадратных километров в течение 3—6 недель была запрещена продажа молока, поскольку оно оказалось з араженным радиоактивным йодом. (Суммарная активность радиоактивного вещества измеряется числом распадов атомов в секунду. Единицей является беккерель (Бк), равный одному распаду в секунду. Применяется также старая единица — Кюри (Ки) (37 миллиардов Бк).

Самая крупная авария (активность выброса 50 миллионов Кюри) на Чернобыльской АЭС в 1986 году привела к гибели и потере здоровья многих людей, полностью выключила из хозяйственной деятельности, можно ска з ать, из жизни, огромную территорию, нанесла большой материальный урон. Дополнительные последствия, которые могут проявиться в будущем, сейчас еще невозможно оценить.

Использованное на атомных электростанциях топливо, в котором содержится большое количество различных радиоактивных веществ, может быть исполь з овано повторно, если отделить от этих веществ оставшийся уран. Это делается на специальных заводах, где отработанное топливо подвергается механической и химической переработке. При этом в атмосферу могут выбрасываться радио­активные газы: криптон-85 (период полураспада 10,6 года), йод-131 (8,1 суток), рутений-103 (40 суток) и рутений-106 (один год).

Нельзя сбрасывать со счетов радиоактивное загрязнение воздуха на заводах ядерного оружия, которые все еще продолжают производить свою смертоносную продукцию, а также при транспортировании сырья, готовых и з делий или отходов и при подземных испытаниях ядерного оружия. Недавно стало известно о взрыве хранилища радиоактивных отходов на заводе под Челябинском, произошедшем в 1957 году. При аварии произошел выброс отходов с активностью около 2 миллионов Кюри, и хотя 90 процентов ее осталось в пределах завода, загрязненной (в основном и з отопом стронций-90) ока з алась территория размерами примерно 300х10 километров.

Естественная радиоактивность д ает каждому человеку в течение жи з ни дозу в 5—10 бэр. Это облучение наряду с другими факторами ответственно за современный «нормальный» уровень мутаций и раковых з аболеваний. Логично думать, что любое дополнительное облучение увеличит вероятность этих мутаций и заболеваний. Поэтому некоторые ученые справедливо считают, что (с точки зрения, прежде всего генетических последствий) безопасного уровня радиации вообще не существует.

Загрязнение воздуха внутри помещений. Говоря о загря з нении атмосферы, нель з я не коснуться качества воздуха в жилых и иных помещениях. Исследования пока з ывают, что и здесь есть основания для тревоги. Имеются данные, что в современных помещениях воздух может быть в 100 раз токсичнее, чем наружный воздух даже в насыщенных промышленными предприятиями городах. А ведь люди до 90 процентов своего времени, как правило, проводят в помещениях.

В воздухе замкнутых помещений может находиться, по существу, весь известный спектр загрязнителей, кроме, быть может, озона. Прежде всего, следует сказать о радоне, выделяющемся из з емных недр. На открытом воздухе он обычно не представляет какой-либо опасности. Однако при нали­чии самых не з начительных трещин в фундаменте з даний в условиях плохой вентиляции его концентрация в во з духе помещений может достигать опасного уровня. Так, проведенное в США обследование показало, что примерно в 8 миллионах домов концентрация радона превышает безопасный уровень. В ряде случаев была з афиксирована концентрация, при которой рабочие урановых предприятий должны пользоваться респираторами. Источниками токсичных веществ в во з духе помещений могут быть некоторые строительные и отделочные материалы. Например, асбоцементные листы или выделяющие формальдегид декоративные панели), тепло- и электроизоляционные материалы ( тот же асбест, поливинилхлорид, полихлорбифенилы и другие органические соединения), ра з личные синтетические клеи и т. д. Другие источники — это всевозможные препараты, применяемые в быту (например, краски и растворители, пестициды, освежители воздуха). Наконец, нельзя не ска з ать о наружных загрязнителях, таких, как пыль, выхлопные га з ы, которые так или иначе проникают и задерживаются внутри помещений.

3. Загрязнение почвы

Почти все загрязняющие вещества, которые первонача л ьно попали в атмосферу, в конечном итоге оказываются на поверхности суши и воды. Оседающие аэрозоли могут содержать ядовитые тяжелые металлы — свинец, кадмий, ртуть, медь, ванадий, кобальт, никель. Обычно они малоподвижны и накапливаются в почве. Но в почву попадают с дождями также кислоты. Соединяясь с ними, металлы могут переходить в растворимые соединения, доступные растениям. В растворимые формы переходят также вещества, постоянно присутствующие в почвах, что иногда приводит к гибели растений. Примером может служить весьма распространенный в почвах алюминий, растворимые соединения которого поглощаются корнями деревьев. Алюминиевая болезнь, пря которой нарушается структура тканей растений, оказы в ается для деревьев смертельной.

С другой стороны, кислые дожди вымывают необходимые для растений питательные соли, содержащие азот, фосфор и калий, что снижает плодородие почв. Повышение кислотности почв из-за кислых дождей губит полезные почвенные микроорганизмы, нарушает все микробиологические процессы в почве, делает невозможным существо в ание ряда растений и иногда ока з ывается благоприятным для ра з вития сорняков.

Все это можно назвать непреднамеренным загря з нением почв.

Минеральные удобрения. Но можно говорить и о преднамеренном з агрязнении почвы. Начнем с применения удобрений, вносимых в почву специально для повышения урожайности сельскохозяйственных культур. С их помощью человечеству удалось добиться того, что, несмотря на быстрый рост населения планеты, производство зерновых — основы ресурсов продовольствия — росло еще быстрее. С 1950 по 1985 год мировое производство зерна росло ежегодно почти на 2,7 процента и увеличилось с 700 до более че м 1800 миллионо в тонн. Хотя какая-то часть этого прироста обя з ана распашке новых земель, основной вклад внесли применение новых сортов семян и увеличение применения удобрений — за эти 3 5 лет более чем в 9 раз и ядохимикатов — в 32 раза. Увеличилось не только абсолютное количество используемых удобрений, но и их количество на единицу площади пашни. Так, если в 1964 году на 1 гектар посевной площади в носилось в среднем 29,3 килограмма удобрений, то в 1984 году эта величина достигла 85,3 килограмма. За то же время размер посевной площади на душу населения сократился с 0,44 до 0,31 гектара.

Ясно, что после снятия урожая почва нуждается в восстановлении плодородия. Но чрезмерное использование удобрений приносит вред. Оказалось, что при увеличении дозы удобрений урожайность сначала быстро растет, но затем прирост становится все меньше и наступает момент, когда дальнейшее увеличение дозы удобрений не дает никакого прироста урожайности, а в избыточной дозе минеральные вещества могут оказаться для растений токсичными. Этот так называемый закон предельной уро ­ жайности, как считает французский эколог Ф. Рамад, неизвестен большинству людей, занимающихся сельским хозяйством, а производители удобрений о нем умышленно умалчивают. Лишними оказываются питательные вещества не только сверх этой предельной дозы, но и значительная часть тех, которые вносятся сверх некоторой оптимальной дозы. Ведь тот факт, что прирост урожайности резко уменьшается, говорит о том, что растения не усваивают излишков питательных веществ. Приносит вред и несоблюдение правильного соотношения между азотными, фосфорными и калийными удобрениями. Например, оптимальная доза азотных удобрений не достигнет желаемого эффекта, и большое количество внесенного азота окажется лишним, если будет внесено фосфорных удобрений меньше, чем требуется.

Избыток удобрений выщелачивается и смывается с полей талыми и дождевыми водами (и ока з ывается в водоемах суши и в море). И з лишние азотные удобрения, а они по массе преобладают по сравнению с калийными и фосфорными, в почве распадаются, и га з ообра з ный азот выделяется в атмосферу, а органическое вещество гумуса, составляющего основу плодородия почвы, разлагается на углекислый газ и воду. Поскольку органическое вещество не возвращается в почву, гумус истощается и почвы деградируют. Особенно сильно страдают крупные з ерновые хозяйства, не имеющие отходов животноводства (например, на бывшей целине Казахстана, Предуралья и Западной Сибири).

Кроме нарушения структуры и обеднения почв, и з быток нитратов и фосфатов приводит к серьезному ухудшению качества продуктов питания людей. Часть нитратов и фосфатов, особенно когда имеется их и з быток, включается в ткани растений в виде свободных ионов нитратов и фосфатов. Некоторые растения (например, шпинат, салат) способны накапливать нитраты в больших количествах. Съев 250 граммов салата, выращенного на переудобренной грядке, можно получить дозу нитратов, эквивалентную 0,7 грамма аммиачной селитры. В кишечном тракте нитраты превращаются в ядовитые нитриты, которые в дальнейшем могут образовать нитрозамины — вещества, обладающие сильными канцерогенными свойствами. Кроме того, в крови нитриты окисляют гемоглобин и лишают его способности свя з ывать кислород, необходимый для жи в ой ткани. В результате возникает особый вид малокровия — метгемоглобинемия.

Ядохимикаты — инсектициды против вредных насекомых в сельском хозяйстве и в быту, пестициды против различных вредителей сельскохозяйственных растений, гербициды против сорняков, фунгициды против грибковых заболеваний растений, дефолианты для сбрасывания листьев у хлопка, зооциды против грызунов, нематоциды против глистов, лимациды против слизней стали широко применяться с конца второй мировой войны.

Все эти вещества ядовиты. Первыми появились инсектициды на основе хлорорганических соединений, главным представителем которых является ДДТ. Это очень устойчивые вещества, и поэтому они могут накапливаться в почве и сохраняться десятилетиями. По имеющимся оценкам, более половины всего произведенного ДДТ (в 1970—1982 годах в большинстве высокораз в итых стран было запрещено его применение) до сих пор циркулирует в природе. С учетом этих недостатков были ра з работаны довольно быстро разрушающиеся фосфорорганические и менее ядовитые для теплокровных животных карбаматные инсектициды. В состав фунгицидов входят соли меди, соединения серы и ртути, а гербицидов — соли меди, железа, органические соединения, содержащие хлор, фосфор, ртуть.

Использование ядохимикатов, несомненно, сыграло существенную роль в повышении урожайности сельскохозяйственных культур. Иногда ядохимикаты спасают до 20 процентов урожая. Но вскоре обнаружились и весьма отрицательные последствия применения ядохимикатов. Ока з алось, что их действие значительно шире, чем их на з начение. Инсектициды, например, действуют не только на насекомых, но и на теплокровных животных и на человека. Убивая вредных насекомых, они убивают и множество полезных насекомых, в том числе тех, которые являются естественными врагами вредителей. Систематическое применение пестици­дов стало приводить не к искоренению вредителей, а к возникновению новых рас вредителей, не восприимчивых к действию данного пестицида. Уничтожение конкурентов или врагов того или иного из вредителей привело к появлению на полях новых вредителей. Пришлось повышать дозы пестицидов в 2—3 раза, а иногда в десять и более раз. На это же толкало и несовершенство технологии применения пестицидов. По некоторым оценкам, и з -за этого в нашей стране до 90 процентов пестицидов тратится впустую и лишь загря з няет окружающую среду, нанося ущерб здоровью людей. Нередки случаи, когда из- з а халатности химизаторов пестициды рассыпаются буквально на головы работающих в поле людей.

Некоторые растения (в частности, корнеплоды) и животные (например, обычные дождевые черви) накапливают в своих тканях пестициды в значительно больших концентрациях, чем почва. В результате пестициды попадают в пищевые цепи и достигают птиц, диких и домашних животных, человека. По оценкам 1983 года, в развивающихся странах от отра в ления пестицидами ежегодно заболевало 400 тысяч и умирало около 10 тысяч человек.

4. Загрязнение воды

Потребности в воде. Каждому ясно, как велика роль воды в жизни нашей планеты и, в особенности в существовании биосферы. Напомним, что ткани большинства растительных и животных организмов содержат от 50 до 90 процентов воды (исключение составляют мхи и лишайники, содержащие 5—7 процентов воды). Все живые организмы нуждаются в постоянном поступлении воды извне. Человек, ткани которого на 65 процентов состоят из воды, может прожить без питья всего лишь несколько суток (а без еды он может жить больше месяца). Биологическая потребность человека и животных в воде за год в 10 раз превышает их собственную массу. Еще более внушительны бытовые, промышленные и сельскохозяйственные нужды человека. Так, для производства тонны мыла требуется 2 тонны воды, сахара — 9, изделий из хлопка — 200, стали 250, а з отных удобрений или синтетического волокна — 600, зерна — около 1000, бумаги — 1000, синтетического каучука — 2500 тонн воды.

В 1980 году человечест в ом было использовано для различных нужд 3494 кубокилометра воды (66 процентов в сельском хозяйстве, 24.6 — в промышленности, 5,4 — на бытовые нужды, 4 процента — испарение с поверхности искусственных водохранилищ). Это составляет 9—10 процентов от глобального речного стока. В процессе использования 64 процента изъятой в оды испарилось, а 36 процентов были возвращены в природные водоемы.

В нашей стране в 1985 году для хозяйственных нужд было взято 327 кубокилометров чистой воды, а объем сброса составил 150 кубокилометров (в 1965 году он равнялся 35 кубокилометрам). В 1987 году в СССР было взято для всех нужд 339 кубокилометров пресной воды (из подземных источников около 10 процентов), то есть примерно 1200 тонн на душу населения. Из общего объе м а 38 процентов пошло на нужды промышленности, 53 — на нужды сельского хозяйства (включая орошение засушливых земель) и 9 процентов — на питье и хозяйственно-бытовые нужды. В 1988 году было взято уже около 355— 360 кубокилометров.

Загрязнение воды. Использованная человеком вода, в конечном счете, возвращается в природную среду. Но, кроме испарившейся, это уже не чистая вода, а бытовые, промышленные и сельскохозяйственные сточные воды, обычно не очищенные или очищенные недостаточно. Таким обра з ом, происходит з агрязнение пресноводных водоемов — рек, озер, суши и при ­ брежных участков морей. У нас в стране из 150 кубокилометров сточных вод 40 кубокилометров сбрасывается бе з всякой очистки. Да и современные методы очистки вод, механической и биологической, далеки от совершенства. По свидетельству Института биологии внутренних вод СССР даже после биологической очистки в сточных водах остается 10 процентов органических и 60—90 процентов неорганических вещест в , в том числе до 60 процентов азота. 70—фосфора, 80 — калия и почти 100 процентов солей ядовитых тяжелых металлов.

Биологическое загрязнение. Различают три вида з агря з нения вод — биологическое, химическое и физическое. Биологическое загрязнение создается микроорганизмами, в том числе болезнетворными, а также органическими веществами, способными к брожению. Главными источниками биологического загрязнения вод суши и прибрежных вод морей являются бытовые стоки, которые содержат фекалии, пищевые отбросы; сточные воды предприятий пищевой промышленности (бойни и мясоком­бинаты, молочные и сыровареные заводы, сахарные заводы и т. п.), целлюлозно-бумажной и химической промышленности , а в сельской местности — стоки крупных животноводческих комплексов. Биологическое загрязнение может стать причиной эпидемий холеры, брюшного тифа, паратифа и других кишечных инфекций и различных вирусных инфекций, например гепатита.

Степень биологического загрязнения характеризуется главным обра з ом тремя пока з ателями. Один из них — это количество кишечных палочек (так называемых лактозоположительных, или ЛКП) в литре воды. Оно характеризует загрязненность воды продуктами жизнедеятельности животных и указывает на возможность присутствия также болезнетворных бактерий и вирусов. По Государственному стандарту 1980 года, например, купание считается бе з опасным, если в воде содержится не более 1000 ЛКП на литр. Если в воде содержится от 5000 до 50 000 ЛКП на литр, то вода считается грязной, и при купании есть риск заразиться. Если же в литре воды содержится более 50 000 ЛКП, то купание недопустимо. Понятно, что после обеззараживания путем хлорирования или озонирования питьевая вода должна удовлетворять гораздо более жестким стандартам.

Для характеристики загрязненности органическими веществами служит другой показатель — биохимическое потребление кислорода (БКП). Он показывает, какое количество кислорода требуется микроорганизмам для переработки всего подверженного ра з ложению органического вещества в неорганические соединения (в течение, скажем, пяти суток — тогда это БПК₅. По принятым у нас в стране стандартам БПК ₅ у питьевой воды не должен превышать 3 миллиграммов кислорода на литр воды. Наконец, третий показатель — это содержание раст в оренного кислорода. Он обратно пропорционален В ПК. Питьевая вода должна содержать более 4 миллиграммов растворенного кислорода на литр.

Химическое загрязнение создается поступлением в воду различных ядовитых веществ. Основные источники химического загрязнения — это доменное и сталелитейное производство, предприятия цветной металлург ии, горнодобыв ающая, химическая промышленно с ть и в большой мере экстенсивное сельское хозяйст в о. Кроме прямых сбросов сточных вод в водоемы и поверхностного стока, надо учитывать также попадание загря з нителей на поверхность воды непосредственно из воздуха.

В табл. 3 приведены скорости загрязнения поверхностных вод ядовитыми тяжелыми металлами (по данным тех же авторов , что и сведения о загрязнении металлами воздуха и почвы). В эти данные входит 30 процентов массы металлов, поступающих в атмосферный воз дух.

Как и в загрязнении атмосферы, в загрязнении поверхностных вод (и, несколько забегая вперед, вод океана) среди тяжелых металлов пальму первенства держит свинец: у него отношение искусственного источника к естественному превышает 17. У других тяжелых металлов — меди, цинка, хрома, никеля, кадмия искусственный источник поступления в природные воды также больше естественного, но не настолько, как у свинца. Большую опасность представляет загрязнение ртутью, попадающей в природные воды из воздуха, лесов и полей, обрабатываемых пестицидами, а иногда и в ре з ультате промышленных сбросов. Исключительно опасен сток вод из ртутных месторождений или рудников, где ртуть может переходить в растворимые соединения. Эта угроза делает крайне опасными проекты водохранилищ на алтайской реке Катунь.

В последние годы существенно увеличилось поступление в поверхностные воды суши нитратов из-за нерационального применения азотных удобрений, а также и з -за увеличения выбросов в атмосферу с выхлопными газами автомобилей. Это же относится и к фосфатам, для которых, помимо удобрений, источником служит все более широкое применение различных моющих средств. Опасное химическое загрязнение создают углеводороды — нефть и продукты ее переработки, которые попадают в реки и озера как с промышленными сбросами, в особенности при добыче и транспортировке нефти, так и в результате смыва с почвы и выпадения из атмосферы.

Разбавление сточных вод. Чтобы сделать сточные воды более или менее пригодными для использования, их подвергают многократному разбавлению. Но правильнее было бы сказать, что при этом чистые природные воды, которые могли быть использованы для любых целей, в том числе для питья, становятся менее пригодными для этого, з агрязненными. Так, если считать обязательным разбавление в 30 раз, то, например, для разбавления 20 кубокилометров сточных вод, сбрасываемых в Волгу, понадобилось бы 600 кубокилометров чистой воды, что более чем вдвое превышает годовой сток этой реки (250 кубокилометров). Для разбавления всех сбрасываемых в реки стоков в нашей стране потребовалось бы 4500 кубокилометров чистой воды, то есть почти весь речной сток в СССР, составляющий 4,7 тысячи кубокилометров. Это з начит , что в нашей стране уже почти не осталось чистых поверхностных вод.

Разбавление сточных вод снижает качество в оды в природных водоемах, но обычно не достигает с в оей главной цели — предотвращения вреда для з доровья людей. Дело в том, что вредные примеси, содержащиеся в воде в ничтожных концентрациях, накапливаются в некоторых органи з мах, употребляемых людьми в пищу. Сначала ядовитые вещества попадают в ткани мельчайших планктонных организмов, затем они накапливаются в организмах, которые в процессе дыхания и питания фильтруют большое количество воды (моллюски, губки и т. п.) и в конечном итоге, как по пищевой цепи, так и в процессе дыхания концентрируются в тканях рыб. В ре з ультате концентрация ядов в тканях рыб может стать больше, чем в воде, в сотни и даже тысячи ра з .

В 1956 году в Минамата (остров Кюсю, Япония) разразилась эпидемия неи з вестной болезни с полным расстройством центральной нервной систе м ы. У людей ухудшились з рение, слух, нарушалась речь, терялся ра з ум, движения становились неуверенными, сопровождались дрожью. Боле з нь Минамата охватила несколько сотен человек, в 43 случаях был з арегистрирован смертельный исход. Ока з алось, что виновником был химический з авод на берегу бухты. Тщательные исследования, которым администрация завода первоначально чинила всяческие препятствия, показали, что в его сточных водах содержатся соли ртути, которые используются при прои з водстве ацетальдегида в качестве катализаторов. Соли ртути и сами ядовиты, а под действием специфических микроорганизмов в бухте они превращались в исключительно ядовитую метилртуть, которая концентрировалась в тканях рыб в 500 тысяч раз. Этой рыбой и отравлялись люди.

Разбавление промышленных стоков и тем более растворов удобрений и пестицидов с сельскохозяйственных полей происходит часто уже в самих природных водоемах. Если водоем непроточный или слабопроточный, то сброс в него органических веществ и удобрений ведет к переи з бытку питательных веществ — эвтрофикации и з арастанию водоема. Сначала в таком водоеме накапливаются питательные вещества и бурно разрастаются водоросли, главным обра з ом микроскопические синезеленые. После их отмирания биомасса опускается на дно, где происходит ее минера л изация с потреблением большого количества кислорода. Условия в глубинном слое такого водоема становятся непригодными для жизни рыб и других организмов, нуждающихся в кислороде. Когда весь кислород исчерпан, начинается бескислородное брожение с выделением метана и сероводорода. Тогда происходит отравление всего водоема и гибель всех живых организмов (кроме некоторых бактерий). Такая незавидная судьба грозит не только озерам, в которые сбрасываются бытовые и промышленные стоки, но и некоторым замкнутым и полу з амкнутым морям.

Ущерб водоемам, в особенности рекам, наносится не только увеличением объема сбрасываемых загрязнений, но и уменьшением способности водоемов к самоочищению. Яркий пример тому—нынешнее состояние Волги, которая представляет собой скорее каскад слабопроточных водохранилищ, чем реку в исконном смысле этого слова. Ущерб очевиден: это и ускорение з агрязнения, и гибель водных организмов в местах водо з абора, и нарушение привычных миграционных движений, и потеря ценных сельскохозяйственных угодий, и многое другое. А компенсируется ли этот ущерб производимой на гидроэлектростанциях энергией? Следует заново рассчитать все за и против с учетом современных экологических требований существования людей. И может оказаться, что целесообра з нее ра з обрать некоторые плотины и ликвидировать водохранилища, чем и з года в год терпеть убытки.

Физическое загрязнение вод создается сбросом в них тепла или радиоактивных веществ. Тепловое загрязнение свя з ано главным образом с тем, что исполь з уемая для охлаждения на тепловых и атомных электростанциях вода (и соответственно около 1/3 и 1/2 вырабатываемой энергии) сбрасывается в тот же водоем. Вклад в тепловое з агря з нение вносят также некоторые промышленные предприятия. С начала нынешнего столетия вода в Сене потеплела более чем на 5°, а многие реки Франции перестали замерзать зимой. На Москве-реке в пределах Москвы зимой теперь редко можно увидеть льдины, а недавно в местах впадения некоторых речек (например, Сетуни) и сбросов теплоэлектроцентралей наблюдались полыньи с зимующими на них утками. На некоторых реках промышленного востока США еще в конце 60-х годов вода нагревалась летом до 38˚ и даже до 48˚.

При значительном тепловом загрязнении рыба задыхается и погибает, так как ее потребность в кислороде растет, а растворимость кислорода уменьшается. Количество кислорода в воде уменьшается еще и потому , что при тепловом загрязнении происходит бурное развитие о д ноклеточных водорослей: вода «зацветает» с последующим гниением отмирающей растительной массы. Кроме того, тепловое з агрязнение сущест в енно повышает ядовитость многих химических загрязнителей, в частности тяжелых металлов.

При нормальной работе ядерных реакторов в охлаждающее вещество, в качестве которого применяется главным образом вода, могут попасть нейтроны, под действием которых атомы этого вещества и примеси, прежде всего продукты корро з ии, становятся радиоактивными. Кроме того, защитные циркониевые оболочки тепловыделяющих элементов могут иметь микротрещины, через которые в охлаждающую жидкость могут попадать продукты ядерных реакций. Хотя такие отходы слабоактивны, они все же могут повышать общий фон радиоактивности. При авари я х отходы могут оказаться более активными. В природных водоемах радиоактивные вещества подвергаются фи з ико-химическим превращениям — концентрации на в з вешенных частицах (адсорбция, в т о м числе ионообменная), осаждению, осадкообразованию, переносу течениями, поглощению живыми организмами, накоплению в их тканях. В живых организмах накапливаются прежде всего радиоактивная ртуть, фосфор, кадмий, в грунте — ванадий, цезий, ниобий, цинк, в воде остаются сера, хром, йод.

Загрязнение океанов и морей происходит вследствие поступления загрязняющих веществ с речным стоком, их выпадения из атмосферы и, наконец, благодаря хозяйственной деятельности человека непосредственно на морях и океанах. По данным, относящимся к первой половине 1980-х годов, даже в таком море, как Северное, куда впадают Рейн, Эльба, собира­ющие стоки из обширной промышленной зоны Европы , количество свинца, приносимое реками, составляет лишь 31 процент от суммарного, тогда как на атмосферный источник приходится 58 процентов, остальное падает на промышле н ные и бытовые стоки из прибрежной зоны.

С речным стоком, объем которого составляет около 36—38 тысяч кубокилометров, в океаны и моря поступает огромное количество загря з нителей во взвешенном и растворенном виде. По не к оторым оценкам, этим путем в океан ежегодно попадает более 320 миллионов тонн железа, до 200 тысяч тонн свинца, 110 миллионов тонн серы, до 20 тысяч тонн кадмия, от 5 до 8 тысяч тонн ртути, 6,5 миллиона тонн фосфора, сотни миллионов тонн органических загря з нителей. Особенно достается внутренним и полузамкнутым морям, у которых отношение площадей водосбора и самого моря больше, чем у всего Мирового океана (на­пример, у Черного моря оно равно 4,4 против 0,4 у Мирового океана). По минимальным оценкам, со стоком Волги в Каспийское море поступает 367 тысяч тонн органики, 45 тысяч тонн азота, 20 тысяч тонн фосфора, 13 тысяч тонн нефтепродуктов. Отмечается высокое содержание хлорорганических пестицидов в тканях осетровых рыб и килек — главных объектов промысла. В А з овском море с 1983 по 1987 год содержание пес т ицидов выросло более чем в 5 раз. В Балтийском море за последние 40 лет содержание кадмия выросло на 2,4 процента, ртути — на 4, свинца — на 9 процентов.

Поступающие с речным стоком з агрязнения распределяются неравномерно по акватории океана. Около 80—95 процентов взвешенного вещества и от 20 до 60 процентов растворенного вещест в а речного стока теряется в дельтах и эстуариях рек и не проникает в океан. Та часть загрязнений, которая все-таки прорывается через области «лавинного осаждения» в устьях рек, перемещается в основном вдоль берега, оставаясь в пределах шельфа. Поэтому роль речного стока в загрязнении открытого океана не столь велика, как это думали раньше.

Атмосферные источники загрязнения океана по некоторым в и дам загрязнителей сравнимы с речным стоком. Это касается, например, свинца, средняя концентрация которого в водах Северной Атлантики за сорок пять лет повысилась с 0,01 до 0,07 миллиграмма на литр и уменьшается с глубиной, прямо указывая на атмосферный источник. Ртути из атмосферы поступает почти столько же, сколько и с речным стоком. Половина пестицидов, содержащихся в океанских водах, также поступает из атмосферы. Несколько меньше, чем с речным стоком, из атмосферы в океан поступает кадмия, серы, углеводородов.

Нефтяное загрязнение. Особое место з анимает з агрязнение океана нефтью и нефтепродуктами. Естественное загря з нение происходит в результате просачивания нефти из нефтеносных слоев, главным образом, на шельфе. Например, в проливе Санта Барбара у побережья Калифорнии (США) таким путем поступает в среднем почти 3 тысячи тонн в год; это просачивание было обнаруж е но еще в 1793 году английским мореплавателем Джорджем Ванкувером. Всего в Мировой океан поступает из естественных источников от 0,2 до 2 миллионов тонн нефти в год. Если взять нижнюю оценку, которая представляется более надежной, то окажется, что искусственный источник, который оценивается в 5—10 миллионов тонн в год , превышает естественный в 25 — 50 раз.

Около половины искусственных источников со з дает деятельность людей непосредственно на морях и океанах. На втором месте находится речной сток ( в месте с поверхностным стоком с прибрежной территории) и на третьем — атмосферный источник. Советские специалисты М. Нестерова, А. Симонов, И. Немировская дают следующее соотношение между этими источниками — 46:44:10.

Наибольший вклад в нефтяное з агрязнение океа н а вносят морские перевозки нефти. И з 3 миллиардов тонн нефти, добываемых в настоящее время, морем перево з ится около 2 миллиардов тонн. Даже при безаварийном транспорте происходят потери нефти при ее погру з ке и разгру з ке, сбрасывании в океан промывочных и балластных вод (которыми з аполняют танки после выгру з ки нефти), а также при сбросе так на з ываемых льяльных вод, которые всегда скапливаются на полу машинных отделений любых судов. Хотя международные конвенции запрещают сброс загрязненных нефтью вод в особых районах океана (таковыми считаются, например, Среди з емное, Черное, Балтийское, Красное моря, а также зона Персидского залива), в непосредственной близости от берега в любом районе океана, налагают ограничения на содержание нефти и нефтепродуктов в сбрасываемых водах, они все же не устраняют загрязнения ; при погру з ке и разгрузке разливы нефти происходят в результате ошибок персонала или из-за отказа оборудования.

Но наибольший ущерб окружающей среде и биосфере наносят внезапные разливы больших количеств нефти при авариях танкеров, хотя такие ра з ливы и составляют только 5—6 процентов суммарного нефтяного загрязнения. Летопись этих аварий столь же длинна, как и история самих морских перевозок нефти. Считается, что первая такая авария произошла в пятницу 13 декабря 1907 года, когда семимачтовая парусная шхуна «Томас Лоусон» гру з оподъемностью 1200 тонн с гру з ом керосина в штормовую погоду разбилась о скалы у островов Силли недалеко от юго-западной оконечности Великобритании. Причиной аварии была плохая погода, долгое время не позволявшая провести астрономическое определение местоположения судна, в результате чего оно отклонилось от курса, и жестокий шторм, сорвавший шхуну с якорей, бросил ее на скалы. В качестве курье з а отметим, что самая популярная книга писателя Томаса Лоусона, имя которого носила погибшая шхуна, называлась «Пятница, 13 число».

В ночь на 25 марта 1989 года американский танкер «Экссон Валдиэ», только что отошедший от нефтепроводного терминала в порту Валдиз (Аляска) с грузом 177 400 тонн сырой нефти, проходя проливом Принца Уильяма, напоролся на подводную скалу и сел на мель. Из восьми пробоин в его корпусе вылилось более 40 тысяч тонн нефти, уже через несколько часов образовавшей пятно площадью более 100 квадратных километров. В нефтяном озере барахтались тысячи птиц, всплывали тысячи рыб, гибли млекопитающие. В дальнейшем пятно, расширяясь, дрейфовало на юго-запад, загрязняя прилегающие берега. Был нанесен колоссальный ущерб флоре и фауне района, многие местные виды ока з ались под угрозой полного исче з новения. Через полгода нефтяная компания «Экссон», истратив 1400 миллионов долларов, прекратила работы по ликвидации последствий катастрофы, хотя до полного восстановления экологического здоровья района было еще очень далеко. Причиной аварии была безответственность капитана судна, который, находясь в нетрезвом состоянии, доверил управление танкером не имеющему на то право человеку. Неопытный третий помощник, испугавшись появившихся вблизи льдин, ошибочно изменил курс, в результате чего и произошла катастрофа.

В промежутке между этими двумя событиями погибло не менее тысячи нефтеналивных судов, и еще много больше было аварий, в которых удавалось сохранить судно. Количество аварий увеличивалось, и их последствия становились все более серьезными по мере увеличения объема морских перевозок нефт и . В 1969 и 1970 годах, например, было по 700 аварий разного масштаба, в результате которых в море оказывалось более чем по 200 тысяч тонн нефти. Причины аварий самые различные: это и навигационные ошибки, и плохая погода, и технические неполадки, и безответственность персонала. Стремление удешевить перевозки нефти привело к тому, что появились супертанкеры водоизмещением более 200 тысяч тонн. В 1966 году было построено первое такое судно — японский танкер «Идемицу-мару» (206 тысяч тонн), затем появились танкеры еще большего водоизмещения: «Юни-верс-Айрлэнд» (326 тысяч тонн-дедвейт): «Ниссэки-мару» (372 тысячи тонн); «Глобтик Токио » и «Глобтик Лондон» (по 478 тысяч тонн); «Батиллус» (540 тысяч тонн): «Пьер Гийом» (550 тысяч тонн) и др. В расчете на тонну грузовместимости это действительно умень­шало расходы на постройку и эксплуатацию судна, так что стало выгоднее перевозить нефть из Персидского залива в Европу, огибая южную оконечность Африки, нежели обычными танкерами по кратчайшему пути — чере з Суэц кий канал (ранее такой маршрут из-за израильско-арабской войны был вынужденным). Однако в результате появилась еще одна причина нефтяных ра з ливов: супертанкеры стали довольно часто ра з ламываться на очень крупных океанских волнах, которые могут иметь длину, соизмеримую с длиной танкеров.

Корпус супертанкеров может не выдержать, если его средняя часть окажется на гребне такой волны, а нос и корма зависнут над подошвами. Такие аварии отмечались не только в области знаменитых «кей-проллеров» у Южной Африки, где волны, разгоняемые западными ветрами «ревущих сороковых», выходят на встречное течение Игольного мыса, но и в других районах океана.

Катастрофой века на сегодняшний день остается авария, произошедшая с супертанкером «Амоко Кадис», который в районе острова Уэссан (Бретань, Франция) потерял управление из-за неисправностей рулевого механизма (и время, ушедшее на торг со спасательным судном) и сел на скалы у этого острова. Это случилось 16 марта 1978 года. Из танков «Амоко Кадис» в море вылились все 223 тысячи тонн сырой нефти. Это со з дало тяжелую экологическую катастрофу в обширном районе моря, пр и легающем к Бретани, и на большом протяжении его берега. Уже за первые две недели после катастрофы излившаяся нефть распространилась по огромной акватории, загрязненным ока з алось побережье Франции на протяжении 300 километров. В пределах нескольких километров от места аварии (а оно прои з ошло в 1,5 мили от берега) погибло все живое: птицы, рыбы, ракообразные, моллюски, другие организмы. По свидетельству ученых, никогда не приходилось видеть биологического ущерба на такой огромной площади ни в одном из предыдущих нефтяных загрязнений. По прошествии месяца после ра з лива 67 тысяч тонн нефти испарилось, 62 тысячи достигли берега, 30 тысяч тонн распределились в водной толще (из них 10 тысяч тонн разложились под воздействием микроорганизмов), 18 тысяч тонн были поглощены отложениями на мелководье и 46 тысяч тонн были собраны с берега и с поверхности воды механическим путем.

Основные физико-химические и биологические процессы, посредством которых происходит самоочищение океанских вод, — это растворение, биологическое разложение, эмульгирование, испарение, фотохимическое окисление, агломерация и осаждение. Но даже через три года после аварии тан кера «Амоко Кадис» в донных осад­ках прибрежной зоны сохранялись нефтяные остатки. Чере з 5—7 лет после катастрофы содержание ароматических углеводородов в до н ных отложениях оставалось выше нормы в 10 0 —200 раз. По мнению ученых, для восстановления полного экологического равновесия пр и родной среды должны пройти многие годы.

Аварийные разливы происходят при добыче нефти на морском шельфе, в настоящее время составляющей около трети всей мировой добычи. В среднем такие аварии вносят сравнительно небольшой в к лад в нефтяное з агрязнение океана, но отдельные аварии имеют катастрофический характер. К ним можно отнести, например, аварию на буровой устано в ке «Иксток-1» в Мексиканском заливе в июне 1979 года. Вырвавшийся из-под контроля нефтяной фонтан извергался более полугода. За это в ремя в море оказалось почти 500 тысяч тонн нефти (по другим данным, почти миллион тонн). Время самоочищения и ущерб биосфере при разливах нефти тесно связаны с климатическими и погодными условиями, с господствующей циркуляцией вод. Несмотря на огромное количество излившейся во время аварии на платформе «Иксток-1 » нефти, которая протянулась широкой полосой на тысячу километров от мексиканского берега до Техаса (США), лишь не з начительная ее доля достигла прибрежной зоны. Кроме того, преобладание штормовой погоды способствовало быстрому ра з бавлению нефти. Поэтому этот ра з лив не и мел столь заметных последствий, как катастрофа « Амоко Кадис». С другой стороны, если для восстановления экологи­ческого равновесия в зоне «ката строфы века» потребо в алось не менее 10 лет, то> по прогнозам ученых, на самоочищение з агря з ненных вод во время авари и «Экс-сон Валдиз» в з аливе Принца Уильяма (Аляска) уйдет от 5 до 15 лет, хотя количест в о разлившейся нефти там, в 5 раз меньше. Дело в том, что низкие температуры воды замедляют испарение нефти с поверхности и существенно снижают активность нефтеокисляющих бактерий, которые, в конечном счете, уничтожают загрязнение нефтью. К тому же сильно изрезанные скалистые берега з алива Принца Уильяма и островов, в нем расположенных, образуют многочисленные «карманы» нефти, которые будут служить долговре м енными источниками загрязнения, да и нефть там содержит большой процент тяжелой фракции, которая гораздо медленнее ра з лагается, чем легкая нефть.

Благодаря действию ветра и течений нефтяное загря з нение затронуло, по существу, весь Мировой океан. При этом степень загрязненности океана из года в год растет.

В открытом океане нефть встречается глазным образом в виде тонкой пленки (с минимальной толщиной до 0,15 микрометра) и смоляных комков, которые образуются из тяжелых фракций нефти. Если смоляные комки воздействуют, прежде всего, на растительные и животные морские организмы, то нефтяная пленка, кроме того, влияет на многие физические и химические процессы, происходящие на поверхности раздела океан — атмосфера и в слоях, прилегающих к нему. При росте з агрязненности океана такое влияние может приобрести глобальный характер.

Прежде всего, нефтяная пленка увеличивает долю отражаемой от поверхности океана солнечной энергии и уменьшает долю поглощаемой энергии. Тем самым нефтяная пленка оказывает влияние на процессы теплонакопления в океане. Несмотря на уменьшение количества поступающего тепла, поверхностная температура при наличии нефтяной пленки повышается тем больше, чем толще нефтяная пленка. Океан является главным поставщиком атмосферной влаги, от которого в з начительной мере зависит степень увлажне н ия материков. Нефтяная пленка затрудняет испарения влаги, а пр и достаточно большой толщине (поря д ка 400 микрометров) может свести его практичес к и к нулю. Сглаживая ветро в ое волнение и препятствуя образованию в одяных брызг, которые, испаряясь , оставляют в атмосфере мельчайшие частички соли, нефтяная пленка изменяет солеобмен между океаном и атмосферой. Это также может повлиять на количество атмосферных осадков над океаном и материками, так как ч астички соли составляют значительную часть ядер конденсации, н еобходимых для образования дождя.

Опасные отходы. По данным Между на родной комиссии по окружающей среде и развитию ООН, количество опасных отходов, ежегодно создаваемых в мире, составляет более 300 миллионов тонн, причем 90 процентов из них приходится на промышленно развитые страны. Было время, и не столь уж далекое, когда опасные отходы с химических и других предприятий попадали на обычные городские свалки, сбрасывались в водоемы, захоронялись в земле без принятия каких-либо мер предосторожности. Однако вскоре то в одной, то в другой стране стали все чаще проявляться порой весьма трагические последствия легкомысленного обращения с опасными отходами. Широкое экологическое движение общественности в промышленно развитых странах в ынуди л о правительства этих стран существенно ужесточить законодательство по захоронению опасных отходов.

В последние годы проблемы опасных отходов стали принимать поистине глобальный характер. Опасные отходы стали чаще пересекать государственные гран и цы, иногда без ведома правительства или общественности страны-получателя опасного груза. Особенно страдают от такого вида торговли слаборазвитые страны. Некоторые получившие огласку вопиющие случаи буквально потрясли мировую общественность. 2 июня 1988 года в районе небольшого пор га Коко (Нигерия) было обнаружено около 4 тысяч тонн ядовитых отходов иностранного происхождения. Груз был ввезен и з Италии пятью партиями с августа 1987 года по май 1988 года по поддельным документам. Правительство Нигерии арестовало виновных, а з аодно подвернувшееся итальянское торго в ое судно «Пьяве», с тем, чтобы отпра в ить опасные отходы обратно в Италию. Нигерия отоз в ала своего посла из Италии и пригро з ила передать дело в международный суд в Гааге. Обследование свалки показало, что в металлических бочках содержатся летучие растворители, и имеется риск пожара или взрыва с выделением исключительно ядовитого дыма. Около 4000 бочек были старые, ржавые, многие раздулись от жары, а в трех из них было обнаружено высокорадиоактивное вещество. При погру з ке отходов для отправки в Италию на судно «Карин Б», ставшее печально знаменитым, пострадали грузчики и члены экипажа. Некоторые из них получили сильные химические ожоги, другие страдали рвотой с кровью, один человек был частично парализован. К середине августа свалка была очищена от з аграничного «подарка».

В марте того же года в каменоломне на острове Касса напротив Конакри, столицы Гвинеи, было захоронено 15 000 тонн «сырого материала для кирпича» (так гласили документы). По тому же контракту вскоре должны были доставить еще 70 тысяч тонн такого же гру з а. Через 3 месяца газеты сообщили, что растительность на острове сохнет и погибает. Ока з алось, что доставленный норвежской компанией груз представляет собой богатую ядовитыми тяжелыми металлами з олу из печей по сжиганию бытового мусора из Филадельфии (США). Норвежский консул, который оказался директором норвежско-гвинейской компании — прямой виновницы случившегося, был арестован. Отходы были вывезены.

Даже полный список известных на сегодня случаев не будет исчерпывающим, так как, безусловно) не все случаи получают огласку. 22 марта 1989 года в Базеле (Швейцария) представители 105 государств подписали договор о контроле за экспортом ядовитых отходов, который вступит в силу после ратификации, по крайней мере, 20 странами. Гво з дем этого договора считается непременное условие: правительство принимающей страны должно заранее дать письменное разрешение на прием отходов. Договор, таким образом, исключает мошенничес к ие сделки, но узаконивает сделки между правительствами. Экологическое движение « з еленых» осудило этот договор и требует полного запрещения экспорта опасных отходов. О действенности мероприятий, предпринимаемых «зелеными » , свидетельствует судьба некоторых кораблей, неосмотрительно при­нявших на свой борт опасный груз. Не сра з у смогли выгрузиться уже упомяну т ое «Карин Б» и «Дип Си Кэрриер», вывозившие опасный груз из Нигерии, долго скиталось по морям судно, вышедшее в августе 1986 года из Филадельфии с 10 тысячами тонн отходов, груз которого не приняли ни на Багамских островах, ни в Гондурасе, Гаити, Доминиканской Республике, Гвинее-Бисау. Боле е года путешествовал опасный груз с цианидом, пестицидами, диоксином и другими ядами, прежде чем он вернулся на борту сирийского судна «Занообия» в порт отправления Марина де Кар-рара (Италия).

Проблема опасных отходов должна решаться, безусловно, на пути со з дания безотходных технологий и ра з ложения отходов на безвредные соединения, например с помощью высокотемпературного сжигания.

Радиоактивные отходы. Особое з начение имеет проблема радиоактивных отходов. Их отличитель н ая особенность — невозможность их уничтожения, необходимость на длительное время изолировать их от окружающей среды. Как говорилось выше, основная масса радиоактивных отходов обра з уется на заводах атомной промышленности. Эти отходы, в основном твердые и жидкие, представляют собой высокорадиоактивные смеси продуктов деления урана и трансурановых элементов (кроме плутония, который выделяется из отходов и используется в военной промышленности и для других целей). Радиоактивность смеси составляет в среднем 1,2 - 10⁵ Кюри на килограмм, что прибли з ительно соответствует активности стронция-90 и цезия- 137. В настоящее время в мире действуют около 400 ядерных реакторов АЭС мощностью порядка 275 гигаватт, Грубо можно считать, что на 1 гигаватт мощности ежегодно приходится порядка тонны радиоактивных отходов средней активностью 1,2 - 10⁵ Кюри. Таким обра з ом, по массе количество отходов сравнительно невелико, однако их суммарная активность быстро растет. Так, в 1970 году она составляла 5,55 - 10 ²⁰ Беккерелей, в 1980 году она учетверилась, а в 2000 году по прогнозу еще упятерится. Проблема захоронения таких отходов до сих пор не решена.

5. Грозит ли человечеству глобальная экологическая катастрофа?

Формально пока нельзя говорить, что мы переживаем глобальную экологическую катастрофу, поскольку на Земле еще имеются районы, где нет серьезных следов антропогенного загрязнения. Но таких районов становится все меньше, а некоторые виды загря з нений отмечаются даже в самых удаленных от их источников местах, например в Антарктиде. Но может быть и неправильно в данном случае подходить с такой меркой к понятию глобальной катастрофы? Надо учитывать, что более 40 процентов населения земного шара живет в городах (в развитых странах городское население превышает 70 процентов), да и сельское население проживает достаточно компактно, концентрируясь в местностях с наиболее благоприятными для сельскохо з яйственной деятельности природными условиями. Во многих же городах и в сельских районах нынешнее состояние окружающей среды можно на з вать экологическим бедствием. И количество этих городов и сельских район о в все увеличивается. Так что фактически можно сказать, что мы находимся на пороге близкой глобальной катастрофы. И она неминуемо наступит, если человечество не будет во всей своей деятельности отдавать приоритет вопросам экологии, умножать усилия по сохранению и восстановлению природной среды.

Однако в действительности мы пока еще далеки от осознания этого. Прежде всего, очевидно, что наши знания о причинах природных изменений окружающей среды, о свя з ях, существующих между различными природными процессами, далеко не полны. Но это не было бы еще так страшно, если бы пробелы и неполнота этих знаний отчетливо осознавались. В действительности, если судить по некоторым грандиозным проектам «преобразования природы», такое осо з нание редко бывает реальностью. Иначе эти проекты подвергались бы более серьезным независимым экспертизам, гласным обсуждениям среди широкой общественности.

Но и научное самомнение, когда считают, что наших знаний, по крайней мере, достаточно, не главная причина того, что в нашей стране многие проекты ока з ываются несостоятельными. У нас достаточно компетентных ученых, которые хорошо понимают современные возможности науки и могли бы дать (и давали!) правильную и беспристрастную оценку таким проектам.

Главная причина — долгое время господствовавшая сверхидеологизированная командно-администра тивная система (до сих пор все еще живая) с ее детищем — затратной экономикой, когда о работе предприятия или ведомства судят по тому, сколько средств и ресурсов з атрачено на работы.

Но не надо долго искать примеры таких проектов, которые нанесли существенный вред окружающей среде. Многие из них широко известны.

Кара Богаз-гол. Залив Каспийского моря, действовавший как естест в енный испаритель и служивший источником сырья (мирабилит) для химической промышленности. Узкий пролив, соединяющий залив с морем, перегорожен плотиной с целью приостановить падение уровня Каспийского моря. Это дорогостоящее мероприятие могло компенсировать лишь 1—2 сантиметра падения уровня, тогда как в период 1929—1945 годов он понижался в среднем за год на 11,4 сантиметра, а в 1978—1987 годах ежегодно повышался в среднем на 12 сантиметров. На уровень Каспийского моря это практически не повлияло, месторождение мирабилита деградировало, из-за действия ветров земли вокруг сильно засолились.

Аральское море. Уникальный внутренний водный бассейн, заметно смягчающий климат окружающих территорий, обеспечивающий занятость з начительной части местного населения и поставляющий ему, да и населению всей страны, ценные рыбные продукты. Непомерное развитие хлопководства, требующее забора больших количеств воды на орошение полей, дорогостоящие (и плохого качества) мелиоративные работы, избыточное применение удобрений, пестицидов, дефолиантов (в том числе чре з вы ч айно ядовитых диоксинов) для поддержания хлопковой монокультуры. Падение уровня и сокращение площади Аральского моря, его осолонение (более чем вдвое), увеличение засушливости климата, обеднение фауны вод и прилегающей суши, уменьшение урожайности хлопчатника. засоление и загрязнение удобрениями и пестицидами почв. уменьшение з апасов и ухудшение качества питьевой воды, повышение заболеваемости (гепатит и т. п.), увеличение детской смертности.

Волга. Крупнейшая равнинная река европейской части России. Строительство многочисленных плотин с гидроэлектростанциями превращает ее в каскад слабопроточных водохранилищ. Гидроэлект ­ ростанции вносят сравнительно небольшой вклад в суммарное производство электроэнергии. В то же время залиты плодородные з емли (пашни и пойменные луга), погублены леса, затоплены населенные пункты, нарушены пути миграций рыб ценных пород, уменьшилась способность вод к самоочи­щению, ускорилась эвтрофикация, обедняется флора и фауна, ухудшилось качество воды-

К сожалению, аналогичные проекты принадлежат не только прошлому. Некоторые из них и сейчас продолжают претворяться в жи з нь, например Ленинградская дамба. Дамба, предназначенная для защиты Ленинграда от наводнений, уже теперь резко ухудшила водообмен между Финским з аливом и Невской губой и способствовала быстрому загрязнению воды в последней. Другие планируются на ближайшее будущее (высокогорное Рогунское водохранилище в Таджикистане, Катунская ГЭС на Алтае и т. п.)

Именно командно-административная система, стремившаяся любыми путями доказать свои преимущества даже там, где их на самом деле не было, стала причиной того, что наша страна из экологически «благополучной» внезапно стала страной экологического бедствия. На самом деле деградация природной среды происходила все это время постоянно и с ускорением. Первоначально тенденции к ухудшению качества природной среды маскировались большими размерами страны. Но с течением времени экстенсивное развитие народного хозяйства с затратными методами, с одной стороны, и пресловутым «валом» — с другой, привело к тому, что у нас стали преобладать предприятия с отсталой технологией и оборудованием. Даже новые предприятия в стремлении сэкономить часто строились на базе старых технолог и й, приобретались за рубежом или монтировались без очистных сооружений и устройств. Традиционным ста л о сокрытие и искажение информации о подлинном состоянии природной среды. Достаточно вспомнить Чернобыльскую катастрофу уже в эпоху объявленной гласности, когда сам факт и размеры трагедии не были сразу доведены до широкой общественности (даже непосредственно затронутой). Да и сейчас еще ра з личными организациями делаются попытки скрыть или преуменьшить масштабы и серьезность последствий катастрофы Появление широкого экологического движения на Западе трактовалось у нас как свидетельство пороков, присущих «загнивающему» капитализму. А его отсутствие у нас должно было говорить об экологическом благополучии в нашей стране. В результате было упущено драгоценное время, и если в развитых странах Запада в результате действенных мер в последние 10—20 лет экологическая обстановка по многим параметрам стала улучшаться, то в нашей стране, наоборот, происходило дальнейшее ухудшение природной среды.

Сейчас ситуация меняется. В печати, на радио, телевидении одной и з главных тем стала экологическая. Широкая общественность з нает теперь о критическом состоянии окружающей среды и начинает активно действовать. При этом она может уже опираться не на одни только эмоции, но и на фактические данные, в том числе в виде все большего числа различных карт экологической обстановки. Создаются общественные экологические организации от локальных в отдельных микрорайонах до всесоюзных, таких, как ассоциация «Экология и мир» и др., в органы власти разных уровней избраны многие искренние сторонники решительных мер по з ащите окружающей среды. «Экологизация» законодательной и исполнительной власти сейчас особенно важна, поскольку первоочередная задача — сделать экологически чистые прои з водства выгодными и, наоборот, экономически невыгодным любое пренебрежение экологическими нормами. Без этого призывы к рядовым гражданам беречь природу будут выглядеть демагогическими и вряд ли достигнут цели. Вместе с тем необходима и самая широкая просветительская работа среди граждан всех возрастов.