В начало

Глобальные проблемы (Лекция)

ПЛАН ЛЕКЦИИ

1. Проблемы цивилизации

2. Энергетические источники

3. Демографическая и продовольственная проблемы

4. Парниковый эффект

5. Озоновые дыры

6. Кислотные дожди

7. Антропогенное эвтрофирование

8. Деградация наземных экосистем 

1. Проблемы цивилизации

Сложилась парадоксальная ситуация: мировая  цивилизация достигла поразительных высот и в то же время оказалась на краю пропасти. К общепланетарным проблемам относятся: бурный рост населения; обострение энергетического кризиса; нехватка продовольствия и нищета в слаборазвитых странах; эскалация этнических конфликтов и малые войны; возникновение эпидемий; разгул бандитизма и терроризма; религиозные конфликты; кризис культуры, нравственности, семьи; экологические проблемы регионального и глобального уровней и т. д.

Экологические проблемы в современном мире вышли на первое место. Получив неограниченную власть над природой, люди варварски используют ее. «Сегодня угроза выживанию пришла со стороны окружающей природной среды, быстро деградирующей под натиском человеческой деятельности», - сказал генеральный секретарь Конференции ООН по охране окружающей среды и развитию (КОСР) Морис Стронг на ее открытии в 1992 г. в Рио-де-Жанейро. Ресурсы планеты иссякают. Катастрофически быстро загрязняются воздух и вода. Превращаются в пески плодородные земли. На глазах сокращаются площади лесов. На планету буквально «вываливаются» горы отбросов; человек провоцирует природные катастрофы.

Возможное потепление, истощение озонового слоя, кислотные дожди, «цветение» водоемов, накопление токсичных и радиоактивных отходов представляют угрозу для выживания. Конечно, есть страны, для которых эти проблемы не столь остры. Но, в целом, все человечество озабочено ими, и поэтому они являются глобальными.

Однако во многих государствах до проблем охраны окружающей природной среды просто не доходят руки. Американский эколог Дж. Холлиман пишет: «Там, где эндемична массовая безработица, свирепствуют болезни и нужда, а растущее народонаселение рвет общество по швам, на охрану природной среды будут смотреть как на роскошь, которую могут позволить себе те, кто стоит на верхней ступени лестницы прогресса».

Комплекс экологических задач настолько объемен и различен в разных регионах мира, что найти стандартные или легкие решения невозможно. Попытаемся обрисовать основные проблемы, которые носят общепланетарный характер и касаются всех людей.

Угроза ядерной войны тоже носит экологический характер, и вызывает особую тревогу. К сожалению, вся история развития человечества - это страшная история военных действий. Подсчитано, что в период с 1900 по 1938 г. было 24 войны, а с 1946 по 1979 г. - уже 130. В наполеоновских войнах погибло 3,7 млн человек, в первой мировой - 10 млн, во второй - около 55 млн, а за все войны XX века - свыше 100 млн человек. Ныне на планете накоплены тысячи ядерных боезарядов, суммарная мощность которых в миллион раз превосходит мощность бомбы, сброшенной на Хиросиму. Сегодня международный политический климат смягчился, однако, Великобритания, Франция и Китай, приветствуя планы США и России по сокращению ядерных арсеналов, сами не спешат включиться в процесс разоружения. И хотя арсеналы этих стран невелики, но хранящихся у них ядерных бомб вполне достаточно, чтобы превратить планету в безжизненную пустыню. Кроме того, существует угроза географического расползания ядерного оружия, в том числе в связи с распадом СССР. Можно представить, какие последствия будет иметь «обычная» неядерная война, когда лишь в Европе насчитывается около 150 атомных станций с 200 энергоблоками. Хиросима служит грозным напоминанием: ядерная война - это самоубийство. Последствия такой войны - не только гибель всего живого, но и изменение климата, циркуляции воздушных и водных масс, состава атмосферы, т. е. деградация биосферы в целом. Произойдет замутнение атмосферы, затемнение планеты («ядерная ночь»). Поверхность охладится на десятки градусов, наступит «ядерная зима», после которой придет черед «ядерного лета», т. е. стойкого повышения температуры. По всей вероятности, произойдет разрушение озонового слоя. Таким образом, геофизические и экологические последствия ядерной войны могут оказаться не менее страшными, чем прямое действие оружия. Даже если часть человечества спрячется глубоко под землей,

выйдя на поверхность, люди увидят изуродованную планету и окажутся без шансов на выживание.

Конечно, можно не верить таким прогнозам. Но, увы, испытания ядерного оружия доказывают их вероятность. Поэтому крайне необходимо мирное урегулирование региональных конфликтов в «горячих точках» планеты, так как они не только приводят к человеческим жертвам и «пожирают» материальные ресурсы, но и чреваты опасностью перерастания в столкновения глобального масштаба с использованием ядерного, химического и бактериологического оружия. Мировое сообщество должно найти пути решения этих проблем.

 

2. Энергетические источники

Казавшиеся неистощимыми такие источники энергии как нефть, газ, уголь, тают буквально на глазах.

Ископаемое топливо при современных объемах энергопотребления, по разным оценкам, в среднем иссякнет приблизительно через 150 лет, в том числе нефть - через 35, газ - через 50, уголь - через 400 лет. Освоение новых месторождений становится все более трудным: за ними приходится идти все дальше на север и восток, устремляться все глубже в недра Земли. Понятно, что стоимость их разработки повышается. Грозит ли людям энергетический голод? Анализ показывает, что катастрофы можно избежать, если не повторять ошибок прошлого и искать альтернативные источники энергии.

Нефть и газообразное топливо - основа современной энергетики. В развитых странах его используют на 60 %, а в развивающихся - на 40 %. В начале 70-х гг. разразился энергетический кризис. Страны Ближнего Востока, владевшие 37 % мировой добычи нефти, резко подняли на нее цены. С 1973 по 1981 г. они подскочили в 5 раз, что вызвало шок на Западе. Но нефтяной кризис заставил сработать обратную связь, что принесло определенную пользу. Были приняты активные меры. В первую очередь это касалось экономии нефти и энергии вообще, даже в бытовых мелочах. Например, в Германии температура в государственных учреждениях устанавливалась не выше 18 °С, на лестницах свет зажигался только на время подъема человека на нужный этаж. В США начали производить стекла с особым покрытием, сокращающим потери тепла. Меньше стало буйство световой рекламы. В промышленности возросла роль отраслей с энерго-сберегающими технологиями, дешевыми энергоносителями. Разрабатывались экономичные модели автомобилей и т. д. Эти «мелочи» сэкономили миллиарды долларов, марок, франков. К 1990 г. доля нефти в потреблении энергии упала в среднем с 42 до 33 % и продолжает снижаться. Кризис дал толчок освоению новых месторождений нефти: Аляска (США), Северное море (Великобритания и Норвегия), Тюмень, Ямал (Россия) и др.

А как поступало в это «золотое» для нефтедобывающих стран время наше государство? Мы наращивали добычу и экспорт нефти, кризиса не испытывали. Скачок мировых цен в период с 1976 по 1984 г. принес стране 176 млрд долларов, при том что нефтяное сырье продавалось в 10 раз дешевле, чем на мировом рынке (70 р. за тонну). По еще более «мягким» ценам советская нефть шла в страны Восточной Европы. Внутри страны экономия энергии никак не стимулировалась. С 1965 по 1986 г. расход энергии на производство 1 т стали поднялся с 689 до 727 кВтч; на 1 т бумаги - с 697 до 867 кВтч, на добычу 1 т угля - с 30 до 34 кВтч; энергоемкость нефтедобычи выросла с 26 до 59 кВтч на 1 т. В 80-х гг. наша страна потребляла нефти на 36 %, угля - на 56 %, газа - на 42 % больше, чем США. В то же время в Западной Европе, США, и особенно в Японии, более других зависящей от импорта топлива, происходили чудеса снижения энергоемкости экономики. Япония на 50 % уменьшила потребление энергии и стала мировым лидером в области энергосберегающих технологий. Она тратила миллиарды долларов на поиски альтернативных источников энергии, повышение эффективности ее использования и разработку энергосберегающих технологий. На топливо стали расходовать только 4 % валовой национальной прибыли (в США - 10, %). Лишь в начале 90-х гг. стали задумываться о сбережении энергии: были снижены поставки нефти в страны Восточной Европы и изменены внутренние оптовые цены. Но и в годы перестройки показатели энергосбережения не улучшились, а распад Союза ухудшил всю систему энергоснабжения. Теперь при меньших энергоресурсах, неизбежно придется вводить режим жесткой экономии энергии и снижать энергоемкость всех производств.

Уголь - наиболее распространенный на планете энергоноситель. Его запасы оцениваются в 7 трлн т. Только разведанных месторождений (300 млрд т) хватит на несколько веков. Может быть, в угле будущее мировой энергетики? Мнения разные. Так, эксперты Института всемирных наблюдений (США) считают, что экологический кризис нарастает такими же темпами, как использование угля. Лидеры угольной энергетики (Китай, США, СНГ) являются одновременно и главными загрязнителями атмосферы. На долю США приходится 26 % выброса углерода в атмосферу, а на долю СНГ - 19 % (больше, чем на всю Западную Европу). Теплоэлектростанции (ТЭС), работающие на угле, дают в среднем 10 т 25 кг вредных выбросов на 1 кВтч. Тем не менее в США принята дорогостоящая программа, по которой до 2000 г. предполагается построить ТЭС на угле общей мощностью 150 млн кВт, но с почти тотальной очисткой выбросов. То же придется делать и России, так как пока угольные станции дают более половины всей электроэнергии. Сторонники угольной энергетики связывают надежды с переработкой угля в синтетические жидкие топлива, газ и полукокс. В ЮАР уже налажено производство таких продуктов - около 3 млн т в год. В странах бывшего союза, к сожалению, все меньше обращают внимание на развитие угольной промышленности. В годы перестройки угольная промышленность была отброшена на уровень 1970 г., хотя и остается жизненно важной отраслью энергетики.

Ядерная энергетика вызывала мало опасений до чернобыльской трагедии. Но и теперь, несмотря на протесты, остается много сторонников использования этого топлива. Ископаемое топливо порождает экологические проблемы, альтернативные источники ограничены, концентрировать солнечную энергию пока слишком дорого и, за редким исключением, нерентабельно. Поэтому многие считают, что удовлетворить растущие потребности может только ядерное топливо. Судьба его зависит от того, в какой степени удастся обеспечить безопасность и примирить людей с работой атомных электростанций (АЭС). В Японии, например, уровень техники безопасности столь высок, что крупнейшая в мире АЭС Фукусима построена в сейсмоопасной зоне (до 10 баллов). Япония вообще стала лидером наращивания мощностей АЭС: из 23 строящихся в мире станций в 1991 г. 12 было в Японии. Решительно внедряют ядерное топливо французы. В Германии бунтующее против АЭС население зазывают на станции, чтобы показать надежность систем безопасности. Сейчас в мире 400 блоков АЭС, они дают уже 20 % всей энергии.

Чернобыльская катастрофа расколола мировое общественное мнение. Группа стран склонна совсем отказаться от АЭС. Швеция предполагает закрыть свои 6 станций к 2000 г., Австрия так и не ввела в строй свою единственную АЭС. Какой же путь выбрать? Наша страна склонна следовать путем большинства развитых стран, т. е. использовать весь арсенал усиления безопасности АЭС. Многие считают, что мы вынуждены будем в ближайшие 30 - 50 лет продолжать использование атомной энергии, чтобы не превратиться в слаборазвитую страну.

 Альтернативные источники энергии: солнечная, ветровая, океаническая, геотермальная и др. являются возобновляемыми. Их использование видится многим единственным выходом из надвигающегося энергетического кризиса. Но будущее альтернативных источников пока достаточно туманно. Сегодня крупномасштабное энерго-сбережение на базе альтернативных источников экономически не оправдывается. Энергозатраты на получение такой энергии часто равны или больше получаемой от этих источников энергии. Крупнейший советский физик П. Капица считал, что альтернативные источники не смогут серьезно потеснить традиционные энергоносители.

Солнечная энергия считается абсолютно экологически чистой. Следует отметить, что это не совсем верно. Например, для концентрации солнечной энергии необходимо множество зеркал, металл, кремний, свободная площадь и традиционное топливо. Отходы производства гелиотехники представляют экологическую опасность. Самые крупные солнечные электростанции (СЭС) построены в Калифорнии (типовая мощность - 30 тыс. кВт): одна станция может снабжать до 10 тыс. домов. Таких станций пока немного. Они есть в Испании, Италии, Израиле, Японии. Разумеется, СЭС могут быть размещены только в районах, где велико число солнечных дней в течение года. Солнечная энергия может ограниченно использоваться в бытовых водонагревателях, в калькуляторах, работающих на солнечных батареях, для зарядки аккумуляторов альпинистов и др. Но все это не решает энергетических проблем, а стоимость гелиоустановок пока очень высока. Только в районах с сильной солнечной радиацией СЭС могут быть экономичнее гидроэлектростанций (ГЭС).

Гидроэнергетика занимает важное место во многих странах. Но здесь тоже есть свои плюсы и минусы. Казалось бы, ГЭС - экологически чистые станции, не дающие никаких отходов. Но при сооружении гигантских водохранилищ, рукотворных морей не учитывались гибель миллионов кубометров ценной древесины, миллионов гектар затопленных сельскохозяйственных земель и лесов, разрушение водных биоценозов в приплотинных участках, ущерб, наносимый рыболовству и рыбоводству и т. д. Кроме того, в развитых странах осталось немного возможностей для гидростроительства. В Америке доля используемых гидроресурсов уже составляет 60 %, в Европе - более 30 %. Мощные ГЭС построены в Венесуэле (10 млн кВт), Бразилии (12,6 млн кВт), Китае (13 млн кВт). Средняя мощ-ность наших ГЭС (Нурекская, Рогунская, Куйбышевская, Братская и др.) - около 10 млн кВт.

Началась реализация идеи приливных электростанций (ПЭС), где турбины вращаются приливами и отливами. Во Франции успешно эксплуатируется ПЭС мощностью 240 тыс. кВт. Она практически является экологически чистой, а залив стал излюбленным местом отдыха и туризма. Природных возможностей для ПЭС у России больше, чем у других стран: Охотское море, европейские северные моря и др. Однако пока не начато строительство даже запланированной опытной ПЭС на Кольском полуострове.

Все чаще используется и гидротермальная энергия. В мире уже работают гидротермальные элеткростанции (ГТЭС) общей мощностью более 6 млн кВт. Доминируют здесь США, Филиппины, Мексика, Италия, Япония.

Ветровая энергия в последнее время вновь привлекает внимание. Ветряные электрогенераторы построены в Дании, Калифорнии, Индии, Китае, Греции, Нидерландах, Швеции. Строительство ветровых турбин - типичный путь развития энергетики малых стран.

Дорогая нефть толкнула некоторые страны на производство из сахарного тростника и кукурузы спирта, который в смеси с бензином используется в качестве горючего для автомашин. В Бразилии производство 1 л спирта дешевле, чем 1 л бензина. Но если цена на нефть падает до 20 долларов за баррель (159 л), такое производство становится экономически невыгодным. Для европейских стран бразильский опыт вообще непригоден. Так, в Германии для перевода 28 млн легковых машин на «алкогольное» топливо пришлось бы занять тростником половину площади всей страны. В США, правда, для производства спиртовых добавок к бензину стали использовать излишки кукурузы. Преимущество бензоспирта перед бензином - экологическая чистота.

Будущее, вероятно, принадлежит тем странам, которые вкладывают достаточные средства в разработку энергосберегающих технологий и альтернативных источников энергии. Примером могут служить лидеры перестройки энергетики - Япония и Швеция.

 

3. Демографическая и продовольственная проблемы

Население планеты постоянно растет. Сегодня эта проблема волнует и демографов, и социологов, и экономистов, и экологов, и политиков.

Рост населения в значительной мере определяет будущее планеты: растет население - растут потребности, иссякают природные ресурсы, повышается нагрузка на биосферу.

В 1970 г. прирост населения Земли составил 1,8 %, но в 80-х гг. ежегодный прирост упал до 1,7 % (в абсолютных цифрах он уменьшился на сотни миллионов человек). Это соответствует теории демографического перехода, разработанной в 1945 г. Ф. Ноутстойном, согласно которой есть три стадии роста населения, определяемые экономическим и социальным развитием.

Для первой стадии характерны высокие рождаемость и смертность. Эта стадия практически пройдена всем человечеством. Во второй стадии рождаемость остается высокой, а смертность снижается (развитие экономики, прогресс здравоохранения). На этой стадии численность населения быстро увеличивается - большинство развивающихся стран находятся в этом периоде. На третьей стадии показатели рождаемости снижаются, одновременно снижается детская смертность. Меняются экономические и социальные цели общества. Происходит выравнивание показателей рождаемости и смертности. Эта стадия характерна для развитых стран Европы, США и Японии.

Эксперты ООН считают, что снижение рождаемости в развивающихся странах произойдет после 2000 г., а к 2100 г. население Земли стабилизируется на уровне примерно 11-13 млрд. человек. Эта цифра совпадает с прогнозом советского ученого С. Струмилина, сделанным еще в 30-х гг..

Проблема демографического взрыва не является надуманной. В конце XX в. в богатых странах рост населения замедлился; в бедных странах темп роста населения продолжает увеличиваться. Рекордсменом здесь остается Африка, где ежегодный прирост населения составляет в среднем 2,8 % (в 3 раза выше, чем в США), а в Кении он достигает 4,2 %. В Индостане прирост населения - 2,5 %, на Ближнем Востоке - 2,0 % в год. Наблюдается как бы запаздывание сценария «демографического перехода». Бурный рост населений, а с ним нищета, голод, болезни, неграмотность увеличивают людские бедствия в современном мире и могут привести к социальным и политическим взрывам.

Но даже при благополучном «сценарии» демографическая проблема сохранит остроту и в XXI веке. К 2025 г. население слаборазвитых стран составит 84 % всех жителей Земли, в то время как сейчас - около 68 %.

Вероятно, лишь отдельные островки в этих странах будут экономически благополучными. Произойдет также «омоложение» мира (уже сейчас в развивающихся странах молодежь составляет почти 60 % населения). Ожидается взлет ислама: с 800 млн мусульман в 1980 г. до 4,4 млрд. - в 2100 г., а число христиан увеличится всего с 1,4 до 2,2 млрд. человек.

Общество XXI в. будет еще более «городским», а из 5 самых крупных городов мира 3 будут находиться в странах «третьего мира»: Мехико (более 18 млн. человек), Сан-Паулу и Калькутта. Такой взрыв скорее всего приведет к «трущобной урбанизации». Все это может обострить контрасты в развивающихся странах. Смягчить демографические проблемы сможет стабилизация численности населения Земли. И некоторые страны уже проводят более или менее жесткую политику регулирования рождаемости: в Китае разрешен один ребенок в семье, в Индии - двое детей. Однако, по данным Международного Банка Реконструкции и Развития (МБРР), решительный поворот к сокращению рождаемости в этих странах могут обеспечить только разумные социальные преобразования: поднятие жизненного уровня, улучшение социального обеспечения, повышение уровня образования и грамотности населения. Так, в одном из штатов Индии, в котором 70 % населения грамотно, прирост населения стал меньше 2 % в год, в то время как в среднем по Индии он превышает 2 %. В странах Средней Азии проблема роста населения также актуальна. В Таджикистане, например, прирост населения составляет более 3 % в год. Хотя демографические проблемы и глобальны, решение их не может быть стандартным для всех стран.

Проблема голода неизбежно связана с прогрессирующим ростом населения. Зона, где большинство населения страдает от голода и недоедания, протянулась по обе стороны экватора и включает многие страны Азии, Латинской Америки и особенно Африки. Специалисты ООН считают, что число голодающих около 500 млн человек; эксперты МБРР называют более 1 млрд. человек.

Еще большее число людей недоедают, т. е. испытывают недостаток в рационе питания необходимых питательных веществ (белков, жиров, витаминов, микроэлементов, солей). Эксперты Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) полагают, что около 50 % детской смертности (до 5 лет) в Латинской Америке связано с плохим питанием. Прослеживается четкая связь между смертностью новорожденных и недостатком в рационе питания населения животных белков. Не лучше продовольственная обстановка и в странах СНГ. Голода пока нет, но дефицит важнейших элементов в питании существует во многих районах бывшего Союза.

Далее рассмотрим экологические проблемы глобального масштаба.

 

4. Парниковый эффект

Некоторые явления в природе заставляют  задумываться: не началось ли глобальное потепление? Последние 10 лет были самыми теплыми в XX столетии. Так, 1988 г. побил все рекорды: в Нью-Йорке в течение 40 дней температура не падала ниже 31 °С, суровая засуха привела к тому, что в США впервые сбор зерна упал ниже потребностей страны. На Ямайке пронесся страшный ураган, лишив крова 500 тыс. человек. Муссонные дожди затопили 2/з территории Бангладеш - 25 млн. людей потеряли жилище. В Антарктиде откололся гигантский айсберг длиной 130 км. Жарко было и в Европе.

Потепление климата связывают с парниковым, или тепличным эффектом (по-английски «эффект гринхауз»). Многие считают, что парниковый эффект уже действует. Чем же это вызвано?

Миллиарды тонн углекислого газа ежечасно поступают в атмосферу при сжигании дров, угля, нефти, газа. Миллионы тонн метана каждый год выделяются при разработках газа и гниении органических остатков. Кроме того, в атмосфере увеличивается содержание водяного пара. Все вместе эти газы и создают парниковый эффект.

Как стеклянная крыша в парнике, пропуская солнечную радиацию, не дает уходить теплу, накопившиеся в атмосфере «парниковые газы», задерживая длинноволновое тепловое излучение Земли, не дают уходить теплоте в космос. Солнечный свет, проходя через стратосферу и тропосферу, достигает поверхности Земли. Поглощенная Землей теплота излучается в окружающее пространство. Но только часть тепловых лучей, достигающих стратосферы, рассеивается в космическом пространстве.

По расчетам американских ученых, в 1988 г. в атмосферу ушло 5,5 млрд. т углерода от сжигания ископаемого топлива и 2,5 млрд. т - от сжигания лесов в Амазонии. Более 40 % выбросов приходится на США и СНГ, к ним приближаются другие развитые страны.

Энергетический бум уходящего столетия увеличил содержание СО2 в атмосфере на 25 %, а метана - на 100 %. Если рост добычи и использования топлива будет идти такими же темпами, то к 2020 г. будет выбрасываться около 10 млрд. т углерода в год, и концентрация СО2 в атмосфере значительно возрастет.

За последние 1 00 лет потепление на Земле составило 0,5 - 0,7 С: в 1890 г. средняя температура была приблизительно 14,5 °С, а в 1990 г. - 15,0 - 15,2 С. Большинство ученых считают это следствием парникового эффекта.

Последствие парникового эффекта, которое вызывает наибольшие опасения - это подъем уровня Мирового океана. Международная конвенция климатологов в Австрии (1988) прогнозировала к 2030 - 2050 гг. повышение температуры на 1,5- 4,5 °С, которое может вызвать подъем уровня океана на 50 - 100 см, а к концу XXI века - на 2 м. Трудно предсказать все страшные последствия повышения уровня моря. Людей ждет не только «всемирный потоп», могут усилиться и засухи. Наземные экосистемы не смогут достаточно быстро приспособиться к изменению климата. Огромные лесные массивы в результате разложения и сгорания будут дополнительными источниками углерода, что усугубит потепление.

Сработает ли прогнозируемый сценарий? В природе действуют и обратные связи. Фотосинтез и мировой океан являются буферной системой, потребляющей СО2. В какой мере они могут компенсировать избыточное поступление в атмосферу СО2? С другой стороны, запыленность атмосферы вследствие промышленных выбросов твердых частиц может препятствовать поступлению теплового излучения на Землю, как, например, после извержения вулкана.

Пылевое облако настолько снизило солнечную радиацию, что похолодание привело к увеличению снежного покрова. Это, в свою очередь, вызвало гибель 90 % молодых зайчат, а через 3 года было зафиксировано снижение поголовья рыси, которая погибала из-за недостатка пищи.

И все-таки из-за неопределенности ситуации с потеплением климата нельзя отказываться от стратегического планирования, мириться с уничтожением лесов, выбросом в атмосферу парниковых газов. «

На совещании ООН по охране окружающей среды в Гааге (1989) Бразилия предложила создать специальный фонд для оказания экологической помощи развивающимся странам. Если бы каждая страна платила в этот фонд по 1000 долларов за тонну выброшенного в атмосферу С02, то за год накопилась бы сумма, достаточная для погашения внешнего долга стран «третьего мира» и финансирования программ по защите климата. В Торонто (1989) прозвучал другой призыв ко всем странам: сократить выбросы углерода к 2005 г. на 20 %, На Конференции по охране окружающей среды в Рио-де-Жанейро (1992) была принята рамочная Конвенция ООН об изменении климата, в которой записано, что участвующие страны «преисполнены решимости защитить климатическую систему в интересах нынешнего и будущего поколений». Конечная цель Конвенции - добиться стабилизации концентрации парниковых газов в атмосфере на уровне, не допускающем опасного антропогенного воздействия на климатическую систему. При этом 25 развитых стран, а также страны, осуществляющие переход к рыночной экономике, включая Россию, должны взять на себя более конкретные обязательства: вернуться к уровням выбросов парниковых газов 1990 г., предоставить финансовые ресурсы, передать безопасные технологии другим заинтересованным сторонам и др.

 

5. Озоновые дыры

Мы уже говорили, что жизнь сохраняется потому, что вокруг планеты образовался озоновый экран, защитивший биосферу от смертоносных ультрафиолетовых лучей. Но в последние десятилетия отмечено снижение содержания озона в защитном слое.

Разрушение озонового экрана обнаруживалось каждой весной над Антарктидой с 1975 г. Позже над Северным полюсом было также замечено сокращение озонового столба на 10 %, а над Антарктидой - на 40 % (озоновый столб - это количество озона, через которое ультрафиолетовые лучи должны пройти из верхних слоев атмосферы до поверхности Земли в данном пункте).

В защитном озоновом слое появились «дыры».

Рис. Накопление озона в стратосфере

 

Средняя концентрация озона в стратосфере составляет приблизительно 0,0003 %, хотя и колеблется в разных географических областях. Колебания концентрации озона даже до 30 % в одном и том же месте считаются нормальными. Колебания среднего уровня могут достигать 10 % и обусловлены, вероятно, естественными флуктуациями содержания озона.

Уменьшение количества озона в результате деятельности человека может оказать влияние на здоровье людей и климат Земли. Так, американские ученые полагают, что каждое уменьшение озонового столба на 1 % приводит к 2 %-ному усилению ультрафиолетовой радиации и 2,5 %-ному учащению случаев заболеваний раком кожи.

Причины появления «озоновых дыр» объясняют по-разному. Возможно, это связано с естественными циклами в природе, на которые раньше не обращали внимания? Первоначально основной причиной считали разрушительное воздействие на озоновый слой сверхзвуковых транспортных самолетов, которые загрязняют стратосферу водой и оксидами азота, способными разрушать озон:

N2О + О3 = 2NO + О2

Но высокая стоимость таких полетов настолько замедлила развитие сверхзвуковых перевозок, что теперь они не представляют существенной угрозы для озонового экрана.

Однако в одном ученые сходятся: фреоны (хлорфторуглеводороды) способствуют разрушению озонового слоя. Эти химические вещества, созданные человеком, широко используются в качестве аэрозолей, хладагентов и растворителей.

Попадая в стратосферу,  хлорфторуглеводороды разрушаются, а атомы хлора, выделяющиеся при этом, взаимодействуют с озоном:

Затем возникает цепная реакция разрушения озона.

Производство хлорфторуглеводородов в мире очень высоко: только США дают половину всего количества - 800 - 900 тыс. т. Хлор- и фторзамещенные углеводороды не только воздействуют на озон, но и поглощают инфракрасное излучение, что может усугублять парниковый эффект.

Кроме того, ученые осознали, что хлор и фторзамещенные углеводороды и сверхзвуковая авиация вовсе не единственные факторы, наносящие ущерб озоновому слою. Ядерные взрывы также высвобождают оксиды азота, разрушающие озон. Следовательно, в случае ядерной войны ультрафиолетовая радиация может стать такой же проблемой, как и радиоактивные осадки.

Выхлопные газы автомобилей и удобрения в почве - тоже источники оксидов азота. Известно, что бром в виде метилбромида СН3Вг, широко используемый в сельском хозяйстве, также может разрушать озон. Сколько его улетучивается в атмосферу, пока неизвестно. Предполагают, что большие количества таких промышленных химикатов, как четыреххлористый углерод СС14 и метилхлороформ СН3С13, могут выделять заметные количества хлора.

Но существуют явления и процессы, которые тормозят разрушение озона или способствуют его образованию. Так, считается, что парниковый эффект приводит к нагреванию атмосферы лишь вблизи поверхности Земли, а в стратосфере - возможно охлаждение, которое замедляет разрушение озона. Метан и оксиды азота (NO, N02) в тропосфере способствуют образованию озона. Таким образом, действует комплекс противоположно направленных факторов.

 

6. Кислотные дожди

Другим видом загрязнения атмосферы, не  признающим государственных границ, являются оксиды серы и азота. Во многих странах (вначале в Скандинавии, а затем в США, Канаде, Северной Европе, Японии и др.) ученые обнаружили, что дождевая вода, казалось бы, самая чистая в природе, содержит большое количество кислот.

Оксиды серы и азота в атмосфере - основная причина кислотных дождей. Оксиды серы поступают в воздух при сжигании ископаемых видов топлива, содержащих серу, первое место среди которых занимает каменный уголь (до 90 %), на втором месте - нефть, значительно уступает им газ. Оксиды азота NOx также образуются при сжигании топлива, а дополнительным крупным их источником является автомобильный транспорт.

В 1983 г. тепловые электростанции при сжигании угля и нефти выбросили в атмосферу 16,8 млн т серы, или 87 % всех оксидов серы, выброшенных в том же году. При сжигании угля и нефти образуются два кислородных соединения серы: двуокись и трехокись серы (SО2 и 3). В атмосфере 2 окисляется до 3:

Образовавшаяся трехокись реагирует с водяным паром, образуя серную кислоту.

Серная кислота присутствует в воздухе в виде легкого тумана, состоящего из крошечных капель.

При сжигании топлива выбрасываются в атмосферу также оксиды кальция и железа, которые вступают в реакцию с серной кислотой, образуя твердые частички сульфатов кальция и железа:

СаО + H24 = CaSО4 + Н2О

Fe2О3 + 3H24 -> Fe2(SО4)3 + 3H2О

Количество содержащихся в городском воздухе твердых частиц сульфатов и капелек серной кислоты может достигать 20 %. Ветер разносит эти загрязнения за сотни километров от места их выброса, образуются туманы и смоги. Оксиды азота окисляются в воздухе до диоксидов, которые тоже растворяются в капельках воды, образуя азотную кислоту:

2NO + О2 = 2NO2

4NО2 + 2Н2О + О2 = 4HNО3

Эти две кислоты (H24 и HNО3), а также их соли и обусловливают выпадение кислотных дождей. На растения, почву и воду выпадают также сухие частицы в виде солей.

Естественная дождевая вода имеет слабокислую реакцию (рН~6), так как находится в контакте с СО2 (естественный компонент атмосферы) и растворяет ее, образуя слабую угольную кислоту:

СО2 + Н2О = Н2СО3

Однако дожди, выпадающие в Новой Англии, например, имеют иногда рН=4 - весьма необычное явление для дождевой воды. В других регионах мира часто наблюдаются дожди с pH ниже 4.

Европа также страдает от кислотных дождей. Широко распространенное сжигание угля как основного топлива, особенно в Великобритании и Центральной Европе, оказывает разрушительное воздействие на природные экосистемы.

Спектр влияния кислотных дождей очень широк. Прежде всего, они сказываются на популяциях рыб в озерах, особенно высокогорных, где вода стала кислой. По данным 1975 г., в США 50 озер имели pH воды меньше 5, в 90 % этих озер рыба полностью отсутствовала. Правда, трудно предположить, что такая вода может сильно влиять на взрослых рыб. Скорее всего, низкий pH препятствует размножению рыб, убивая икру.

Вероятно также снижение развития фитопланктона, а следовательно, и кормовой базы для рыб. Снижение численности рыб влечет за собой исчезновение животных, которые питаются рыбой: белоголового орлана, гагар, чаек, норки, выдры и др. Численность земноводных (лягушек, жаб, тритонов), возможно, тоже сокращается.

Кроме того, подкисленные воды лучше растворяют различные минералы. Ртуть, содержащаяся в природных водоемах, в кислой среде может превратиться в ядовитую монометиловую ртуть. Подкисление воды в источниках водоснабжения может приводить к растворению в трубах токсичных металлов, которые могут попасть в питьевую воду. Так, в одном из районов Нью-Йорка подкисленная питьевая вода, простоявшая в трубах целую ночь, растворила свинец, и его содержание в воде превысило допустимые нормы.

Кислотные дожди разрушают строительные материалы (растворы, гипс, камень и др.), реагируя с кальцием и магнием, входящими в их состав; усиливают коррозию строительных конструкций из железа и других металлов. Шведские специалисты обнаружили высокую корреляцию между кислотными дождями и коррозией стали.

Конечно, кислотные дожди отрицательно влияют и на наземные экосистемы. Несомненно, что они - одна из причин деградации лесов. По имеющимся данным, например, в Чехословакии серьезно повреждены деревья на 200 тыс. га лесов именно в тех местах, где интенсивно сжигают бурый уголь с высоким содержанием серы. В Польше погибшие деревья в районах, где используется бурый уголь, обнаружены уже на 500 тыс. га. То же самое отмечено в Австрии, Швейцарии, Швеции, Германии, Голландии, Румынии, США и других странах. Кислотные дожди могут высвобождать из почв токсичный для растений алюминий.

Твердые частицы и оксиды серы, действуя совместно, вредно влияют и на здоровье людей. Серная кислота, растворяясь в каплях воды, образует едкий туман, вызывающий аллергию и другие заболевания. Частицы сульфатов железа могут создавать дополнительный канцерогенный потенциал в городском воздухе.

 Предотвращение последствий кислотных дождей - непростая проблема. В Швеции и США в порядке эксперимента было предпринято известкование озер. Известняк содержит карбонат кальция, который уменьшает кислотность воды и создает некоторый резерв сопротивляемости - буферную емкость:

СаСО3 + H24 -> CaSО4  + Н2О + СО2

Известкование можно применять и для снижения кислотности почв в лесах. В Шварцвальде (Германия) в одном из лесов в почву внесли смесь сульфата магния (800 кг га1) и известняка (2270 кг га1). После такой обработки поврежденные деревья стали «выздоравливать».

Для борьбы с кислотными дождями используются те же технические средства, что и для ограничения выбросов оксидов серы и азота в атмосферу. Очистные установки различных конструкций хорошо известны. В 1982 г. Норвегия, Финляндия и Швеция предложили уменьшить выброс в атмосферу серы на 30 %. К ним присоединились Дания, Германия, Швейцария, Австрия, Канада. Великобритания и Франция отказались от таких обязательств. Канада же поставила целью снизить выбросы оксидов серы на 50 %.

В настоящее время по сравнению с 1975 г. выброс в атмосферу оксидов серы, несмотря на принятые меры, уменьшился примерно на 20 %. Многие источники и промышленные объекты, выбрасывающие оксиды серы, за этот период были просто перенесены из одного места в другое. Не следует забывать и о том, что при сжигании угля и в других промышленных производствах образуется большое количество твердых частиц. Транспортные средства также выбрасывают в воздух частицы солей свинца, капельки углеводородов, что обусловливает фотохимический смог.

Основные «поставщики» оксидов азота - выхлопные газы от автомобилей. Для борьбы с ними применяются каталитические конверторы и усовершенствованные двигатели. В США эти меры используются довольно широко, но в Европе пренебрегают контролем за выхлопными газами, хотя европейская автомобильная

промышленность располагает необходимыми технологиями и на автомобили, экспортируемые в США, защитные устройства устанавливаются.

 

7. Антропогенное эвтрофирование

Одним из проявлений воздействий человека на природную среду является антропогенное эвтрофирование водоемов (гр. trophe - пища, ей - хороший, избыточный).

Трофность водоемов как термин был введен в 1921 г. немецкими гидробиологами А. Тинеманом и Э. Науманом для обозначения способности водоемов фотосинтезировать органическое вещество как основу кормовой базы для рыб. Эвтрофирование может происходить естественным путем и в результате деятельности человека - антропогенное эвтрофирование. Естественный процесс длится сотни и тысячи лет. При антропогенном эвтрофировании скорость фотосинтеза резко увеличивается вследствие поступления в водоемы питательных веществ со сточными водами и поверхностным стоком.

Наиболее очевидным проявлением антропогенного эвтрофирования является массовое развитие микроскопических планктонных водорослей, обитающих в толще воды - фитопланктона, и высшей водной растительности.

Антропогенное эвтрофирование ведет к вторичному загрязнению воды и нарушению всех видов водопользования. Прежде всего, из-за засорения фильтров, водоприемных устройств, трубопроводов массой водорослей требуется их промывка, что серьезно затрудняет водоснабжение. Повышение уровня трофности сопровождается изменением состава фитопланктона: начинают преобладать синезеленые водоросли (90 - 95 % от общей численности фитопланктона). Некоторые виды этих водорослей придают воде неприятный запах и вкус, могут выделять токсичные вещества. При отмирании водорослей в местах их массового скопления поглощается кислород и возникают заморные явления.

При разложении водорослей в воде увеличивается концентрация свободной углекислоты, аммиака, сероводорода, восстановленных соединений железа, марганца и других веществ. Это приводит к резкому ухудшению качества питьевой воды, иногда делает ее токсичной. В водопроводной сети выпадает осадок гидрооксида железа. Увеличивается агрессивность воды относительно бетона, разрушаются материалы, применяемые в гидростроительстве. Ресурсная деградация водоемов и нарушение всех видов водопользования ставят проблему антропогенного эвтрофирования в ряд глобальных.

Причины антропогенного эвтрофирования - избыточное поступление в водоемы биогенных веществ. Основными питательными для водорослей (биогенными) веществами являются минеральные формы углерода, азота и фосфора. Содержание углерода в воде в форме углекислоты, дикарбонатов и органических веществ практически всегда достаточно; лимитируют или стимулируют развитие водорослей обычно соединения фосфора и азота. Связь эвтрофирования водоемов с обогащением их фосфором и азотом не нуждается в специальных доказательствах и вытекает из схемы балансового уравнения фотосинтеза:

106СО2+90Н2О+16NO-3 +РО4 3-=C106H180O46N16P+154О2

Согласно закону действующих масс при увеличении концентрации азота и фосфора скорость прямой реакции, т. е. скорость фотосинтеза, возрастает, что и приводит к эвтрофированию. Это положение подтверждено многочисленными исследованиями на водоемах.

Основные источники антропогенного поступления биогенных веществ в воду - бытовые и промышленные сточные воды, поверхностный сток с городских территорий, рекреационные зоны и смыв с полей минеральных удобрений. При этом соотношение азота и фосфора для разных источников различно. При разработке мероприятий по предотвращению антропогенного эвтрофирования, прежде всего, должен решаться вопрос о предельно допустимом сбросе (ПДС) биогенных веществ в конкретный водоем. Для инженерных расчетов ПДС эвтрофирующих веществ необходимо располагать нормативами на предельно допустимые концентрации их в водоеме, хотя бы для основных регуляторов трофности - азота и фосфора.

8. Деградация наземных экосистем

Человечество не изобрело ничего, что могло бы заменить биоту в качестве регулятора окружающей среды. Но за время своего существования оно уже уничтожило 70 % естественных экосистем, которые способны переработать все отходы. Уничтожение био- и экосистем - самый страшный знак близкой катастрофы». Прежде всего следует обратить внимание на почвы, леса, водоемы, растительный и животный мир.

Почвы - ценнейшие природные ресурсы. Почва - это поверхностный слой земной коры, возникший под действием света, воздуха, влаги, растительных и животных организмов и деятельности человека. В результате бессистемного использования за всю историю цивилизации около 2 млрд га продуктивных земель превратились в пустыни: на заре земледелия продуктивные земли составляли около 4,5 млрд га, а сейчас их осталось около 2,5 млрд га. Угрожающе расширяет свои границы Сахара - величайшая пустыня мира. По официальным данным властей Сенегала, Мали, Нигера, Чада и Судана, темпы ежегодного продвижения края Сахары составляют от 1,5 до 10 м. За последние 60 лет она разрослась на 700 тыс. км2. А ведь в 3000 г. до н. э. территория Сахары представляла собой саванну с густой гидрографической сетью. Там, где еще не так давно процветало земледелие, песчаный покров достигает полуметровой толщины.

Все это можно объяснить поспешной ломкой традиционного земледелия и кочевого животноводства в развивающихся странах. Интенсификация посевов монокультур привела к увеличению числа видов вредителей сельского хозяйства. Отрицательное воздействие оказывают водная эрозия и ливневые дожди, смывая плодородный слой. Негативные антропогенные изменения почв часто являются результатом вторичного засоления при искусственном орошении.

Зарубежные экологи подвергают критике усиливающуюся эксплуатацию африканских почв с использованием современной техники и призывают к возрождению древних методов земледелия, объясняя это особым механическим составом этих почв и концентрацией микроорганизмов в верхнем слое, который разрушается современной техникой.

Зловещие симптомы деградации почвенно-растительного покрова проявляются сегодня в Латинской Америке, Южной Азии, Австралии, Казахстане, Поволжье и т. д. Площади пахотных земель постоянно сокращаются из-за горнопромышленных разработок, расширения селитебных зон, промышленного и гидротехнического строительства. Огромный ущерб наносит загрязнение почв, связанное с загрязнением атмосферы и вод. Основные источники загрязнения - жилые дома и бытовые предприятия (больницы, столовые, гостиницы, магазины и т.д.), промышленные предприятия, теплоэнергетика, сельское хозяйство, транспорт. С 1 870 по 1970 г. на земную поверхность осело 20 млрд т шлаков, 3 млрд т золы. Выбросы цинка и сурьмы составили по 0,6 млн т, кобальта - свыше 0,9 млн т, никеля - более 1 млн т, мышьяка - 1,5 млн т.

Деградация лесов способствует разрушению почв и интенсификации эрозийных процессов. Леса играют уникальную роль в эко- экономических системах. Сокращение лесных массивов неизбежно влечет за собой изменение состава атмосферы, водного баланса ландшафтов, уровня грунтовых вод, что, в свою очередь, влияет на плодородие почв и микроклимат.

Экономический потенциал лесных ресурсов связан с использованием древесины (в качестве топлива и строительных материалов, сырья для целлюлозно-бумажной промышленности), а также другой лесной продукции (растений, ягод, грибов, смолы и др.) и животных. Исключительно велико значение лесных массивов в сохранении устойчивости природы в региональном и глобальном масштабе (поглощение СО2). Возрастает роль лесов и как источника генетических ресурсов для сохранения биологического разнообразия организмов. Хищническая вырубка лесных массивов уже привела к трудно поправимым экологическим последствиям в странах Африки, Азии, Латинской Америки. На глазах «тают» леса Амазонии. Бичом амазонских джунглей являются и пожары (население использует огонь для расчистки участков земли под посевы): по данным Национального института космических исследований (США), в 1987 г. огонь уничтожил в Бразилии 20 млн га джунглей, в 1990 г. - 12 млн га. Спутники ежедневно фиксируют до 8,5 тыс. очагов пожаров. Дым от них препятствует воздушной и речной навигации. Если правительство Бразилии не примет чрезвычайных мер по охране лесов Амазонии, то это грозит экологической катастрофой мирового масштаба.

Проблема охраны лесов остро стоит и в Африке, так как топливом для домашних очагов там испокон веков служат дрова. В развивающихся странах ежегодно превращаются в дым 12 млн га леса. Так, в Индии сорок лет назад леса охватывали 22 % территории, сейчас на их долю приходится не более 10 %. Опасными темпами сокращаются леса Сибири. Здесь ежегодно вырубается более 500 тыс. га леса. Ученые фиксируют изменение сибирского ландшафта: на месте вырубок начинается заболачивание местности. Поскольку вырубают прежде всего ценные сосновые, а иногда и кедровые леса, повсеместно наблюдается обеднение леса этими породами. Под натиском человека леса отступают на всех континентах, практически во всех странах. Как мы писали вначале, первое срубленное дерево было началом цивилизации. Последнее дерево означало бы ее конец.

Но леса гибнут не только вследствие пожаров или вырубки, их деградация идет повсеместно из-за кислотных дождей, поступающих в атмосферу, воду, почву.

Отмеченные примеры имеют общие черты. Во-первых, все описанные регионы были охвачены кислотными дождями. Во- вторых, в большинстве случаев поврежденные леса находятся на возвышенностях и значительную часть их окутывают облака, которые также могут иметь кислую реакцию (до рН=3,5). В третьих, из-за повышенной кислотности в высокогорных районах из почв легко вымываются кальций и магний. В четвертых, химический анализ показал, что в листьях больных деревьев серы на 10 % больше, чем в листьях здоровых. И, наконец, в воздухе в этих горных лесах было обнаружено высокое содержание озона, который может быть токсичным для деревьев. Появление озона на горных склонах оказалось неожиданностью. Возможно, это объясняется реакциями с углеводородами (терпенами), выделяемыми хвойными деревьями. На солнечном свету терпены могут вступать в реакции с диоксидом азота, в результате чего выделяется озон. Итак, комплекс факторов: кислотные дожди; большая высота над уровнем моря; облачный покров; повышение кислотности и изменение минерального состава почв; наличие серы в листве; содержание озона в атмосфере - могут привести к гибели лесов и, как следствие, к экологической катастрофе в северном полушарии. Но леса - возобновляемые природные ресурсы и при сохранении устойчивости лесных экосистем могли бы использоваться в течение длительного времени. Поэтому, как записано в документах Конференции ООН в Рио- де-Жанейро, назрела острая необходимость «принять достаточно решительные меры по сохранению многогранной роли и разнообразных функций всех видов лесов и лесных угодий на основе целостного и рационального подхода к устойчивому и экологически безопасному развитию лесного хозяйства».

Растительный и животный мир планеты вместе с ее лесами, степями, реками, озерами, морями составляют гигантский суперорганизм. Поэтому, говоря о почвах и лесах, нельзя не коснуться растительного и животного мира. Многие виды растений и животных исчезают на наших глазах, некоторые из них человек даже не успел изучить. Это происходит не только в результате их истребления, но и вследствие уничтожения природных экосистем, в которых они обитают. Каждый исчезнувший вид растений может унести с собой пять видов насекомых или других беспозвоночных животных. По прогнозам ученых, уничтожение влажных тропических лесов может привести к исчезновению от 2 до 5 млн видов животных. И это при общем числе живущих на Земле около 10 млн видов!

В 1966 г. Международный союз охраны природы (более чем 100 стран) начал издавать Красную книгу. Еще в конце 80-х гг. в печальном списке растений и животных, находящихся под угрозой исчезновения, значились 768 видов позвоночных, 264 вида птиц, 250 видов растений. В Красную книгу занесены лемуры, орангутанги, гориллы, белый журавль, кондор, морские черепахи, носороги, слоны, тигры, гепарды и многие другие.

Особенно хищнически истребляются промысловые животные: осетровые рыбы, морские котики, носороги, слоны, леопарды и многие другие. Если 20 лет назад в Африке обитало 60 тыс. носорогов, то сегодня их осталось не более 2 тыс. Поголовье слонов с 1990 г. сократилось в 4 раза.

Сохранение разнообразия растений и животных, существующих на Земле, - это не только условие сохранения систем жизнеобеспечения человека, но и сложнейшая нравственная проблема. Не случайно большинство стран на Конференции ООН в 1992 г. подписали Конвенцию по сохранению, в рамках которой государства, обладая суверенным правом эксплуатировать биологические ресурсы своей территории, принимают на себя ответственность за сохранение их разнообразия. Это обусловлено как необходимостью сохранения целостности природных экосистем, так и тем, что растения, животные и микроорганизмы являются носителями генетического ресурса планеты. Каждая страна должна разработать национальную стратегию охраны биологического разнообразия и регулярно представлять в ООН доклады о состоянии работ в этом направлении.

 


1000 рублей PSN PlayStation Network
1000 рублей PSN PlayStation Network


Разблокировка Билайн Смарт 5
Разблокировка Билайн Смарт 5


VISA VIRTUAL 1500 руб
VISA VIRTUAL 1500 руб