Введение

Одна из глобальных, общечеловеческих проблем современного общества – экологическая, являющаяся следствием резко выраженного расширения сферы взаимодействия человека и природы. Научно-техническая революция и связанные с ней грандиозные масштабы производственной деятельности человека привели к большим позитивным преобразованиям. Вместе с тем, все четче вырисовываются негативные стороны научно-технического прогресса, сопровождающегося индустриализацией хозяйства, урбанизацией образа жизни людей, ухудшением качества окружающей природной среды, истощением сырьевых и энергетических ресурсов, неуклонным возрастанием демографической нагрузки на природу, нарушением естественных экологических балансов саморегуляции биосферы, исчезновением ряда видов животных и растений, появлением нежелательных генетических последствий.

Существует образное выражение, что мы живем в эпоху трех “Э“: экономика, энергетика, экология. При этом экология как наука и образ мышления привлекает всё более и более пристальное внимание человечества.

Экология в течение длительного времени существовала как часть биологии и занималась выяснением взаимоотношений организмов со средой обитания. Под взаимоотношениями при этом понимается как влияние среды на организмы, так и, в не меньшей степени, влияние организмов на среду. Такую двустороннюю связь важно подчеркнуть в связи с тем, что это основополагающее положение часто недоучитывается: в подавляющем большинстве случаев под экологией подразумевают негативные последствия, которые вносит человек в окружающую его среду. Ошибочность такого подхода очевидна и ниже будет рассмотрена более подробно.

С развитием научно-технического прогресса человечеством разработано множество технологий, однако ни одна из них не может быть реализована без потребления энергии. С ростом численности населения и созданием новых технологий потребление энергии неуклонно растёт. За последние 75 лет производство электроэнергии выросло в 1000 раз, при этом большая часть её производится за счет ископаемых видов топлива(75-82%), на гидроэнергетику приходится 4-6%, на долю АЭС – 18-20%, другие источники – 1-2%.

В настоящее время человек использует для своих нужд примерно в 23 раза больше энергии, чем необходимо для его существования. Так, для жизнеобеспечения человека в среднем требуется около 140 Вт энергии в сутки, а для реализации технологий и на обслуживание расходуется 3,2 кВт. Потребление энергии в различных странах неодинаково. Наибольшую мощность энергии в расчете на одного жителя потребляют в США(10,5 кВт) и в 27 наиболее богатых странах мира(6,2кВт), а в развивающихся странах потребление энергии на душу населения в 70 раз меньше, чем в США.

В настоящее время общество за один год сжигает более 10 млрд. т условного топлива, из которого вырабатывает энергию мощностью свыше 10⁹ кВт. Эта величина очень мала по сравнению с солнечной энергией, однако её вполне достаточно, чтобы оказывать заметное влияние на процессы, которые происходят на суше, в атмосфере и Мировом океане.

Бурное развитие промышленного производства и связанное с ним растущее использование природных ресурсов в значительной степени влияют на биогеохимический круговорот веществ в природе и уровень ее антропогенного загрязнения. В современных условиях энергетические мощности в мире удваиваются каждые 12 лет, а объем промышленной продукции – каждые 15 лет, т.е. значительно опережают темпы прироста населения планеты, величина которого за 12 лет составляет около 1 млрд человек.

В процессе жизнедеятельности человек эксплуатирует 60% суши,(под его прямым влиянием находится 83% поверхности суши), безвозвратно использует около 13% всего стока рек, скорость сведения лесов достигает 17 млн. га в год. В результате застройки, горных работ, опустынивания и засоления теряется от 50 до 70 тыс км² земель в год. При строительных и горных работах перемещается более 4 км³ грунтов в год, извлекается из недр Земли ежегодно более 160 млрд т руды, сжигается 10 млрд т условного топлива, выплавляется около 1 млрд т различных металлов, производится более 500 млн т минеральных удобрений, 5 млн т различных ядохимикатов.

Динамика среднего удельного потребления природных ресурсов постоянно растёт: в 1913 г. на одного жителя Земли ежегодно расходовалось 5 т сырья , в 1940 г. - 7,4; в 1960 г. – 14,3; в 1970 г. –18,5; в 1980 г. – 20; в 2000 г. –40 т .

Рост промышленного производства сопровождается образованием значительного количества отходов, так как на получение промышленной продукции расходуется лишь 1/5 потребляемых сырьевых ресурсов, а 4/5 в виде отходов, иногда весьма токсичных, поступают в окружающую среду.

Минеральные ресурсы, почти все виды которых относятся к практически невозобновимым, современной горной промышленностью используются далеко не полностью. В большинстве стран остается в недрах или выбрасывается в отвалы 12-15% руд черных и цветных металлов. Так называемые плановые потери каменного угля составляют 40%, нефти- в среднем 56%. При разработке полиметаллических руд из них, как правило, извлекаются 1-3 металла, которые в настоящий момент особенно нужны, а остальные присутствующие металлы выбрасываются вместе с породой. Из общего объёма тяжелых металлов, добытых из природных источников, попадают в биосферу, % : селена – более 90, кадмия –60, ртути – 55, титана, алюминия, сурьмы, молибдена и свинца – более 30. При добыче калийных солей и слюды в отвалах остается до 80% сырья. В практике земледелия бесполезно теряется до 30-50 % всех вносимых минеральных удобрений. Только 1-2 % пестицидов от всего количества, использованного против вредных насекомых и болезней растений, достигает цели, а остальные 98-99% - или поражают полезные виды и аккумулируются биотой, или рассеиваются в окружающей среде.

Антропогенное загрязнение биосферы в настоящее время приобрело глобальный характер. Мировое хозяйство ежегодно выбрасывает в атмосферу около 4 млрд т газов и аэрозолей (без углекислого газа); общий объем промышленных, сельскохозяйственных и бытовых сточных вод достиг 1300 км³ ( по другим оценкам – 1800 км³ ) ; на поверхность земли попадает примерно 90 млрд т техногенных отходов.

В биосферу поступает до 50 % извлеченных из недр металлов, 30% химического сырья, 67% теплоты, вырабатываемой теплоэлектростанциями.

По оценке Всемирной организации здравоохранения ( ВОЗ), из 12 млн синтезированных человеком химических соединений практически используется до 500 тыс веществ ; из них около 40 тыс обладают вредными для человека свойствами, а 12 тыс являются токсичными, особенно с точки зрения генетики. Для сравнения: в природе функционируют 2 млн органических и 2 тыс неорганических соединений.

В отдаленные эпохи развития человечества ( бронзовый век – 3-2-е тысячелетие до н. э., железный век – 1-е тысячелетие до н. э.) использовалось не более двух десятков химических элементов и их соединений. В XVIII веке их число достигло 29, к началу XX века – 62. В настоящее время используются практически все (более 100) элементы периодической системы.

Насыщение биосферы тяжелыми металлами - одно из наиболее существенных и опасных последствий научно-технической революции. Подсчитано, что за всю историю человеческого общества выплавлено 20 млрд. т железа. Его количество в сооружениях, машинах, транспорте и т.д. сейчас составляет около 6 млрд. т, остальное рассеяно в окружающей среде. В течение года рассеивается более 25% годовой продукции железа. Другие вещества рассеиваются еще в большей степени. Так, рассеивание ртути и свинца достигает 80-90% их годового производства. Примерно 30 - 40% производимых металлических изделий приходит в негодность в результате коррозии.

При сжигании бурого и каменного угля с золой и отходящими газами в окружающую среду некоторых элементов поступает больше, чем добывается из недр: молибдена – в 3 раза, мышьяка – в 7, урана, титана – в 10, алюминия, йода, кобальта – в 15 , ртути – в 50, ванадия, стронция, циркония – в сотни раз, германия – в тысячи раз. Рассеянные металлы способны концентрироваться в растениях, водоемах, почве и могут затем поступать в организм человека с продуктами питания, питьевой водой и воздухом.

Так, ежегодно из воздуха, воды и пищи организм человека получает и частично выводит до 10 кг химических загрязнений. К 40 годам жизни в организме каждого человека накапливается до 8-12 кг вредных веществ.

Негативные последствия научно- технической революции ХХ века очевидны для всех, причем особенно опасны генетические последствия загрязнения окружающей среды. Данные медицинской статистики убедительно свидетельствует о повышенной заболеваемости населения, проживающего в зонах интенсивных выбросов отходов промышленных предприятий.

На величину заболеваемости влияет множество социально- экономических, гигиенических и экологических факторов. Они в свою очередь зависят от совокупности природных условий и социально- экономического статуса той или иной территории. Из множества действующих факторов очень нелегко количественно выделить влияние техногенного загрязнения. По данным экспертов ВОЗ, здоровье населения в среднем на 25–35% зависит от образа жизни людей, на 25-30% - от наследственности, на 35-40% - от состояния окружающей среды и на 5-7% - от уровня медицинского обслуживания.

По данным ВОЗ, значительная часть болезней (около 80%) является производной от состояния окружающей среды в определенных регионах земного шара.

По данным американских ученых, до 90% всех раковых заболеваний связано с неблагоприятной окружающей средой. Вследствие загрязнения природной среды за последние 20 лет количество онкозаболеваний на планете увеличилось на 400%.

Загрязнением воздуха обусловлены 41% заболеваний органов дыхания, 16% заболеваний эндокринной системы. Статистика ВОЗ свидетельствует, что более 70% детских болезней ( и взрослых тоже) вызывается выхлопными газами автомобилей. В настоящее время около 95% детской патологии прямо или косвенно связано с загрязнением окружающей среды, которая является либо причиной возникновения заболеваний, либо способствует их развитию. Так, в 1900 г. в США родилось 0,5% детей с различными видами патологии, а в 1970 г. таких детей уже появилось 9,4%. В странах СНГ этот показатель составляет 15% и более.

В ХХ веке впервые возникли экологические заболевания, т. е. заболевания, появление которых связано только с воздействием конкретных химических веществ. Среди них наиболее известны и хорошо изучены болезни, связанные с воздействием ртути ( болезнь Минамата), кадмия (“ итай-итай“), мышьяка (“черная стопа “, “чизолла “), полихлорированных бифенилов (“ Ю-Шо“, “Ю-Ченг “), диоксинов (“хлоракне “).

Нарастающие темпы индустриализации связаны с численным ростом народонаселения. Для человеческой популяции в настоящее время характерен невиданный по масштабам “демографический взрыв “: в ХХ веке население Земли возросло почти в 4 раза. В 1840 г. население планеты составляло 1 млрд человек, в 1930 г.-2 млрд, в 1974г. – 4 млрд, в 1987г. – 5 млрд, в 1999г. – 6 млрд человек. Если для достижения первого миллиарда численности потребовалось более 500 тыс. лет, то в дальнейшем прирост каждого миллиарда требовал все меньше времени: второй – 107 лет, третий- 32 года, четвертый - 15 лет, пятый и шестой - по12 лет. Ничего подобного у высших млекопитающих никогда не наблюдается. Их видовая численность (вне случаев вмешательства человека) на протяжении больших периодов относительно стабильна. Одним из важнейших признаков экологической устойчивости вида является постоянство численности и постоянное сбалансированное взаимодействие с другими видами экосистемы и компонентами окружающей среды. Человечество как биологический вид не отвечает этому требованию. Графически численность растет по экспоненте. Темпы прироста населения планеты составляют 70-80 млн человек в год. По прогнозам в 2010г. численность населения составит около 7 млрд, в 2025г.– 8 млрд, а к 2100г. население Земли стабилизируется на уровне 10-12 млрд человек. Как уже отмечалось, темпы прироста энергии и промышленного производства существенно опережают темпы прироста населения, в результате современным обществом в производство и потребление вовлекается такое количество веществ и энергии, которое в десятки и сотни раз превосходит чисто биологические потребности человека. Поэтому основной причиной современного экологического кризиса является именно количественная экспансия человеческого общества – непомерный уровень и быстрое нарастание совокупной техногенной нагрузки на природу.

Одновременно с демографическим взрывом идет процесс урбанизации населения планеты. С 1950 по 1983 год число жителей в городах увеличилось в 2,6 раза, в то время как сельское население возросло лишь на 53%. В настоящее время в городах живет около 50% населения, а к 2020г. этот показатель увеличится до 60%. В Северной Америке урбанизировано 83% населения, в Европе и Латинской Америке- 79%, в России - около 76%, Австралии- 81%, в Украине – около 70% (в густонаселенных регионах Украины городское население составляет: в Донецкой обл.-90%, Днепропетровской и Луганской обл.-83%, в Харьковской-76%).

Интенсивно растут города–миллионеры ( с населением свыше 1 млн человек): в 1900г. таких городов в мире было 10, в 1955-60, в 1980-210. В настоящее время в таких городах сосредоточено более 35% всего населения мира, а число городов превышает 300. Рубеж в 20 млн. жителей перешагнули такие города- мегаполисы как Токио, Мехико, Сан - Пауло, Шанхай, Бомбей.

Урбанизация непрерывно ухудшает условия жизни в регионах, неизбежно уничтожает в них природную среду. Для крупных городов и промышленных центров характерен высокий уровень загрязнения компонент среды обитания. Так, атмосферный воздух городов содержит более высокие концентрации токсичных примесей по сравнению с воздухом сельской местности: оксида углерода – в 50, оксидов азота – в 150, а соединений свинца и летучих углеводородов – в 2000 раз выше.

Таким образом, вмешательство людей в естественные природные процессы резко возросло и в ряде случаев ведет к изменению режима грунтовых и подземных вод в целых регионах, поверхностного стока воды, структуры и плодородия почв, усилению их эрозии, активизации геохимических и химических процессов в атмосфере, гидросфере, литосфере, изменению макроклимата. Техногенная деятельность (строительство гидротехнических сооружений, дорог, промышленных предприятий и городов, добыча полезных ископаемых, испытания ядерного оружия, военные учения и конфликты, запуски ракет и спутников) уже давно вызывает подобные процессы.

Использование и преобразование человеком природной среды в интересах общества неизбежны и закономерны, так как они осуществляются в силу действия как законов природы, так и социальных законов развития общества. Тем самым научно-технический прогресс не есть нечто чуждое природе, противоречащее ей. Наоборот, это – один из последовательных и закономерных процессов ее эволюции. Но при этом закономерны и возникающие экологические и ресурсные проблемы.

Из-за увеличения масштабов техногенной деятельности человека, особенно в прошедшее столетие, намечаются глобальные изменения в биосфере, которые могут привести к необратимым процессам. Это связано с развитием энергетики, промышленности, сельского хозяйства, транспорта, т.е. основных видов деятельности, направленных на удовлетворение потребностей человечества.

Человек, стремясь создать блага, получить их как можно быстрее и дешевле, пренебрегает в первую очередь интересами окружающей среды. Пока масштабы таких дешевых (за счет природы) технологий малы - они не сказываются на условиях обитания человека. Однако, наступает такой момент, когда „вдруг” оказывается, что воды, воздух, почва настолько „отравлены”, что и проживание человека становится невозможным. К сожалению, только такие экстремальные ситуации, как Чернобыльская катастрофа, заставили произвести переоценку ценностей в нашей стране.

Человечество в своем развитии подошло к тому порогу, когда необходимо принимать согласованные решения. Проблема выживания, проблема сохранения естественной биосферы может быть решена только путем компромиссов и поисков оптимальных решений.