Тревожные антропогенные изменения природной среды

Человек как биосоциальный феномен имеет богатую исто­рию отношений с окружающей природной средой. Человечество пережило эпоху четвертичных оледенений, изменения уровня океана от -1 00 до +50 м, экстремальные колебания сезонных температур от -80° до +45° С. В начале голоцена (8 тыс. лет на­зад) человек пережил парниковый эффект, когда концентрация СО₂ в атмосфере, судя по анализам пузырьков воздуха в кернах антарктического льда, поднялась до 500 частей на миллион час­тей воздуха, т. е. в 1 ,5 раза против современного значения (354 рргпу), что произошло вследствие вулканической активности (и, возможно, лесных пожаров).

Первоначально человек выступал составной частью биоце­ноза и по взаимоотношениям с природой не отличался от живот­ных. С переходом от присваивающего типа хозяйства (собира­тельство, охота, рыболовство) к производящему (земледелие, разведение скота) воздействие человека на природу стало ска­зываться сначала на локальных территориях, а затем и в целых регионах. К настоящему времени произошли большие изменения в масштабах освоения и способах использования территории Земли (табл. 7.1 ).

Из табл.7.1 следует, что полярные и высокогорные террито­рии, аридные пустыни, тундра и переувлажненные леса пока еще слабо заселены, но на остальной территории 40-50% заняты землями промышленного и городского назначения, дорогами, сельскохозяйственными полями, пастбищами, лугами. Увеличи­ваются масштабы опустынивания. Пустыни и опустыненные про­странства захватывают площади, ранее занятые степями и са­ваннами, а последние наступают на леса.

Особенно ярко этот процесс выражен в северной части Аф­рики, в зоне Сахеля, где средняя скорость перемещения пус­тынь к югу составляет несколько десятков километров в год. Бы­стрыми темпами вырубаются экваториальные леса в Южной Америке, Африке, Азии. Леса Амазонии, называемые «легкими» Земли, интенсивно сводятся в связи с прокладкой трансокеани­ческой автомагистрали и формированием сопутствующих ин­фраструктур.

Таблица 7.1 Использование территории Земли по географическим поясам

К середине нашего века — времени наступления научно-технической революции — воздействие человека на природную среду достигло планетарных масштабов. В результате на плане­те сложилась тревожная обстановка, связанная с состоянием природной среды. Наибольшую опасность представляют загряз­нение геосфер, разрушение озонового слоя, исчерпание природ­ных ресурсов, истощение почвенного плодородия.

Большое место в антропогенном изменении географической оболочки занимает нефтяное загрязнение океана. Известно, что примерно половина всей нефти, добываемой в мире, перевозит­ся морскими судами, причем, в конце 80-х годов каждый 50-й рейс танкеров оказывался аварийным. Нефть попадает в воду также при сбросах с судов, при загрузке нефти и топлива. В сум­ме это дает 42% загрязнений, или 1,5 млн т в год. Много нефтя­ных продуктов поступает с суши (сток рек) — около 40%, или 1 ,4 млн т.

Попавшая на поверхность воды нефть через несколько ча­сов образует пленку толщиной в тысячные доли миллиметра. Легкие фракции испаряются, но затем возвращаются в океан с дождевыми каплями. Наибольшее нефтяное загрязнение Миро­вого океана характерно для танкерных путей, связывающих Ближний Восток с Европой, Америкой и Японией. Значительное загрязнение наблюдается также в прибрежных зонах океанов. В целом на поверхности океана в разных формах (от тончайшей пленки до небольших комочков) находится 1 5-20 тыс. т нефти, а при концентрации нефти выше 1 0 мг/л погибают многие морские рыбы, взрослые моллюски и ракообразные. Икра рыб и личинки ракообразных и моллюсков гибнут при значениях 0,01 -0,1 мг/л. В кризисных же зонах концентрация нефтяных агрегатов состав­ляет 50-300 мг/л, в критических — 0,09-0,2 мг/л.

Однако нефтяные продукты влияют не только на живые ор­ганизмы, но и на климат, изменяя тепло- и влагообмен между океаном и атмосферой. Нефтяная пленка уменьшает поглоще­ние тепла слоем воды, следствием чего является более быстрое и значительное прогревание атмосферы со всеми его последст­виями.

Особую тревогу вызывает исчерпание многих видов мине­рального сырья, чистой пресной воды. Доступное ископаемое сырье, видимо, будет использовано к 2100-му году, а органиче­ское топливо — еще раньше. Отсюда возникают проблемы обес­печения минеральными и энергетическими ресурсами. Однако сооружение мощных ГЭС приводит к изъятию слишком больших площадей земель, а строительство новых атомных электростан­ций вызывает возражения общественности в связи с возможны­ми катастрофическими последствиями. Хотя дело не только в этом. Создание новых источников энергии (например, на термо­ядерном топливе) спасет человечество от энергетического голо­да, но оно же способно привести к перегреву атмосферы и изме­нению общей структуры теплового режима и влагооборота.

Расчеты, в том числе моделирование на ЭВМ с учетом ком­плекса экологических, экономических, социальных проблем, по­казывают, что обеспечение экологического равновесия возможно лишь на пути перевода производства на малоотходную техноло­гию при стабилизации численности населения и осуществлении режима экономии в потреблении ресурсов. Многие убедитель­ные примеры, приводимые разными исследователями, позволи­ли сделать заключение о том, что если современные тенденции природопользования и воздействия производства на среду со­хранятся, то человечество довольно скоро (через 1 50-200 лет) может ожидать коллапс.

В последние годы появилось множество разных прогнозов будущего развития географической оболочки и человечества, которые чаще всего носят пессимистический характер.

В этих прогнозах нередко присутствует своеобразный «эко­логический мазохизм» — самобичевание за обильные негатив­ные воздействия на природу, принятие на себя всех отрицатель­ных влияний на окружающую среду. Однако нам более реальным кажется взгляд на современное состояние географической обо­лочки как достаточно устойчивое: она способна сопротивляться и ассимилировать большую часть антропогенных воздействий, которые по масштабу пока еще меньше природных катаклизмов, являющихся непременными спутниками естественного хода гео­логической истории. Так, анализы количеств антропогенных вне­дрений, времени их существования, взаимодействия с природ­ными компонентами свидетельствуют об отсутствии глобального экологического кризиса, хотя риск его проявления в ряде мест очевиден. Об этом же говорят результаты многочисленных ис­следований по международным программам (геосферно-биосферная, глобальные изменения и повестка дня на XXI в. и др.), посвященным проблемам разработки концепции устойчиво­го развития.

Итак, устойчивость планетной системы не настолько наруше­на антропогенными вмешательствами, чтобы говорить о всеоб­щем кризисе или вселенской катастрофе. К настоящему моменту географическая оболочка продолжает жить по естественным за­конам развития, лишь частично, хотя подчас и серьезно, нару­шаемым человеком. Но состояние географической оболочки вы­зывает опасения и тревогу за возможные ущербы и уроны. Это требует внимательно изучать изменяющиеся условия ее функ­ционирования, ее реакции на антропогенные воздействия и их последствия.

Несмотря на то, что 70% населения мира и производствен­ных мощностей сосредоточены на 1 2% площади Земли, зани­мающей 63% площади суши, производственные выбросы рас­пространяются по всему земному шару. Общеизвестно также, что в печени пингвинов, никогда не покидающих Антарктиду, об­наружены пестициды.

Очень беспокоит то обстоятельство, что в настоящее время отсутствуют научно обоснованные оценки так называемых пре­дельно допустимых концентраций (ПДК) загрязняющих веществ. Особенно неясным является совокупное действие токсикантов. Некоторые данные свидетельствуют о том, что даже небольшие дозы загрязняющих веществ в «ансамбле» вызывают патологию организмов а счет кооперативного действия. Но известны при­меры и взаимного ослабления нейтрализации негативных по­следствий:

При рассмотрении проблем географической оболочки необхо­димо учитывать, то глобальные изменения зачастую вызываются слабыми по вещественно-энергетическим характеристикам воз­действиями. Так, в последние десятилетия широкую известность приобрела проблема озона. Содержание этого газа в атмосфере стала уменьшаться, причем над некоторыми районами образо­вались «озоновые дыры». В этих «дыра» содержание озона дос­тигло минимальных концентраций. Исчезновение озона, препят­ствующего проникновению жесткого ультрафиолетового излуче­ния Солнца, угрожает гибелью всего живого на Земле.

Однозначного объяснения процесса уменьшения содер­жания озона в земной атмосфере пока нет. Ряд ученых полагает, что это лишь одна из стадий естественных природных колеба­ний. Но весьма правдоподобно и предположение о техногенном происхождении «озоновых дыр». Установлено, в частности, что озон разрушается фреонами, поэтому на международном уровне принято решение об ограничении их использования.

В ряде районов земного шара антропогенные воздействия привели к кризисным и даже катастрофическим состояниям при­родной среды. Особенно наглядно это проявляется в Черно­быльской зоне и в Приаралье.

Чернобыльская авария, происшедшая в 1986 г., считается крупнейшей экологической катастрофой за историческое время: выброс радиоактивных изотопов (цезия, стронция и др.) из раз­рушенного четвертого блока атомной станции в 600 раз превы­сил их количество при бомбардировке Хиросимы в 1945 г. Ра­дионуклиды распространились от зоны аварии воздушными мас­сами, поверхностным и грунтовым стоком, захватив значитель­ные площади. Воды Днепра перенесли их в Черное море и даже в Крым по Северо-Крымскому каналу. В непосредственной бли­зости от атомной станции уже произошли заметные изменения в растительном покрове и животном мире. Сильно пострадали хвойные леса: к концу 1 989 г. площадь погибших сосновых лесов составила 600 га, а на площади около 1 5 тыс. га наблюдаются те или иные виды поражения хвои, молодых побегов, угнетение роста и т. д. Но особенно тревожит перспектива заболеваний людей, причем всплеск заболеваний ожидается во втором и третьем поколениях.

Кризис в Приаралье имеет другую природу. Он активизиро­ван антропогенньми воздействиями не в самом регионе, а в бас­сейнах Амударьи и Сырдарьи. Резкое увеличение забора воды из этих рек для орошения привело к уменьшению расхода рек в устьевых их частях. Потребность же в больших объемах воды для орошения была обусловлена долговременной социально-экономической политикой в регионе, нацеленной в основном на производство хлопчатника и риса.

К настоящему времени Аральское море обмелело более чем на 1 3 м (при средней глубине 20 м), его площадь сократилась на одну треть. Нарушение тепло-влагообмена и солевого баланса в море привело к гибели большинства организмов. На осушенной площади возникла солончаковая пустыня. Разрушение солевой корки сопровождается переносом солей на сотни километров. Вода ушла от портов на десятки километров. Рыбоперерабаты­вающие заводы, построенные в период, когда Арал был одним из самых продуктивных водоемов мира, получают сейчас рыбу с Атлантики. Резко ухудшилось качество питьевой воды (в стоке рек высокое содержание пестицидов, нитратов и других видов загрязнений) и состояние здоровья людей. Усилилась миграция населения из региона.

Однако первопричиной аральской беды являются природ­ные ритмические изменения: вслед за повышением уровня Аральского моря в середине 50-х годов XX в. произошло его ес­тественное понижение в 80-90-х годах. На этот природный фе­номен наложилось однонаправленное явление снижения уровня из-за недобора морем вод, используемых для нужд населения. Ранее аналогичная обстановка наблюдалась на Каспии, но с 1977 г. его уровень вновь стал повышаться без какого-либо из­менения хозяйственной деятельности в его бассейне. Подобные факты свидетельствуют о сложности причинно-следственных связей в природных явлениях, затронутых антропогенизацией, что требует осторожности в их оценках и прогнозах возможных изменений.

В качестве одного из направлений деятельности по предот­вращению нежелательных последствий антропогенизации при­роды считается необходимым развитие геоэкологии — ком­плексных научно-практических исследований, в процессе кото­рых специалисты разного профиля, объединяясь вместе, смогут наиболее полно раскрыть связи и отношения между природой, производством и благополучием людей, а также регулировать экологические процессы и контролировать экологическую об­становку. Необходимо, чтобы глобальный и региональный (на­циональный) комплексный мониторинг, расчет и анализ пред­шествовали каждому новому шагу в техническом росте. Соглас­но данным Европейской экономической комиссии ООН, на со­хранение приемлемой для человека и биоты природной среды и ее улучшение, на внедрение в производство малоотходной тех­нологии следует ежегодно расходовать не 2-3% валового на­ционального продукта, как это было в конце 80-х годов, а 6-8%.

В проблеме глобальных изменений ключевую роль играет изменение климата, которое в свою очередь зависит от не­скольких факторов общегеографического масштаба. Основны­ми из них являются:

— изменение парникового эффекта за счет нарушения ба­ланса так называемых «парниковых газов» и увеличения аэро­зольного загрязнения, которые уменьшают прозрачность атмо­сферы по отношению к тепловому излучению от земной поверх­ности, что приводит к ее нагреву, а это вызывает каскад небла­гоприятных изменений в географической оболочке как целостной системе;

— уменьшение содержания озона в стратосфере из-за «вы­жигания» его при стратосферных полетах самолетов и ракет, а также вследствие химического взаимодействия с фреонами, ди­оксидом азота и в различных более сложных фотохимических реакциях;

— изоляция океанических вод (из-за их загрязнения нефте­продуктами и другими веществами) от атмосферы, нарушающая взаимную связь океана и атмосферы, массообмен (прежде всего влагооборот) и энергообмен, а также биологические циклы в океане;

— направленное изменение (ухудшение) состояния земной поверхности:

опустынивание, сведение лесов, распахивание земель, возрас­тание эрозии с созданием бедлендов и пустошей, увеличение запыленности атмосферы и снижение ее прозрачности;

— увеличение влажности и температуры атмосферного воз­духа из-за роста облачности, с одновременным снижением ве­личины активной солнечной радиации, что, видимо, будет носить положительный характер в одних областях и отрицательный в других.

Как уже отмечалось, общей тенденцией современной эво­люции поверхности Земли является направление от ледниковья к межледниковью, что обусловливает постепенное, но неравно­мерное повышение среднеземных температур, количественное уменьшение ледников, увеличение площадей океана за счет за­тапливаемого континентального шельфа. В связи с этим наблю­дается снижение общеземного альбедо и количества поглощае­мой планетой солнечной энергии, что в определенной степени нивелирует и ослабляет возможный эффект потепления клима­та. Роль последнего для географической оболочки в целом и от­дельных ее частей неравнозначна: прогнозируются различные варианты отражения на земной поверхности потепления клима­та, что в известной мере видно из табл. 7.2.

Таблица 7.2 Возможные изменения окружающей среды

Наряду с потеплением климата, существенные изменения в географической оболочке могут определяться другими причина­ми, при этом нужно учитывать их совместные проявления в раз­ных сочетаниях и последствиях. Среди них важны причины, обу­словленные:

— колебаниями внутренней активности планеты (вулканические, сейсмические, тепловые и другие эффекты);

— ростом народонаселения;

— перераспределением водного баланса и сокращением запа­сов пресной воды;

— трансформацией земной поверхности в результате сведения лесов, уничтожения почв, «оголения» горных пород и т. п.;

— радиоактивным и иным энергетическим загрязнением окру­жающей среды;

— прямым воздействием из Космоса.

Рассмотрим отдельные факторы изменений состояния гео­графической оболочки и их влияние на окружающую среду при том или ином варианте ее функционирования и развития.

Современная экология интенсивно изучает проблемы взаи­модействия человека и окружающей среды. Экологи, рассматри­вая биосферу Земли как экологическую нишу человечества, свя­зывают окружающую среду и деятельность человека в единую систему «природа - общество» и основную задачу видят в управлении и рациональных взаимоотношениях человека и при­роды. Научно-техническая революция не только обостряет про­тиворечия между обществом и природой, но и создает большие возможности для разрешения этих противоречий путем ликвида­ции отрицательных последствий деятельности человека.

В нашей стране проводится работа по охране природы и рациональному использованию природных ресурсов. Важную роль в этой работе призвано сыграть экологическое образование и воспитание всех слоев населения, так как решить задачу охра­ны окружающей среды только силами специалистов по эколо­гии невозможно. За время существования человечества в био­сферу поступило порядка 3 млн химических соединений, никогда ранее не встречавшихся в природе, и каждый год к этому переч­ню прибавляется около 1 тыс. новых.

Экологические задачи должны решаться на каждом этапе промышленного производства в комплексе с другими задачами, а это возможно лишь при условии, что экологические знания ста­нут составной частью мировоззрения инженеров, технологов и других специалистов.

Если учесть, что загрязнение химическими веществами яв­ляется одним из составных компонентов воздействия промыш­ленности на окружающую среду, то изучение химии окружающей среды можно рассматривать как первую ступень непрерывного процесса природоохранительного и экологического образования.