Новоженов В.А. Концепции современного естествознания

Подождите немного. Документ загружается.

418

Таблица 7.1

Использование территории Земли по географическим поясам

Пояса Земли про-

мышленного

и городского

назначения,

дороги, %

Земле-

дель-

ческая

пло-

щадь,

включая

села и

фермы,

Травя-

нисто-

кустар-

никовые

пастби-

ща и

луга,

Леса,

включая

насажен-

ные, %

Слабоис-

пользуе-

мые и

непригод-

ные зем-

ли, %

Экватори-

альный

1 8 1254 25

Субэква-

ториаль-

ный

3 182528 26

Тропиче-

ские

29311246

Субтро-

пические

3 17271439

Умерен-

ные

6261338 17

Субаркти-

ка, Аркти-

ка и Ан-

тарктида

002098

К середине нашего века — времени наступления научно-

технической революции — воздействие человека на природную

среду достигло планетарных масштабов. В результате на плане-

те сложилась тревожная обстановка, связанная с состоянием

природной среды. Наибольшую опасность представляют загряз-

нение геосфер, разрушение озонового слоя, исчерпание природ-

ных ресурсов, истощение почвенного плодородия.

Большое место в антропогенном изменении географической

оболочки занимает нефтяное загрязнение океана. Известно, что

примерно половина всей нефти, добываемой в мире, перевозит-

ся 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 сум-

ме это дает 42% загрязнений, или 1,5 млн т в год. Много нефтя-

ных продуктов поступает с суши (сток рек) — около 40%, или 1,4

млн т.

419

Попавшая на поверхность воды нефть через несколько ча-

сов образует пленку толщиной в тысячные доли миллиметра.

Легкие фракции испаряются, но затем возвращаются в океан с

дождевыми каплями. Наибольшее нефтяное загрязнение Миро-

вого 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 15-20 тыс. т нефти, а

при концентрации нефти выше 10 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 состав-

ляет 50-300 мг/л, в критических — 0,09-0,2 мг/л.

Однако нефтяные продукты влияют не только на живые ор-

ганизмы, но и на климат, изменяя тепло- и влагообмен между

океаном и атмосферой. Нефтяная пленка уменьшает поглоще-

ние тепла слоем воды, следствием чего является более быстрое

и значительное прогревание атмосферы со всеми его последст-

виями.

Особую тревогу вызывает исчерпание многих видов мине-

рального сырья, чистой пресной воды. Доступное ископаемое

сырье, видимо, будет использовано к 2100-му году, а органиче-

ское топливо — еще раньше. Отсюда возникают проблемы обес-

печения минеральными и энергетическими ресурсами. Однако

сооружение мощных ГЭС приводит к изъятию слишком больших

площадей земель, а строительство новых атомных электростан-

ций вызывает возражения общественности в связи с возможны-

ми катастрофическими последствиями. Хотя дело не только в

этом. Создание новых источников энергии (например, на термо-

ядерном топливе) спасет человечество от энергетического голо-

да, но оно же способно привести к перегреву атмосферы и изме-

нению общей структуры теплового режима и влагооборота.

Расчеты, в том числе моделирование на ЭВМ с учетом ком-

плекса экологических, экономических, социальных проблем, по-

казывают, что обеспечение экологического равновесия возможно

лишь на пути перевода производства на малоотходную техноло-

гию при стабилизации численности населения и осуществлении

режима экономии в потреблении ресурсов. Многие убедитель-

ные примеры, приводимые разными исследователями, позволи-

ли сделать заключение о том, что если современные тенденции

420

природопользования и воздействия производства на среду со-

хранятся, то человечество довольно скоро (через 150-200 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 «эко-

логический мазохизм» — самобичевание за обильные негатив-

ные воздействия на природу, принятие на себя всех отрицатель-

ных влияний на окружающую среду. Однако нам более реальным

кажется взгляд на современное состояние географической обо-

лочки 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 гео-

логической истории. Так, анализы количеств антропогенных вне-

дрений, времени их существования, взаимодействия с природ-

ными компонентами свидетельствуют об отсутствии глобального

экологического кризиса, хотя риск его проявления в ряде мест

очевиден. Об этом же говорят результаты многочисленных ис-

следований по международным программам (геосферно-

биосферная, глобальные изменения и повестка дня на XXI в. и

др.), посвященным проблемам разработки концепции устойчиво-

го развития.

Итак, устойчивость планетной системы не настолько наруше-

на антропогенными вмешательствами, чтобы говорить о всеоб-

щем кризисе или вселенской катастрофе. К настоящему моменту

географическая оболочка продолжает жить по естественным за-

конам развития, лишь частично, хотя подчас и серьезно, нару-

шаемым человеком. Но состояние географической оболочки вы-

зывает опасения и тревогу за возможные ущербы и уроны. Это

требует внимательно изучать изменяющиеся условия ее функ-

ционирования, ее реакции на антропогенные воздействия и их

последствия.

Несмотря на то, что 70% населения мира и производствен-

ных мощностей сосредоточены на 12% площади Земли, зани-

мающей 63% площади суши, производственные выбросы рас-

пространяются по всему земному шару. Общеизвестно также,

что в печени пингвинов, никогда не покидающих Антарктиду, об-

наружены пестициды.

421

Очень беспокоит то обстоятельство, что в настоящее время

отсутствуют научно обоснованные оценки так называемых пре-

дельно 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 при-

меры и взаимного ослабления нейтрализации негативных по-

следствий:

При рассмотрении проблем географической оболочки необхо-

димо учитывать, то глобальные изменения зачасту ю вызываются

слабыми по вещественно-энергетическим характеристикам воз-

действиями. Так, в последние десятилетия широкую известность

приобрела проблема озона. Содержание этого газа в атмосфере

стала уменьшаться, причем над некоторыми районами образо-

вались «озоновые дыры». В этих «дыра» содержание озона дос-

тигло минимальных концентраций. Исчезновение озона, препят-

ствующего проникновению жесткого ультрафиолетового излуче-

ния Солнца, угрожает гибелью всего живого на Земле.

Однозначного объяснения процесса уменьшения содер-

жания озона в земной атмосфере пока нет. Ряд ученых полагает,

что это лишь одна из стадий естественных природных колеба-

ний. Но весьма правдоподобно и предположение о техн огенном

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 при-

родной среды. Особенно наглядно это проявляется в Черно-

быльской зоне и в Приаралье.

Чернобыльская авария, происшедшая в 1986 г., считается

кру пнейшей экологической катастрофой за историческое время:

выброс радиоактивных изотопов (цезия, стронция и др.) из раз-

рушенного четвертого блока атомной станции в 600 раз превы-

сил их количество при бомбардировке Хиросимы в 1945 г. Ра-

дионуклиды распространились от зоны аварии воздушными мас-

сами, поверхностным и грунтовым стоком, захватив значитель-

ные площади. Воды Днепра перенесли их в Черное море и даже

в Крым по Северо-Крымскому каналу. В непосредственной бли-

зости от атомной станции уже произошли заметные изменения в

растительном покрове и животном мире. Сильно пострадали

422

хвойные леса: к концу 1989 г. площадь погибших сосновых лесов

составила 600 га, а на площади около 15 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 активизиро-

ван антропогенньми воздействиями не в самом регионе, а в бас-

сейнах 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 обу словлена долговременной социально-

экономической политикой в регионе, нацеленной в основном на

производство хлопчатника и риса.

К настоящему времени Аральское море обмелело более чем

на 13 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. Рыбоперерабаты-

вающие заводы, построенные в период, когда Арал был одним

из самых продуктивных водоемов мира, полу чают 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 природ-

ные ритмические изменения: вслед за повышением уровня

Аральского моря в середине 50-х годов XX в. произошло его ес-

тественное понижение в 80-90-х годах. На этот природный фе-

номен 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 из-

менения 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.

423

В качестве одного из направлений деятельности по предот-

вращению нежелательных последствий антропогенизации при-

роды считается необходимым развитие геоэкологии — ком-

плексных научно-практических исследований, в процессе кото-

рых 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 об-

становку. Необходимо, чтобы глобальный и региональный (на-

циональный) комплексный мониторинг, расчет и анализ пред-

шествовали каждому новому шагу в техническом росте. Соглас-

но данным Европейской экономической комиссии ООН, на со-

хранение приемлемой для человека и биоты природной среды и

ее улучшение, на внедрение в производство малоотходной тех-

нологии следует ежегодно расходовать не 2-3% валового на-

ционального проду кта, 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 не-

скольких факторов общегеографического масштаба. Основны-

ми из них являются:

— изменение парникового эффекта за счет нарушения ба-

ланса так называемых «парниковых газов» и увеличения аэро-

зольного загрязнения, которые уменьшают прозрачность атмо-

сферы по отношению к тепловому излучению от земной поверх-

ности, что приводит к ее нагреву, а это вызывает каскад небла-

гоприятных изменений в географической оболочке как целостной

системе;

— уменьшение содержания озона в стратосфере из-за «вы-

жигания» его при стратосферных полетах самолетов и ракет, а

также вследствие химического взаимодействия с фреонами, ди-

оксидом азота и в различных более сложных фотохимических

реакциях;

— изоляция океанических вод (из-за их загрязнения нефте-

продуктами и друг ими 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:

424

опустынивание, сведение лесов, распахивание земель, возрас-

тание эрозии с созданием бедлендов и пустошей, увеличение

запыленности атмосферы и снижение ее прозрачности;

— увеличение влажности и температуры атмосферного воз-

духа из-за роста облачности, с одновременным снижением ве-

личины активной солнечной радиации, что, видимо, будет носить

положительный характер в одних областях и отрицательный в

дру гих.

Как уже отмечалось, общей тенденцией современной эво-

люции поверхности Земли является направление от ледниковья

к межледниковью, что обусловливает постепенное, но неравно-

мерное повышение среднеземных температур, количественное

уменьшение ледников, увеличение площадей океана за счет за-

тапливаемого континентального шельфа. В связи с этим наблю-

дается снижение общеземного альбедо и количества поглощае-

мой планетой солнечной энергии, что в определенной степени

нивелирует и ослабляет возможный эффект потепления клима-

та. Роль последнего для географической оболочки в целом и от-

дельных ее частей неравнозначна: прогнозируются различные

варианты отражения на земной поверхности потепления клима-

та, что в известной мере видно из табл. 7.2.

Таблица 7.2

Возможные изменения окружающей среды

при потеплении климата

Основной эффект Возможное следствие Результат

Таяние ледников и

увеличение поверх-

ностного стока

Повышение уровней водо-

емов, морей и океана

Затопление побере-

жий

Таяние вечной мерз-

лоты

Заболачивание земной

поверхности, изменение

состава атмосферы

Вывод земель из

хозяйственного ос-

воения

Повышение призем-

ной температуры и

удлинение теплого

периода

Иссушение поверхности и

развитие процессов де-

фляции

Опустынивание,

гибель земель, пы-

левое загрязнение

среды

Удлинение сезона

положительных тем-

ператур

Возрастание продуктивно-

сти растений

Облагораживание

пастбищ посевов,

лесов

Увеличение испаре-

ния

Рост облачности и количе-

ства атмосферных осад-

Остепнение аридных

территорий

425

ков

Улучшение социально-

экологических условий

Уменьшение про-

должительности

зимнего периода и

массы снега

Улучшение социально-

экологических условий

Рост благосостояния

людей

Увеличение лесного

пояса за счет изме-

нения его верхней и

нижней границ, а

также северного

распространения

зоны тайги

Рост зеленой массы, вос-

производства кислорода и

поглощения диоксида уг-

лерода

Облагораживание

природной среды и

сред обитания живых

организмов

Сокращение горных

ледников

Уменьшение обводненно-

сти, иссушение пастбищ и

освоенных земель, сокра-

щение источников водо-

снабжения

Увеличение бросо-

вых земель, ухудше-

ние социалыю-

экологических усло-

вий

Разрастание пус-

тынных территорий

Уменьшение биоразнооб-

разия и биопродуктивно-

сти

Ухудшение социаль-

но-экологических

условий, миграция

населения

Наряду с потеплением климата, существенные изменения в

географической оболочке могут определяться другими причина-

ми, при этом нужно учитывать их совместные проявления в раз-

ных сочетаниях и последствиях. Среди них важны причины, обу-

словленные:

— колебаниями внутренней активности планеты (вулканические,

сейсмические, тепловые и другие эффекты);

— ростом народонаселения;

— перераспределением водного баланса и сокращением запа-

сов пресной воды;

— трансформацией земной поверхности в результате сведения

лесов, уничтожения почв, «оголения» горных пород и т. п.;

— радиоактивным и иным энергетическим загрязнением окру-

жающей среды;

— прямым воздействием из Космоса.

Рассмотрим отдельные факторы изменений состояния гео-

графической оболочки и их влияние на окружающую среду при

том или ином варианте ее функционирования и развития.

426

Современная экология интенсивно изучает проблемы взаи-

модействия человека и окружающей среды. Экологи, рассматри-

вая биосферу Земли как экологическую нишу человечества, свя-

зывают окружающую среду и деятельность человека в единую

систему «природа – общество» и основную задачу видят в

управлении и рациональных взаимоотношениях человека и при-

роды. Научно-техническая революция не только обостряет про-

тиворечия между обществом и природой, но и создает большие

возможности для разрешения этих противоречий путем ликвида-

ции 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 охра-

ны окружающей среды только силами специалистов по эколо-

гии невозможно. За время существования человечества в био-

сферу поступило порядка 3 млн химических соединений, никогда

ранее не встречавшихся в природе, и каждый год к этому переч-

ню 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 ста-

нут составной частью мировоззрения инженеров, технологов и

дру гих специалистов.

Если учесть, что загрязнение химическими веществами яв-

ляется одним из составных компонентов воздействия промыш-

ленности на окружающую среду, то изучение химии окружающей

среды можно рассматривать как первую ступень непрерывного

процесса природоохранительного и экологического образования.

Источники загрязнения окружающей среды

Загрязнение окружающей среды может происходить как ес-

тественным, так и искусственным путем. Естественные источни-

ки загрязнения – извержение вулканов, землетрясения, смерчи,

ураганы и т.д. Искусственные источники загрязнения связаны с

жизнью и деятельностью человека. При этом следует иметь в

виду, что в результате деятельности человека нарушается, как

правило, равновесие в естественных природных циклах.

427

К искусственным источникам загрязнения окружающей сре-

ды следует отнести промышленное и сельскохозяйственное

производство, транспорт, отопление и другое, в результате дей-

ствия которых меняются состав и свойства воздушной атмосфе-

ры, гидросферы, загрязняются поверхностные участки суши. Из-

менения в экологической ситуации связаны с увеличением объ-

ема отходов, сбрасываемых и выпускаемых в воду и воздух, за-

хороненных в земле, причем большая часть веществ, поступаю-

щих в окружающую среду, является различного рода химически-

ми соединениями как неорганического, так и органического про-

исхождения.

В последнее десятилетие изменились и темпы использова-

ния природных ресурсов. К середине XX в. в США из 17 млн га

леса осталось около 8 млн га. Добыча полезных ископаемых в

мире удваивается каждые 15 лет, в нашей стране – каждые 10

лет. В результате извержения ву лканов ежегодно в атмосферу

выбрасывается примерно 80

г взвешенных частиц, при сжи-

гании ископаемого топлива – 30

г, промышленные предпри-

ятия дают 15

г. В.И. Вернадский писал: «Лик планеты – био-

сфера – химически резко меняется человеком сознательно и

главным образом бессознательно. Меняется человеком физиче-

ски и химически воздушная оболочка суши, все ее природные

воды».

В настоящее время масштабы антропогенной деятельности

приблизились к масштабам природных ресурсов. На рисунке 7.3

представлены мировые запасы ряда металлов по данным аме-

риканского геохимика Х. Брауна.

Примерные оценки сделаны с учетом возрастания потреб-

ления металлов по мере роста населения Земли и увеличения

потребности в металлах на душу населения. К настоящему вре-

мени во всем мире выплавлено около 24 млрд т железа, из них

железо в существующих машинах, деталях составляет примерно

9 млрд т; остальные 15 млрд т уничтожены коррозией, рассеяны

в биосфере. В нашей стране прямые потери от коррозии ежегод-

но составляют около 15 млн т. Сейчас в мире выплавляется в

среднем 0,7 млрд т стали в год, а уничтожается в результате

коррозии более 10% от этого количества. Средняя продолжи-

тельность жизни стальных изделий, как и изделий из цветных и

черных металлов, составляет примерно 15 лет.