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.